岩爆的预测及治理方法概述

岩爆的预测及治理方法概述

董洪芹

广州市城市建设工程监理公司广东广州510060

摘要：岩爆是一种世界性的地质灾害，极大地威胁着施工人员和设备的安全。本文对岩爆的成因条件进行了简单的说明，并对岩爆烈度进行了分级。结合某地铁地下工程实例，提出岩爆预测及治理的方法。为以后工程中预测和治理岩爆提供理论依据。

关键词：岩爆；成因；预测；防治

Abstract：Therockburstisasortofworldwidegeologicaldisastersthatgreatlythreatensthesafetyofconstructionpersonnelandequipment.Thepaperdescribesthecauseoftherockburstconditionssimplyandclassifiestheintensityofrockburst.

Basedononemetroundergroundengineering，itdescribestheconceptandmethodsforthepredictionrockburst.Somemethodsofcountermeasuresalsoareprovided.Besides，thispaperprovidesatheoreticalbasisforrockburstinthefutureengineeringpredictionandcountermeasure.

KeyWords：rockburst；cause；prediction；countermeasure

岩爆作为一种特殊现象产生于地下工程中的。在地下工程开挖过程中，围岩有时突然释放能量，造成岩石脆性破坏或将尺寸大小不等的岩石喷射出来[1]。地下工程开挖中的岩爆会造成了不同程度的危害，包括对施工进度的影响，对支护、设备的损坏和对人身安全的威胁等。故在地下开挖过程中，对岩爆这一地质灾害应引起足够重视。

在轨道交通工程不断发展的今天，地下工程在其中的应用也日益广泛，越来越多的对埋深、跨度及长度等较大的地下工程出现。在此背景中，深入分析和研究岩爆地质灾害，并得出合理有效的防治手段，将对工程实施、设备及人员安全有重要意义。

1岩爆的成因条件

岩体破碎成大小不一的扁平碎块脱离母岩，并在过程中其能量快速释放是能量观点对于岩爆形成过程的解释。所以岩体储存能量大小以及其释放的能量大小和方式，决定了岩爆发生与否和它的具体表现形式。国内外专家的研究结果表明，岩爆是由围岩的岩体强度、岩层产状、围岩应力状态、变形特性、岩体构造环境、浅表生改造强度[2]、地下工程布置和施工工艺等多种因素综合作用的结果。

2岩爆烈度分级

根据有关岩爆烈度分级标准，岩爆烈度分为轻微岩爆（I级）、中等岩爆（II级）、强烈岩爆（III级）、极强岩爆（IV级）四级，详见表1[3]。

3岩爆预测

3.1岩爆预测常用方法

通过岩爆趋势预测和短期预报两个阶段进行岩爆预测[4]，其作用确定具体发生岩爆的地点、时间和危害程度，以便进行岩爆的防治工作。

岩爆趋势预测主要是预测较大区域在未来一段较长时间内发生岩爆的可能性，预测方法主要有区域微震监测、理论分析和经验类比。预测的目的是：

（1）为消除岩爆形成的条件，需要通过分析岩体地质的力学状态，从而找出较合理的开挖方法，

（2）为短期预报圈定重点监测范围；

（3）用于指导区域性的岩爆防治工作，如在开挖前可采用区域性的注水或钻孔降压措施。

短期预报即工作面日常预测，通过采用仪器设备收集研究岩爆所需的地点、量级和时间等信息，并针对收集的信息结果及时采取措施，保证工程的顺利实施。而建立岩爆的判别准则则是趋势预测的重点。

4.岩爆治理

结合某地铁地下矿山法开挖实例，分析岩爆灾害发生的成因和环境条件，得出其主要防治措施有两个方面：一是为降低围岩二次应力中的切向集中应力，对岩体的应力状态进行调整和改善；二是采取超前预报工作和支护措施降低岩爆发生概率。可以采取以下几方面的措施：

（1）地下工程轴线方向尽可能与该工程布置区域的最大主应力方向保持平行或小角度相交（≤30°），以降低掘进后围岩应力分布的不均匀性[5]。

（2）当条件不利的情况出现时，通过采用不同的断面形状，如圆形、椭圆形、帐篷形等，可减少应力集中效应。

（3）为降低地下工程的岩爆作用，需要释放高应力，通过打超前应力释放孔可以实现。

（4）在可能发生岩爆的地段尽量采用短进尺掘进减少爆破炸药的用量，必要时采用分布开挖掘进方式，严格控制爆破效果造成的超挖和欠挖现象，以减少掘进程序本身造成的地下工程围岩表层应力集中效应[6]。

（5）对地下工程采用柔性支护，在岩爆发生的地段，支护必须能够承受大的位移并且能够吸收岩块向开挖面外运动趋势的部分能量，为此采用喷射混凝土层加上挂网和菱形方式布置的锚杆，可以有效地防止岩爆[7]。

（6）为减少地下工程施工中的经济损失及保护人生安全，需做好超前预报的工作，以便对出现的不利情况及时采取措施进行防范。

5.结论

（1）岩爆作为一种动力地质灾害，存在多种影响因素。掌握其发生特点、判别及预测预报方法、发生规律及处理方法，对地下工程施工的安全高效进行有着重要的实际意义。

（2）岩爆趋势预测与短期预报方法是岩爆预测的不同工作阶段，关键是建立预测判据，在设计、建设阶段，应优先采用趋势预测方法和手段。短期预测就是岩爆的预报，带有定量成分。

参考文献

[1]周维垣.高等岩石力学[M].北京：水利水电出版社，1990.

[2]王兰生，李天斌，赵其华.浅生时效构造与人类工程[M].北京：地质出版社，1994.

[3]郜秀菊.全自动液位控制系统[J].科技资讯，2008，（18）：177.

[4]田凤楼，姚香.深部开采岩爆、采空区与地应力的关系研究[J].现代矿业，2009，（8）：85-88.

[5]唐宝庆，曹平.评岩爆的有关应力判据[J].湖南有色金属，2001，17（2）：4-8.

[6]宋岳.岩爆问题[J].天津地质学会志，1991，9（3）：50-53.

[7]沈明荣.岩体力学[M].上海：同济大学出版社，2000.