有岩爆危险巷道的支护设计

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1、有岩爆危险巷道的支护设计郭然于润沧摘要岩爆与通常意义上的岩体破坏不同，因此有岩爆危险巷道支护的设计方法也就同常规巷道支护设计有所差另4。作者从岩爆的定义、岩爆的强度和岩爆的破坏机理人手，较详细介绍了岩爆破坏巷道的特点以及对支护系统的要求，通过实例介绍了以能量平衡理论为基础进行有岩爆危害巷道支护设计的方法。关键词岩爆巷道支护设计DesignofDriftSupportinBurst-proneGroundAbstractRockbusrtsaredifferentfromcommonrockdamage，wh

2、ichrequiresdifferentpinciplesofdesignbetweendriftsupportinburst—pronegroundandincommonconditions．Startingfromthedefinition，theintensityandthedamagemechanismoftherockbusrt．authorsstudiedthecharacteristicsofdriftdamageintheburst-pronegroundanditsrequirementf

3、orsupportsystem．Anewmethodisp。叩∞ed埘allexampleinthesupportdesignofdriftintheburst—prone鲫ndbasedonenergybalancepinciph．Keywordsrockburst；driftsupport；design有岩爆危险巷道的支护是岩爆研究的主要内容之一。由于岩爆造成巷道破坏的机理与通常意义上的巷道破坏不尽相同，因此巷道的支护设计方法也不同。岩爆破坏巷道最突出的特点是巷道围岩突然发生破坏。这种破坏不仅要求支护系

4、统必须提供一定的静抗力，同时还要求支护系统能吸收岩块突然破坏释放的动能。1岩爆破坏巷道的机理1．1岩爆定义”o到目前为止，人们对岩爆的定义并未取得完全一致的认识。作者经过近几年的研究，综合大多数学者的观点，将岩爆的定义概括如下：岩爆是岩体破坏的一种形式。它是处于高应力或极限平衡状态的岩体或地质结构体，在开挖活动的扰动下，其内部储存的应变能瞬间释放，造成开挖空间周围部分岩石从母岩体中急剧、猛烈地突出或弹射出来的一种动态力学现象。岩爆的发生常伴随着岩体振动。1．2岩爆破坏巷道的机理”’矿山巷道发生岩爆时，巷道周

5、边岩石破坏有以下几种表现形式：(1)巷遭临空面岩石突然破坏产生裂隙，导致岩石体积向空区内突然膨胀，有时甚至导有岩爆危险巷道的支护设计9致巷道完全闭合而被堵死；(2)巷道周边岩石呈板状或片状突然弯曲折断；(3)节理裂隙切割的岩块被震落或弹射出，这时岩爆的震源与岩体破坏地点不在一处；(4)接近失稳状态的巷道顶板岩块因震动而突然掉落(重力做功为主)。分析上述岩石破坏表现形式，岩爆破坏巷道的机理可归纳为以下两种。1．2．1岩体破裂导致岩体体积膨胀破坏机理(岩爆震源与巷道破坏地点重合)巷道周边岩体承受的应力超过岩体强

6、度时，岩体内会产生裂隙导致岩体膨胀。这是地下巷道和土木工程隧道中最常见的岩爆(应变型岩爆)。岩体膨胀破坏机理的危险性与岩体承受的应力、岩体强度、巷道形状和尺寸以及岩体刚度等有关，破坏程度最小的可以是很小岩块的剥落，最严重的可导致整个巷道的完全闭合。这种破坏机理以地下开挖空间周围岩体破裂发生体积膨胀为主，有时伴随小块岩石弹射，破坏的能源是破坏处岩体本身储存的应变能，这时震源与破坏地点重合。1．2．2地震能传播导致岩块弹射破坏机理(岩爆震源与巷道破坏地点分离)远处岩爆震源的应力波传播到巷道开挖表面，导致原来地质

7、构造分割出来的离散岩块的猛烈弹射。岩块弹射的速度和可能造成破坏的严重程度与岩爆的强度和震源距巷道自由面的距离有关。节理发育的巷道周边岩块很容易发生弹射。根据南非和加拿大的经验，这种岩块弹射破坏机理产生的岩块弹射速度可达3m／s。当岩块弹射破坏机理和岩体膨胀破坏机理联合起作用时，岩块的弹射速度甚至可高达10m／s以上。这种破坏的能源来自远离破坏处的岩爆震源，破坏形式以岩体高速位移为特征。这种破坏机理又有两种情况，一种是地震能产生的瞬间动应力远大于岩体的重力，它在岩体破坏中起主要作用；另一种是岩体本身重力大于岩

8、爆地震能产生的瞬间动应力，动应力在岩体破坏中只起一个诱发的作用。上述两种岩爆破坏巷道机理用力学模型表示就是：(1)巷道所在之处原岩应力高，巷道开挖后周边应力集中超过了岩体强度，导致岩体突然破坏(如果岩石具有岩爆倾向性的话)；(2)巷道周围的原岩应力本来并不太高，但是震源传来的瞬间动应力增量很大，静态应力和动应力的迭加超过岩体强度，导致岩块突然丧失稳定性而猛烈弹射出(岩爆震中与岩爆地点分开)；(3)巷道开挖后周边岩