巖爆研究進(jìn)展及未來趨勢

1、巖爆研究進(jìn)展及未來趨勢（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430000）摘 要：從巖爆形成機(jī)理、巖爆判據(jù)、巖爆預(yù)測和巖爆防治措施4方面闡述了國內(nèi)外巖爆研究的現(xiàn)狀及進(jìn)展，指出了目前巖爆研究存在的幾個(gè)問題以及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：巖爆機(jī)理；巖爆判據(jù)；巖爆預(yù)測；巖爆防治中圖分類號(hào)：O 38；TU 45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-4431 (2014) xx-xxxx-xxThe Research Progress and Future Trend of Rockburst (Wuhan University of Technology， Wuhan 430000， China)Abstract：The

2、 article elaborates the domestic and foreign present situation and progress of rockburst from the four aspects including mechanism，criteria，prediction and prevention and controlled measures of rockburst，pointing out several problems of the rockburst research and development trend.Key words：rockburst

3、 mechanism；rockburst criteria；rockburst prediction；rockburst control 1 引言巖爆是高地應(yīng)力條件下地下巖體工程開挖過程中，由于開挖卸荷引起圍巖內(nèi)應(yīng)力場重新分布，導(dǎo)致儲(chǔ)存于硬脆性圍巖中的彈性應(yīng)變能突然釋放，并產(chǎn)生爆裂、松脫、剝離、彈射甚至拋擲等破壞現(xiàn)象的一種動(dòng)力失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害，它直接威脅施工人員、設(shè)備的安全，影響工程進(jìn)度，已成為世界性的地下工程難題之一。2 巖爆機(jī)理研究2.1強(qiáng)度理論早期的強(qiáng)度理論著眼于巖體的破壞原因。認(rèn)為地下井巷和采場周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力集中的程度達(dá)到礦巖強(qiáng)度極限時(shí)，巖層發(fā)生突然破壞，發(fā)生巖爆。近代強(qiáng)度理論認(rèn)

4、為：導(dǎo)致巖體承受的應(yīng)力與其強(qiáng)度'的比值，即/'1時(shí)，導(dǎo)致巖爆發(fā)生。2.2能量理論20世紀(jì)60年代中期，庫克等人在總結(jié)南非金礦巖爆研究成果的基礎(chǔ)上提出了能量理論。他們指出：隨著采掘范圍的不斷擴(kuò)大，巖爆是由于巖體-圍巖系統(tǒng)在其力學(xué)平衡狀態(tài)破壞時(shí)， 系統(tǒng)釋放的能量大于巖體本身破壞所消耗的能量而引起的。這種理論較好地解釋了地震和巖石拋出等動(dòng)力現(xiàn)象。2.3剛度理論20世紀(jì)60年代中期，Cook和Hodgei發(fā)現(xiàn)，用普通壓力機(jī)進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)猛烈破壞的巖石試件，若改用剛性試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)，則破壞平穩(wěn)發(fā)生而不猛烈，并且有可能得到應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線。他們認(rèn)為，試件產(chǎn)生猛烈破壞的原因是試件的剛度大

5、于試驗(yàn)機(jī)(即加載系統(tǒng))的剛度。20世紀(jì)70年代Black將剛度理論用于分析美國愛達(dá)荷加利納礦區(qū)的巖爆問題。認(rèn)為礦山結(jié)構(gòu)(礦體)的剛度大于礦山負(fù)荷(圍巖)的剛度是產(chǎn)生巖爆的必要條件。佩圖霍夫認(rèn)為，巖爆發(fā)生是因?yàn)閹r體破壞時(shí)實(shí)現(xiàn)了柔性加載條件。在他的研究中也引入了剛度條件，并且明確認(rèn)為礦山結(jié)構(gòu)的剛度是峰值后載荷-變形曲線下降段的剛度。2.4巖爆傾向理論巖石本身的力學(xué)性質(zhì)是發(fā)生巖爆的內(nèi)因條件。用一個(gè)或一組與巖石本身性質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)衡量礦巖的巖爆傾向強(qiáng)弱，這類理論就是所謂的巖爆傾向理論。2.5失穩(wěn)理論失穩(wěn)理論是將圍巖看成一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，將巖爆當(dāng)作圍巖組成的力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)力失穩(wěn)過程。巖石在已具備大量彈性應(yīng)變能及

6、峰值強(qiáng)度以后處于非穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，在干擾性因素如洞室的開挖、地震、圍巖振動(dòng)等因素的影響下，巖石會(huì)失穩(wěn)。因此，可將穩(wěn)定性理論應(yīng)用于巖爆判據(jù)分析，干擾性因素是巖爆形成的觸發(fā)因素。2.6斷裂損傷理論近年來，斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的發(fā)展，對(duì)經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響，運(yùn)用斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)分析巖石的強(qiáng)度可以比較實(shí)際地評(píng)價(jià)巖體的開裂和失穩(wěn)。損傷理論是通過建立巖石材料的損傷本構(gòu)模型，把巖石的破壞過程看成巖石的損傷積累過程。損傷積累到一定程度，就出現(xiàn)了宏觀裂紋，如此時(shí)損傷繼續(xù)積累，就可能產(chǎn)生應(yīng)變軟化現(xiàn)象從而導(dǎo)致巖石儲(chǔ)存應(yīng)變能的能力降低，出現(xiàn)彈性應(yīng)變能的釋放，如多余能量向外部傳遞，就會(huì)引起巖爆。2.7分形理

7、論盡管巖爆所經(jīng)歷的物理過程相當(dāng)復(fù)雜，但數(shù)學(xué)上，它僅是一個(gè)分形集聚幾何過程。遠(yuǎn)在巖爆發(fā)生之前，微地震事件幾乎均勻地分布在高應(yīng)力區(qū)，對(duì)應(yīng)著高的分形維數(shù)值，接近巖爆發(fā)生時(shí)，微地震事件集聚式地發(fā)生，對(duì)應(yīng)較低的分形維數(shù)。這就是巖爆的分形幾何機(jī)理。2.8突變理論所謂突變是指從一種穩(wěn)定狀態(tài)跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，或者說在系統(tǒng)演化中， 某些變量的逐漸變化導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)的突然變化。突變理論的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，即使在不知道系統(tǒng)有哪些微分方程，更不用說如何解這些微分方程的條件下，僅在少數(shù)幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上， 用少數(shù)幾個(gè)控制變量便可預(yù)測系統(tǒng)的諸多定性或定量性態(tài)。3 巖爆判據(jù)為了判斷洞室或隧洞(隧道)在何種情況下發(fā)生巖

8、爆以及若可能發(fā)生巖爆時(shí)其嚴(yán)重程度如何，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多巖爆判據(jù)和巖爆分級(jí)。 3.1 E. Hoek 方法 0.34（少量片幫，級(jí)）max/Rc=0.42（嚴(yán)重片幫，II級(jí)）0.56（需重型支護(hù)，III級(jí)）>0.7（嚴(yán)重巖爆，IV級(jí)）式中：為隧洞斷面最大切向應(yīng)力，為巖石單軸抗壓強(qiáng)度。3.2 Turchaninov 方法(T方法) Turchaninov 根據(jù)科拉島希賓地塊的礦井建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出了巖爆活動(dòng)性由洞室切向應(yīng)力和軸向應(yīng)力之和與巖石單軸抗壓強(qiáng)度之比確定：（maxL）/Rc0.3(無巖爆)0.3（maxL）/Rc0.5(可能有巖爆) 0.5（maxL）/Rc0.8(肯定有巖爆) （m

9、axL）/Rc0.8(有嚴(yán)重巖爆) 3.3 Kidybinski 方法：彈性能量(應(yīng)變能)指數(shù)Wet判據(jù)(主要根據(jù)煤的試驗(yàn))Wet為彈性應(yīng)變能與耗損應(yīng)變能之比，即Wet=sp/st式中：sp，st分別為試塊的彈性應(yīng)變能和耗損應(yīng)變能，均由試塊加、卸載應(yīng)力應(yīng)變曲線中的面積求出。Wet判據(jù)如下：Wet5(強(qiáng)烈?guī)r爆) Wet2.02.9(中等巖爆) Wet2.0(無巖爆) 3.4 Russense 判據(jù)/Rc0.20(無巖爆)Russense巖爆判別法是根據(jù)洞室的最大切向應(yīng)力與巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度Is的關(guān)系，建立了巖爆烈度關(guān)系圖。把點(diǎn)荷載Is換算成巖石的單軸抗壓強(qiáng)度Rc ，并根據(jù)巖爆烈度關(guān)系圖判別是否有無巖

10、爆發(fā)生。其判別關(guān)系如下：0.20 /Rc0.30(弱巖爆)0.30 /Rc0.55(中巖爆)/Rc0.55(強(qiáng)巖爆)3.5巖體RQD值判據(jù)中國學(xué)者把巖體的RQD(巖體質(zhì)量指標(biāo))值大于60%作為巖爆發(fā)生時(shí)的判據(jù)。有資料表明，1/Rc值大部分介于0.20.5之間，其出現(xiàn)頻率與總事件數(shù)為66%，巖爆發(fā)生時(shí)其比值一般大于0.2，其出現(xiàn)頻率與總事件數(shù)82%。3.6 秦嶺隧道判據(jù)方法Rc15Rt谷明成通過對(duì)秦嶺隧道的研究提出以下判據(jù)：Wet2.00.3RcKv0.55式中：Rt為巖石的單軸抗拉強(qiáng)度，為隧道洞壁最大切向應(yīng)力，Kv為巖體完整性系數(shù)。只要同時(shí)滿足上式就會(huì)發(fā)生巖爆?？紤]發(fā)生巖爆的條件比較完善。3.

11、7 陶振宇判據(jù)及其巖爆分級(jí) 陶振宇在前人(Russens，Turchaninov等)研究基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，提出當(dāng)Rc/114.5，則不會(huì)發(fā)生巖爆；當(dāng)Rc/114.5，則會(huì)發(fā)生巖爆，并將巖爆分為4級(jí)，如表1所示，(1為最大主應(yīng)力)。表1 陶振宇提出的巖爆分級(jí)表巖爆分級(jí)Rc/1說明I14.5無巖爆發(fā)生，也無聲發(fā)射現(xiàn)象II14.55.5低巖爆活動(dòng)，有輕微聲發(fā)射現(xiàn)象III5.5 2.5中等巖爆活動(dòng)，有較強(qiáng)聲發(fā)射現(xiàn)象 IV2.5高巖爆活動(dòng)，有很強(qiáng)的爆裂聲 3.8 對(duì)巖爆判據(jù)和巖爆分級(jí)的商榷 國內(nèi)外眾多巖爆研究成果和大量巖爆實(shí)際資料和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：發(fā)生巖爆，除了巖體應(yīng)力(地應(yīng)力或初始應(yīng)力)必須大于

12、巖石單軸抗壓強(qiáng)度的某一百分?jǐn)?shù)之外，巖石還應(yīng)該是脆性的、堅(jiān)硬和完整的或比較完整的，同時(shí)巖石的彈性應(yīng)變能需要比巖石破壞耗損應(yīng)變能大很多。反之，不會(huì)發(fā)生巖爆。10.15Rc (力學(xué)要求) 分析以上有代表性的判據(jù)可看出：谷明成提出的巖爆判據(jù)滿足上述發(fā)生巖爆需要具備的10.15Rc (力學(xué)要求) 諸項(xiàng)條件。但是，其 0.3Rc 是根據(jù)秦嶺隧道圍巖片麻巖強(qiáng)度高的具體情況所得到的，其發(fā)生巖爆的條件偏高。陶振宇提出的Rc/114.5 就發(fā)生巖爆，是很例外少有的情況，是偏低的，已被我國工程實(shí)例證實(shí)。但是，大多數(shù)判據(jù)都是以洞室圍巖的環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力來表達(dá)的，在使用有限元軟件進(jìn)行分析時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)變換，因此十分不

13、便。陶振宇提出了基于最大主應(yīng)力的判據(jù)，是其優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)國內(nèi)外大量巖爆統(tǒng)計(jì)資料表明：最大主應(yīng)力1(0.150.20)Rc，則極易發(fā)生巖爆。為克服上述兩判據(jù)判別發(fā)生巖爆的條件偏高和偏低，把兩判據(jù)結(jié)合起來，去掉兩者不足之處，形成修改后的谷陶巖爆判據(jù)和巖爆分級(jí)如下。修改10.15Rc (力學(xué)要求) 后的谷陶巖爆判據(jù)為 Rc15Rt (脆性要求) Kv0.55 (完整性要求) Wet2.0 (儲(chǔ)能要求) 修改后建議的巖爆分級(jí)如表 2 所示。 表2 修改后建議的巖爆分級(jí)表巖爆分級(jí)判別式 說明I10.15Rc 無巖爆發(fā)生，無聲發(fā)射現(xiàn)象II1（0.150.2）Rc低巖爆活動(dòng)，有輕微聲發(fā)射現(xiàn)象III1（0.200

14、.40）Rc中等巖爆活動(dòng)，有較強(qiáng)聲發(fā)射現(xiàn)象IV10.40Rc高巖爆活動(dòng)，有很強(qiáng)的爆裂聲 4巖爆的現(xiàn)場預(yù)測方法巖爆預(yù)測預(yù)報(bào)是為巖爆防治工作確定巖爆發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、烈度等信息。應(yīng)用于工程實(shí)踐的現(xiàn)場預(yù)測預(yù)報(bào)方法有很多種，目前常用的有以下幾種：4.1微震(A-E)法即Acoustic-Emission方法，又稱為亞聲頻探測法或聲發(fā)射法。該法能探測到巖石變形時(shí)發(fā)生的亞聲頻噪音(即微震)，地音探測器(拾音器)能將那些人耳聽不到的聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)地音探測器檢測到的微細(xì)破裂，確定異常高應(yīng)力區(qū)的位置，再將各臺(tái)地音探測器收到噪音信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行比較，從而確定該應(yīng)力的傳播方向，當(dāng)巖石臨近破壞之際，A-E(微震

15、)噪音讀數(shù)迅速增加，如果地音探測器平均噪音讀數(shù)大于預(yù)定的目標(biāo)，就意味著有巖爆來臨。此法源于巖石臨近破壞前有聲發(fā)射這一實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，它是對(duì)巖爆孕育過程最直接的監(jiān)測方法，也是最直接的預(yù)報(bào)方法。此方法的基本參數(shù)是能率E和大事件數(shù)頻度N，它們在一定程度上反映出巖體內(nèi)部的破裂程度和應(yīng)力增長速度。巖爆的產(chǎn)生需要積蓄能量，而能量的積蓄就意味著有1個(gè)暫時(shí)的聲發(fā)射平靜期，因此，A-E活動(dòng)的暫時(shí)平靜，是巖爆發(fā)生的前兆。由于此方法可望在現(xiàn)場對(duì)巖爆進(jìn)行直接的定量定位預(yù)報(bào)，因此，是1種具有很大發(fā)展前景的直接預(yù)報(bào)方法。美國、波蘭、俄羅斯、南非等國家的一些礦山都采用了聲發(fā)射法用于預(yù)測巖爆；我國的門頭溝煤礦也使用了從波蘭進(jìn)口

16、的SAK地音監(jiān)測系統(tǒng)和SYLOK微震定位技術(shù)對(duì)工作面危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。4.2微重力法巖石力學(xué)研究表明，脆性巖石在應(yīng)力作用下，其力學(xué)參數(shù)會(huì)出現(xiàn)顯著的變化，一旦巖石受到的應(yīng)變超過其臨界限時(shí)，巖石體積便會(huì)出現(xiàn)陡然增大，這一現(xiàn)象被稱為“擴(kuò)容”現(xiàn)象。一般情況下，在發(fā)生震動(dòng)和巖爆前，巖體的體積將會(huì)變化，從而使巖體密度改變，根據(jù)巖體的變形，重力強(qiáng)度的變化，以及密度分布的變化可以預(yù)測具有巖爆傾向的地帶。微重力法能及早預(yù)測巖爆，且預(yù)測范圍較廣，但其成本較高，測量位置不精確。4.3煤(巖)體電磁輻射監(jiān)測預(yù)報(bào)法這一方法是依據(jù)完整煤(巖)壓縮變形破壞過程中，彈性范圍內(nèi)不產(chǎn)生電磁輻射，峰值強(qiáng)度附近的電磁輻射最強(qiáng)烈，

17、軟化后無電磁輻射的原理，采用特制的儀器，現(xiàn)場監(jiān)測煤(巖)體變形破裂過程中發(fā)出的電磁輻射“脈沖”信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理和分析研究，來預(yù)報(bào)煤(巖)爆。電磁輻射法的突出優(yōu)點(diǎn)是工程量少，對(duì)生產(chǎn)影響小，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、非接觸、定向及區(qū)域性(空間上)預(yù)測預(yù)報(bào)。因此，電磁輻射法是一種很有發(fā)展前途的巖爆預(yù)測方法。4.4地震學(xué)預(yù)測法地震技術(shù)是研究挖掘圍巖體變化的少數(shù)方法中的一種，其中重要的一方面是用安置在巖石上的地震傳感器網(wǎng)來確定破壞源，利用波輻射的分析來研究巖石的劇烈破壞。在建立了地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的礦山可以利用連續(xù)的、長時(shí)期的微震監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)微震事件的時(shí)間序列和空間分布規(guī)律，找出地震學(xué)參數(shù)和地震活動(dòng)與巖石破

18、壞之間的明確的可以承認(rèn)的關(guān)系模式，進(jìn)而找出發(fā)生巖爆危險(xiǎn)的趨勢，圈定巖爆危險(xiǎn)的大致區(qū)域。地震法的特點(diǎn)是能夠連續(xù)不間斷地測量和記錄，可以記錄震動(dòng)的最小能量，可以根據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn)和所給條件，對(duì)震源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。但是該方法需要布置地震監(jiān)測網(wǎng)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。另外，對(duì)于炮采礦井及地殼運(yùn)動(dòng)劇烈的礦井，使用該方法往往不能區(qū)分地震、巖爆、冒頂及爆破施工。4.5鉆屑量法鉆屑法是通過向巖體鉆小直徑鉆孔，根據(jù)鉆孔過程中單位孔深排粉量的變化規(guī)律和打鉆過程中各種動(dòng)力現(xiàn)象，了解巖體應(yīng)力集中狀態(tài)，達(dá)到預(yù)報(bào)巖爆的目的。在巖爆危險(xiǎn)地段打鉆時(shí)，鉆孔排粉量劇增，最多可達(dá)正常值10倍以上，一般認(rèn)為排粉量為正常值的2倍以上時(shí)，即有發(fā)生巖爆

19、的危險(xiǎn)。這種方法的準(zhǔn)確性也不是很高，易受人工及煤巖體的結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分布不均勻和不穩(wěn)定的影響。4.6水分法通過鉆孔取樣測定巖體中的含水量。此法主要用于煤礦，監(jiān)測煤層中含水量的變化，可以預(yù)報(bào)巖爆。在煤礦中，當(dāng)煤層含水量大于3%時(shí)，認(rèn)為無巖爆危險(xiǎn)。4.7光彈法當(dāng)某些塑性材料和光彈玻璃受到應(yīng)力的作用，在偏振光下觀察時(shí)可以看到干涉條紋，其與作用在巖體上的應(yīng)力強(qiáng)度和方向有關(guān)。基于此，可對(duì)即將來臨的巖爆做出預(yù)測。此法適用于具有良好彈性的巖石，預(yù)應(yīng)力技術(shù)受到鉆孔深度的限制。4.8流變法根據(jù)巖體的應(yīng)力松弛速度和破壞程度來預(yù)測巖爆，應(yīng)力松弛速度取決于巖石的力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)條件、應(yīng)力集中和埋深等因素。當(dāng)應(yīng)力松弛速度低且

20、破壞程度高時(shí)，巖體有巖爆的可能。其他常用的工程現(xiàn)場預(yù)測方法還有回彈法、電阻法、觀察法等等。5 巖爆防治 5.1 設(shè)計(jì)階段 首先，在隧道線路選擇中，應(yīng)該盡量避開易發(fā)生巖爆的高地應(yīng)力集中地區(qū)。 其次，當(dāng)難以避開高地應(yīng)力集中地區(qū)時(shí)，要盡量使隧道軸線與最大主應(yīng)力方向平行布置，以減小應(yīng)力集中系數(shù)，防止發(fā)生巖爆或能夠降低巖爆級(jí)別。再次，隧道斷面選擇盡可能用圓形，不可能時(shí)可用城門洞形(即上圓下方形) ，使隧道斷面有利于減少應(yīng)力集中。5.2 施工階段 目前，我國隧道、地下洞室在施工過程巖爆防治措施主要有以下幾方面： (1) 改善圍巖物理力學(xué)性能。在掌子面(開挖面)和洞壁經(jīng)常噴撒冷水，可在一定程度上降低表層圍巖

21、強(qiáng)度。根據(jù)王賢能研究，對(duì)于煤等非堅(jiān)硬巖體，采用超前鉆孔高壓均勻注水，可以通過三方面作用來防治巖爆：一是可以釋放應(yīng)變能，并將最大切向應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移；二是高壓注水的楔劈作用可以軟化、降低巖體強(qiáng)度；三是高壓注水產(chǎn)生了新的張裂隙，并使原有裂隙繼續(xù)擴(kuò)展，從而降低了巖體儲(chǔ)存應(yīng)變能的能力。對(duì)于具有高地應(yīng)力的堅(jiān)硬巖體來說，巖體內(nèi)裂隙由于受到注水的潤滑作用又能觸發(fā)引起“地震”，結(jié)果往往起不到應(yīng)有的軟化圍巖作用。鉆孔注水的有效性在堅(jiān)硬巖體中的高地應(yīng)區(qū)是值得討論的。在此高地應(yīng)力區(qū)，注水后其封閉應(yīng)力可能以巖爆的方式釋放。 (2) 改善圍巖應(yīng)力條件。根據(jù)國內(nèi)外工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，巖爆洞段盡量采用鉆爆法施工，短進(jìn)尺掘進(jìn)；減小藥

22、量，控制光面爆破效果，以減小圍巖表層應(yīng)力集中現(xiàn)象。輕微、中等巖爆段盡可能采用全斷面一次開挖成型的施工方法，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。強(qiáng)烈以上的烈度巖爆地段，必要時(shí)也可采用分部開挖的方法，以降低巖爆的破壞程度，但在施工中應(yīng)盡量減少爆破振動(dòng)觸發(fā)巖爆的可能性；采取超前鉆孔應(yīng)力解除、松動(dòng)爆破或振動(dòng)爆破等方法，使巖體應(yīng)力降低，能量在開挖前釋放。 目前，不少學(xué)者推薦用分部開挖的方式減少巖爆的發(fā)生，但根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果，增加開挖的次數(shù)并不有利，多一次開挖就多一次遇到巖爆的機(jī)會(huì)，甚至?xí)l(fā)生剪切破壞巖爆。這是值得商榷的。 (3) 加固圍巖。對(duì)不同烈度的巖爆采用不同的加固處理措施。對(duì)于低巖爆，可實(shí)施全斷面光面爆破開挖；爆

23、破、通風(fēng)、找頂后，洞壁、掌子面撒水3遍，每遍相隔510 min ，使開挖巖面充分濕潤，撒水噴頭水柱不小于10 m；打洞壁環(huán)向應(yīng)力釋放孔；設(shè)置掛網(wǎng)噴射混凝土初期支護(hù)。對(duì)于中等巖爆，除實(shí)施全斷面光面爆破開挖外，必要時(shí)可作 3050 m超前導(dǎo)洞，導(dǎo)洞直徑可不大于5 m ，作為巖爆超前預(yù)報(bào)和釋放地應(yīng)力；同樣在爆破、通風(fēng)、找頂后，洞壁、掌子面撒水3遍和打洞壁環(huán)向應(yīng)力釋放孔；掛網(wǎng)噴射混凝土初期支護(hù)；設(shè)置徑向系統(tǒng)錨桿。對(duì)于強(qiáng)烈以上烈度巖爆段，多采取加深加密系統(tǒng)錨桿，并加墊板；掛整體網(wǎng)；進(jìn)行3次三循環(huán)噴混凝土；格柵鋼架支撐等措施。 6巖爆研究存在的問題及發(fā)展趨勢6.1巖爆研究存在的主要問題(1)在強(qiáng)調(diào)對(duì)巖爆機(jī)

24、理與預(yù)測預(yù)報(bào)研究的同時(shí)，忽視了對(duì)有巖爆傾向性開挖空間的有效防護(hù)理論與技術(shù)的研究，對(duì)巖爆防治措施的研究相對(duì)較少。(2)在強(qiáng)調(diào)高應(yīng)力誘發(fā)巖爆災(zāi)害的同時(shí)，忽視了高應(yīng)力承載硬巖有可能帶來的在采場礦巖破碎方面的優(yōu)勢，以及由此產(chǎn)生的誘導(dǎo)致裂技術(shù)可應(yīng)用性的認(rèn)識(shí)和研究。(3)在強(qiáng)調(diào)深井巖爆問題的同時(shí)，忽視了這類基礎(chǔ)性研究必須同采礦工藝技術(shù)相結(jié)合， 化害為利，實(shí)現(xiàn)深井采礦技術(shù)的革新。6.2巖爆研究的發(fā)展趨勢據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國有3/5的礦山因資源枯竭而接近尾聲或已閉坑，其余2/5的礦山將陸續(xù)轉(zhuǎn)入深部開采。深井的高應(yīng)力是誘發(fā)巖爆的重要原因，由于巖爆發(fā)生機(jī)理與誘發(fā)因素的復(fù)雜性和巖爆顯現(xiàn)的突發(fā)性及隨機(jī)性，巖爆預(yù)測與

25、控制的研究還遠(yuǎn)不能滿足深井安全開采的要求，所以，今后巖爆研究的工作重點(diǎn)將是深井巖爆。應(yīng)在已取得研究成果的基礎(chǔ)上， 從以下幾個(gè)方面展開深入研究。(1)金屬礦山巖爆發(fā)生機(jī)制研究。包括礦山深部礦段的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)；深部礦區(qū)地壓顯現(xiàn)特征；巖爆誘發(fā)的內(nèi)在機(jī)制及物理實(shí)質(zhì)，特別是外源如爆破等對(duì)巖爆的直接影響。(2)采場地壓與巖爆監(jiān)測預(yù)報(bào)技術(shù)研究。包括現(xiàn)場巖體聲發(fā)射特征的實(shí)驗(yàn)；巖爆及采場地壓巖體聲發(fā)射監(jiān)測預(yù)報(bào)方法；地壓與巖移聯(lián)合監(jiān)測技術(shù)與分析方法；通過研究建立多通道礦山微震監(jiān)測系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。(3)巖爆巷道支護(hù)與采場巖層控制技術(shù)研究。包括巖爆巷道破壞機(jī)制與支護(hù)機(jī)理研究；巖爆巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)與支護(hù)材料性質(zhì)研究；支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化與支護(hù)效果的檢測；鋼纖維噴射混凝土作為新型抗巖爆支護(hù)材料及支護(hù)方式的研究。(4)巖爆防治措施的研究。巖爆防治措施的研究包括巖爆傾向性的數(shù)值模擬；采場布置方式與開采順序優(yōu)化；采礦方法優(yōu)選和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化；局部高應(yīng)力區(qū)巖爆的防治措施。(5)巖爆無害化誘導(dǎo)技術(shù)的研究。深井高應(yīng)力有它誘發(fā)巖爆的不利方面，但也有可利用的方面。在礦床開采過程中，落礦作為主要采礦工藝可以利用高應(yīng)力所具有的碎裂誘變特性， 來能動(dòng)地控制礦石塊度、改善破碎質(zhì)量。研究包括高應(yīng)力條件下堅(jiān)硬礦巖的碎裂誘變機(jī)理；高應(yīng)力礦