阿舍勒铜矿新主井岩爆处理探讨

陈乘栋

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司 哈巴河 836500）

1 工程概况

阿舍勒铜矿是一个以铜矿为主的大型铜—锌金属矿山，目前矿山400m 以上已形成主、副井及斜坡道联合开拓系统，采矿规模为4000t/d，截止2010 年底，400m以上主采区可采矿量较少，服务年限不长，阿舍勒铜矿开始二期开采建设，开采400～0m之间的矿体，已探明400m以下铜硫矿和铜锌硫矿矿石储量1753.09 万吨；铜金属储量41.34 万吨，平均品位2.36%；锌金属储量12.04 万吨，平均品位0.69%。二期建设完成后，该矿将形成采选能力6000t/d的矿山。

井筒地层以古生界泥盆系和石碳系为主，岩性为各类凝灰岩、角砾岩、沉凝灰岩、流纹斑岩、玄武岩、安山岩、变砾岩等大型火山碎屑岩及火山岩，岩石硬度系数f=5～10，平均比重2.76t/m3，松散系数1.69，井筒涌水量＜5m3/h，井筒工程水文地质条件简单，岩性复杂，富水性弱，有一定的静储量。

新主井位于矿体的下盘7#勘探线附近，与新副井相距60m。主井作为提升矿石井，井筒净直径为Φ 5.2m，井口标高910m，井底标高-332m，总井深1242m。井颈段采用钢筋混凝土支护，支护厚度500mm，井筒段采用素混凝土支护，支护厚度300mm。

2 岩爆现象的产生及分析

2.1 岩爆的解释

岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程失稳现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。

岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩体力学领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。预防岩爆的方法是应力解除法、注水软化法和使用锚栓-钢丝网-混凝土支护。

2.2 岩爆的产生

2013年6月25日14:10，新主井工程施工至-58m标高段（即井深968m），白班工作面出渣，当渣工完成出渣，在井底进行清底即将完毕时，突然听到一声特别巨大的爆破声来自脚下（与日常新主井掘进爆破很相似），井底工作面五名清底人员感到震感特别强烈，完整的地板突然鼓起，其中一人由于脚下的震动站立不稳，从井底工作面的一帮跑到另一帮，蹦起的少量飞起的碎石块打伤另一名工人的手臂。井筒工作面南面帮上岩壁的岩石有部分片帮垮落，井底2m3左右的积水瞬间下渗消失。井口信号工与井口棚外正在行走的工人都听到了来自井下疑似放炮的响声。岩爆产生过后，井底地板爆裂及南帮井壁片帮的岩石清出约20m3，局部有一米深，其余还有个别地方出现岩石破碎。

2.3 岩爆产生条件

产生岩爆一般具备以下几个条件：

①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能；

②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小；

③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m；

④无地下水，岩体干燥；

⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。

⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。

2.4 岩爆产生特点

岩爆一般具有以下特点：

①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。

②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3 小时，24 小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。

③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。

④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。

3 处理方案

（1）井下施工应派专人监视井壁岩石变形破坏和岩层开裂声响等异常现象，发现异常及时组织撤离，确保人员安全。

（2）在掘进过程中采用“短进尺、多循环”。严格实行光面爆破，控制用药量，尽可能减少爆破对围岩的影响，并使开挖断面尽可能规则，减小局部应力集中。

（3）爆破后对井壁洒水，软化岩层释放应力。

（4）每茬炮的掏槽眼孔深由2.5米变更为3米，其余孔深保持不变，起到提前释放应力。必要时在井壁和井底打泄压孔。每循环掘进前先垂直于井壁打3m深钻孔，间距2米，井底打6-8个4米深的钻孔，以避免应力集中现象的出现。

（5）做好喷射混凝土支护的准备工作，需要时立即对井壁采取喷射混凝土支护，封闭岩面。

4 总结

经过本次对岩爆产生的因素、岩爆特点的分析以及岩爆处理方案的确定，有助于今后在施工过程中，提前预防岩爆的产生，减少岩爆产生时造成的安全事故。