岩爆特征及机理
岩爆特征及机理范文
岩爆特征及机理范文
岩爆是指在地下岩石层中由于压力释放引起的剧烈爆破现象。
它是一种破裂和碎裂过程，常常发生在含有高压岩石和私顶负荷的地下地层。
岩爆常常伴随着地震、岩溶和岩层变形等地质现象，对矿井和隧道等地下工程产生严重的威胁。
岩爆的特征主要表现为破裂面数量增加、破碎度增大、岩石力学性质变化。
具体表现有以下几点：
1.破裂面数量增加：岩爆发生后，破裂面的数量会显著增加。
岩层中原本稳定的破裂面会进一步扩展，新的破裂面也会形成。
这些破裂面对岩石的稳定性产生了极大的影响。
2.破碎度增大：岩爆发生后，岩石的破碎度会显著增加。
岩石的块度会变小，并且产生崩落现象。
这些崩落的岩石会造成严重的伤害和破坏，对地下工程安全构成威胁。
3.岩石力学性质变化：岩石的力学性质会因为岩爆而发生变化。
岩石的强度会减小，岩石脆性增加。
这意味着岩石在承受压力时更容易破裂和断裂，使得岩爆发生的风险增加。
岩爆的原理
岩爆的原理岩爆是指岩石在高温和高压环境下发生剧烈爆破的现象。
岩爆的原理主要涉及岩石受到应力的作用，导致弹性能量积累并达到临界点时，岩石发生应力释放和有序破裂。
下面将详细解释岩爆的原理。
在地壳深处存在着许多岩石，受到地球内部和外部的各种力的作用。
这些力有地球内部热液的高温高压、地壳运动的挤压和拉伸力等，使得岩石遭受了极高的应力。
当岩石的应力达到其抗压强度极限时，岩石会突然破裂并释放出巨大的能量，形成岩爆。
岩爆的发生主要取决于岩石的物理和力学性质，以及周围环境的条件。
岩爆的原理可以解释为以下几个方面：1. 弹性能量积累：当岩石受到外部应力时，其会发生弹性变形，形成应变能。
岩石的弹性模量和体积决定了其储存弹性能量的能力。
长期以来，岩石受到复合应力的作用，使得其内部产生了巨大的弹性能量。
2. 应力释放和有序破裂：当岩石内部积累的应力超过其抗压强度时，岩石会发生应力释放和有序破裂。
岩石断裂面的扩展和错动会导致岩石内部应力的剧烈释放，并释放出大量的能量。
3. 管道效应和波动扩散：当岩石发生破裂时，由于断裂面的错动，会形成管道效应。
这种效应使得能量沿着断裂面向外传播，产生巨大的冲击波和爆炸波。
同时，在岩石内部和周围会产生巨大的应力波、压力波和剪切波，使得岩石周围的岩层也受到了破坏和变形。
4. 能量释放和喷发：岩爆的释放能量通常以爆炸的形式表现出来，这种爆炸会产生大量的高温和高压热气体。
这些高温高压气体会迅速膨胀并向周围环境释放，形成岩层喷发和崩塌的现象。
岩爆的原理是复杂的，涉及岩石的物理、化学和力学特性等多个方面。
岩石的类型、温度、压力和湿度等条件都会影响岩爆的发生和规模。
同时，随着岩石内部应力的增加和释放，岩爆也会引发地震、火山喷发等自然灾害。
为了避免岩爆的发生和减小其危害，对于有潜在岩爆危险的地质环境，应采取措施进行预警和监测，同时采取适当的工程措施来增加岩石的稳定性和抗压能力。
这样可以更好地预防和应对岩爆带来的灾害。
岩爆_精品文档
岩爆引言：岩爆是一种地质现象，指的是岩石在地下岩层中受到强大的压力作用，导致岩石破裂和破碎，释放出巨大的能量。
岩爆通常发生在地质活跃的地区，如火山地区和地震带，对周围环境和人类活动都有着重大影响。
本文将介绍岩爆的形成机制、危害和防治措施。
一、岩爆的形成机制1. 岩层压力：岩爆的形成首先是由于地下岩石层受到强大的压力作用。
岩层压力可以来自于地壳运动、地下水位的降低、地震等因素。
当岩石受到压力时，原本稳定的岩石结构会发生破裂。
2. 岩层脆化：岩石在受到压力作用后，会发生脆化现象，即由韧性变为脆性。
这是因为岩石内部存在微小裂隙或断层，在外力作用下，这些裂隙会扩展并连通，使岩石变得脆弱而易于破裂。
3. 岩层释放：当岩石脆性破裂后，岩层中储存的能量会得到释放。
这种能量释放通常以剧烈的爆炸形式表现出来，产生巨大的冲击波和喷射物。
这些冲击波和喷射物能够对周围环境造成严重破坏。
二、岩爆的危害1. 破坏性巨大：岩爆释放的能量巨大，能够造成巨大的物理破坏。
它通常会导致附近建筑物的倒塌、道路的崩塌和地表的起伏不平。
对于火山地区而言，岩爆还可能引发火山喷发，进一步加剧破坏程度。
2. 人员伤亡：岩爆发生时，会产生大量的碎片和颗粒物，并产生强烈的冲击波。
这些碎片和冲击波对人体构成严重威胁，可能造成伤亡和重伤。
在活跃地质区域居住或开展作业的人员需要特别注意岩爆的风险。
3. 失去资源：岩爆破坏了地下岩石层，导致资源的损失。
例如，在矿山开采过程中，岩爆可能导致矿石的丧失，造成经济损失。
对于火山地区而言，岩爆还会摧毁周围的农田和森林，使人们失去生计和收入来源。
三、岩爆的防治措施1. 地质勘探：在规划和建设前，对地质条件进行充分的勘探是关键。
通过对地下岩层的详细调查和分析，可以评估岩爆的潜在风险，制定相应的预防措施，避免岩爆的发生。
2. 工程设计：在建筑物和基础设施的设计中，应考虑到岩爆的风险因素。
合理选择建筑材料和结构设计，提高抗岩爆能力，减少损失。
岩爆
岩爆一，定义岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
二，发生条件一是岩体中有较高的地应力,且其大小超过岩石本身的强度；二是岩石具有较高的脆性度和弹性。
具备上述两个条件，一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量使岩体破坏，并将破碎岩石抛出。
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，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；2．围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小;3．埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；4．地下水较少，岩体干燥;5．开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。
地质构造岩爆大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中。
岩爆与断层、节理构造密切相关。
当掌子面与断裂或节理走向平行时，极容易触发岩爆。
岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。
掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。
岩爆-判断岩爆发生的应力条件1．用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc之比值进行分析；2．用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断。
围岩应力条件经验公式：σ1/σc>0.165～0.35(或σc/σ1>6.06～2.86)的脆性岩体最易发生岩爆。
三，岩爆的预报岩爆的预报主要是在测量岩体应力、岩体移动和岩体内部破碎状况或岩粉含量的基础上作出的。
四，岩爆的防治措施防治岩爆的有效措施是应力解除法。
此外，注水软化，锚栓-钢丝网-喷混凝土支护也可收到较好的效果。
打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径为45mm，每循环可布置4～8个孔，深度5～10m，必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，间距数十厘米，深度1～3m不等。
矿山开采中的岩爆与冻结法处理技术
03 岩爆的预防与控制
CHAPTER
岩爆的监测与预警
监测手段
采用地震波、声发射、地温、地应力等多种手段对岩体进行实时监测，及时发现岩爆的征兆。
预警系统
根据监测数据，建立预警系统，通过分析岩体的应力、应变等参数，预测岩爆发生的可能性，并及时发出预警信 息。
岩爆的预防措施
01
02
03
优化开采方案
合理安排开采顺序，控制 一次开挖面积，减少对岩 体的扰动。
岩爆分级
根据岩爆发生的频率、规模和危害程度，可以对岩爆进行分 级。不同级别的岩爆需要采取不同的处理措施和安全防范措 施。
岩爆发生的原因与机理
岩爆发生的原因
岩爆发生的主要原因是高地应力条件下的围岩稳定性失衡。在高地应力作用下 ，岩石内部聚集了大量的弹性能量，当岩石的强度不足以抵抗这些能量时，就 会发生岩爆。
限制
冻结法适用于含水量较高的地层，对 于干燥地层或含水量较低的地层，冻 结效果可能不佳。此外，冻结法成本 较高，施工周期较长，且可能对周围 环境产生一定影响。
冻结法的主要设备与系统
主要设备
制冷循环系统、冷冻机组、输冷管路 、冷却水循环系统等。
系统组成
冷冻机系统、盐水循环系统、冷却水 循环系统、电气控制系统等。
加强支护与加固
采用合适的支护方式，如 锚杆、喷射混凝土等，对 关键部位进行加固处理， 提高岩体的稳定性。
降低地温
采取有效措施降低地温， 减少岩体温度升高引起的 能量积累。
岩爆发生时的应急处理
人员撤离
一旦发生岩爆，立即组织 现场人员撤离至安全区域 ，确保人险区域，防止二 次伤害。
某地下矿的冻结法应用案例
总结词
高效稳定，控制变形
煤矿开采的岩爆灾害控制与防治
美国在矿山岩爆灾害防治方面也有很多成功的实践经验，例如采用先进的监测预警系统、加强矿山地 质勘查、提高采场设计等。
成功防治岩爆灾害的案例介绍
山西焦质勘查、优化采场设 计、采用先进的监测预警系统等措施，成功 地预防和控制了岩爆灾害的发生，保障了矿 工的生命安全和企业的正常生产。
04
推广岩爆灾害防治知识 和技术，提高整体防治 水平。
制定应急预案和救援措施
01
02
03
04
根据矿区实际情况制定针对性 的应急预案。
建立快速反应的救援队伍，配 备先进救援设备。
加强与地方政府的沟通协调， 确保救援资源得到有效利用。
定期组织应急演练，提高矿工 应对突发事件的能力。
推进科技创新和研发
加强岩爆灾害防治科研工作，提高防治技术水平。 鼓励企业与科研机构合作，共同推进科技创新和研发。
引进国内外先进的岩爆灾害防治技术和设备。
加大对岩爆灾害防治科研项目的投入，提高科研成果的 转化率。
05
案例分析与实践经验
国内典型煤矿岩爆灾害案例分析
山西焦煤集团某煤矿
该煤矿在开采过程中遭遇了严重的岩爆灾害，造成人员伤亡和设备损失。通过分析灾害发生的原因，总结了岩爆 灾害的特点和预防措施。
煤矿开采的岩爆灾害控制与防治
汇报人：可编辑 2023-12-31
目录
• 岩爆灾害概述 • 岩爆灾害的监测与预警 • 岩爆灾害的控制措施 • 岩爆灾害的防治策略 • 案例分析与实践经验
01
岩爆灾害概述
岩爆灾害的定义与特征
定义
岩爆灾害是指煤矿开采过程中， 由于岩体应力集中而引发的岩石 破裂、崩塌等破坏现象。
实时监测和反馈控制
岩爆发生的机理及预测
岩爆定义时至今日还没有一个统一公认的岩爆定义。
在谈到岩爆时，人们通常会说岩爆就是高强度脆性岩石的猛烈破坏，或者说是储存在岩体内的弹性应变能突然释放。
南非的W.D.Ortlepp这样定义岩爆：岩爆就是给土木工程和地下巷道﹙包括采场工作面、井巷工程和硐室﹚造成猛烈严重破坏的岩体震动事件，所谓震动事件是指由于岩体内应变能的突然释放导致的岩体瞬间运动。
必须指出，这里所说的震动不应包括生产爆破产生的震动，也就是不含人们为了生产用炸药爆破或其他生产工具破碎岩石产生的震动。
中国学者郭然建议采用如下岩爆定义：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震动，等等。
岩爆机理E.Hoek等认为，岩爆是高地应力区洞室围岩剪切破坏作用的产物。
Zoback教授在解释钻孔崩落现象成因时，也认为类似“岩爆”的孔壁崩落破坏属剪切破坏。
然而Mastin（1984）和Haimson（1972，1985）则通过打有圆孔的砂岩岩板进行的单向压缩物理模拟试验，在实验室真实地再现了孔壁崩落现象；他们得出这一现象是由于孔壁应力集中部位的局部破坏所引起的，系张性破裂的产物。
我国杨淑清教授等通过天生桥二级水电站引水隧洞相似材料岩爆机制物理模拟试验，总结出岩爆造成围岩劈裂破坏和剪切的二种机制，并且认为它们是二种应力水平的产物，即劈裂破坏属脆性断裂，而剪切破坏是岩石应力达到峰值强度状态时的破坏；前者形成的破裂面与洞口边界平行，而后者则与洞口边界斜交，呈对数螺旋形状。
谭以安博士则认为，岩爆系一渐时破坏过程，其形成过程可分为“劈裂成板→剪断成块→块片弹射”三个阶段。
以王兰生教授为首的“川藏公路二郎山隧道高地应力与围岩稳定性课题组”将岩爆作用与岩石在三向应力条件下的压缩变形破坏全过程（Lane，Bieniawski等，1970年）加以对照，认为岩爆力学机制可以归纳为压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折三种基本形式，也可以多种组合方式出现。
岩爆发生的机理分析及防治措施综述
岩爆发生的机理分析及防治措施综述岩爆发生的机理分析及防治措施综述岩爆是指在矿山或隧道等地下工程中，由于开采、支护等因素引起的岩石失稳，产生爆炸性破裂现象。
岩爆是一种具有不确定性的地质灾害，通常会带来严重的人身、财务和环境损失，并对生产经营和社会经济发展产生重大冲击。
因此，对于岩爆的机理和防治措施研究具有十分重要的现实意义。
本文将对岩爆发生的机理和防治措施进行综述。
一、岩爆发生的机理1. 地质构造因素地质构造因素是影响岩爆发生的重要因素之一。
在构造破坏带中，由于岩石受到地质应力的影响，容易发生失稳破裂，导致岩爆发生。
地震、断层等对于岩石的破坏也会增加岩爆的发生概率。
2. 工程开采因素工程开采是导致岩爆发生的主要因素。
开采过程中，挖掘面积越大，矿井和隧道的支护条件越差，岩石失稳的概率就越大。
此外，工程开采在时间和空间上的连续性也会加剧岩体受到应力的变化，导致岩体剪切、断裂、滑动等破坏变形。
3. 岩石学因素岩石学因素主要是岩石自身的物理性质和化学成分的影响。
矿石脆弱易碎、裂纹多、脱落等都会导致岩体失稳。
温度变化、湿度、酸性环境、物理载荷等都会引起岩体内部应力变化，导致岩体的不稳定性。
二、岩爆防治措施1. 改善开采条件通过改善开采条件来减少岩爆的发生。
包括提高采矿工效、优化采矿工艺、加强矿井、岩体的支护加固等。
2. 增加固结措施增加固结措施，提高岩体的稳定性。
包括加固巷道、转运通道、提高采场固结、防止煤柱圧缩变形等。
3. 保持合理水平保持合理的水平，可以有效地降低岩爆的发生概率。
通过设置隔水帷幕、加强采前排水、控制配水压力等来调节水压力，减轻岩石应力。
4. 增强技术管理加强矿山技术管理，对伤害性岩石进行有效的监测和评价，及时开展防范措施，有效避免岩爆的发生。
5. 保证爆破安全在矿山爆破作业中，保证使用合适、安全的爆破材料和爆破方案，避免不必要的岩体破裂和爆炸风险，在工艺方面采用手动控爆炸，便于随时停止。
岩石爆破机理
岩石爆破机理岩石爆破机理是指通过引爆爆炸剂，利用高温高压波来破坏岩石体的一种技术。
岩石爆破主要应用于矿山、铁路、公路等工程领域，在工程建设中具有不可替代的作用。
岩石爆破的机理可以分为三个阶段。
首先是能量释放阶段。
当炸药引爆后，化学反应会产生大量的热能和气体，使炸药的体积瞬间膨胀，形成高压气体。
这些气体以极高的速度向四周扩散，并向岩体传递动能。
其次是能量传递阶段。
高速扩散的气体和爆炸波经过瞬时的相互作用，使高温、高压的爆炸波向周围的岩石体传递能量。
能量在岩石体内迅速传播，导致岩石内部出现严重的应力集中，有些区域的应力值甚至超过了岩石强度的极限。
最后是破裂扩展阶段。
在超过岩石强度极限的作用下，岩石裂缝开始扩展，形成一个新的界面。
裂缝的扩展会引起更多应力集中，导致更多岩石的破碎。
随着裂缝的扩展，岩石的破坏面逐渐增大，最终整个岩体被炸碎成了可便于运输和处理的小块岩石。
需要注意的是，岩石爆破的机理涉及许多参数的影响，如炸药种类和量、爆轰波的能量、岩石强度和裂隙结构等。
合理的设计和选择炸药量以及爆破参数，是保证爆破效果和决定爆破成本的重要因素。
此外，岩石爆破也会对环境产生一定的影响，如爆炸噪声和振动等。
为了避免对环境造成过多的破坏，需要在爆破前进行周围环境的评估和监测，并采取相应的防护措施。
综上所述，岩石爆破机理是应用基本物理原理实现大规模岩石破碎的一种技术。
通过合理的设计和参数选择，可以取得良好的爆破效果，同时也需要注意对环境的保护与治理。
作为一种高效的矿业采石或建筑物拆除方法，岩石爆破在减少劳动力和时间成本上具有重要意义。
矿山开采岩爆预防与控制培训
培训反馈调查
通过问卷调查、面对面访谈等方式 收集学员对培训的反馈意见，了解 学员对培训内容、教学方法、课程 安排等方面的评价。
培训成果转化
观察学员在实际工作中是否能够将 培训所学应用到岩爆预防与控制工 作中，提高工作效率和安全性。
培训经验总结
培训内容选择
根据学员需求和实际情况，选择 针对性强、实用性高的培训内容 ，确保学员能够掌握关键知识和
CHAPTER 02
矿山开采岩爆的预防措施
优化采矿设计
总结词
通过合理的采矿设计，可以降低岩爆发生的可能性。
详细描述
采矿设计应充分考虑矿山的地质条件、岩石力学性质和采矿工艺等因素，合理布 置采场和巷道，避免形成高应力集中区。
加强围岩稳定性监测
总结词
实时监测围岩的应力状态和变形情况，及时预警岩爆风险。
案例二
某地下矿山的岩爆事故。该事故发生在矿体开采过程中，由于采空区顶板岩石应力集中，加之爆破作 业的影响，最终导致了岩爆的发生。事故造成了人员伤亡和采场被破坏。
国际典型矿山岩爆案例分析
案例一
美国某露天矿山的岩爆事故。该事故发 生在采场边坡，由于采场边坡过陡，加 之开采深度的增加，最终导致了岩爆的 发生。事故造成了人员伤亡和设备损失 。
爆破控制技术
采用控制爆破技术，减小 爆破对岩体的震动和冲击 ，降低岩爆发生的可能性 。
地下水控制技术
通过合理布置排水系统、 控制地下水位等方法，降 低岩体含水量，减小岩爆 发生的可能性。
CHAPTER 04
矿山开采岩爆的案例分析
国内典型矿山岩爆案例分析
案例一
某大型露天矿山的岩爆事故。该事故发生在采场边坡，由于采场边坡过陡，加之连续降雨的影响，最 终导致了岩爆的发生。事故造成了人员伤亡和设备损失。
科技创新——岩爆
1.1 岩爆灾害研究现状岩爆(冲击地压)是指在高地应力地区洞室开挖后，由于洞室的应力重分布和应力集 中，在较短时间产生的突发的、猛烈的脆性破坏形式。
岩爆发生时，破碎岩石从坑洞壁弹射或大量岩石崩出，产生强烈的气浪或冲击波，严重的可摧毁整个作业面乃至整个洞室，对矿山安全开采造成了极大的危害[19]。
随着各类工程建设的不断发展，矿井开采深度和规模的不断扩大，岩爆发生的频率越来越高，引发的灾害日趋严重，岩爆问题也愈加引起国内外学者的关注。
近一个世纪以来，国内外学者在对岩爆问题进行了大量的研究，但由于岩爆的复杂性，其理论研究进展缓慢。
在我国，岩爆研究工作起步较晚，且多停留在观察、描述阶段，和国外相比更为滞后。
国际上，南非在岩爆的机理研究、预测、防治等方面积累 了丰富的经验和资料，建立了相对较为完整的理论体系，是目前世界上岩爆研究最先进的国家之一。
总结起来，国内外对岩爆问题的研究，主要集中在三个方面：岩爆机理研究；岩爆危险性评价、监测预报技术研究；岩爆防治措施研究。
其中，岩爆机理研究是预测和防治的理论基础，也是国内外学者研究的重要内容。
各国学者在实验室研究和现场调查的基础上，从不同的角度先后提出了一系列重要的理论，比较具有代表性的有强度理论、刚度理论、能量理论、冲击倾向理论等。
(1)强度理论：岩体破坏的原因和规律，实际上是强度问题，即材料受载超过其强度极限时，必然要发生破坏。
但是这仅是对材料破坏的一般规律的认识，它不能深入解释岩爆的真实机理。
在强度理论指导下，对围岩体内形成应力集中的程度及其强度性质等方面做了大量的工作。
早期的强度理论着眼于岩体的破坏原因，认为地下井巷和采场周围产生应力集中，当应力集中的程度达到矿岩强度极限时，岩层发生突然破坏，发生岩爆。
近代强度理论认为：导致岩体承受的应力σ与其强度σ'的比值，即σ/σ' ≥1时，导致岩爆发生。
近代强度理论的表达式有多种，对各向同性岩石材料的破坏准则最有代表性的是Hoek 和Brown 于1980年提出的经验性强度准则[20]：1 ⎛ σ ⎞ 2σ 1 σ = σ 3 σ + ⎜m 3 + 1.0⎟(1-3)c c ⎝ σ c⎠式中：σ1-最大主应力，MPa ；σ 3-最小主应力，MPa ；σ c-完整岩石材料的单轴抗压强度；m -常数，取决于岩石性质和承受破坏应力前已破坏的程度。
爆破破岩机理讲解
用n表示，即：
n
r
W（5-1）
爆破作用指数n在工程爆破中是一个极重要的参数。 爆破作
用指数n值的变化，直接影响到爆破漏斗的大小、岩石的破碎
程度和抛掷效果。
3)爆破漏斗的分类
根据爆破作用指数n值的不同，将爆破漏斗分为以下四种:
①标准抛掷爆破漏斗。如图5-5之(a)所示，当r=W，即n=1
时，爆破漏斗为标准抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ=90°。形
成标准抛掷爆破漏斗的药包叫做标准抛掷爆破药包。
②加强抛掷爆破漏斗。如图5-5(b)所示，当r＞W，即n＞1时， 爆破漏斗为加强抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ＞90°。形成加 强抛掷爆破漏斗的药包，叫做加强抛掷爆破药包。
③减弱抛掷爆破漏斗。如图5-5(c)所示，当0.75＜n＜1时， 爆破漏斗为减弱抛掷爆破漏斗，漏斗的张开角θ＜90°。形成减 弱抛掷爆破漏斗的药包，叫做减弱抛掷爆破药包，减弱抛掷爆 破漏斗又叫加强松动爆破漏斗。
随后，爆轰气体产物继续压缩被冲击波压碎的岩石，爆轰气体 “楔入”在应力波作用下产生的裂隙中，使之继续向前延伸和进 一步张开。当爆轰气体的压力足够大时，爆轰气体将推动破碎岩 块作径向抛掷运动。
对于不同性质的岩石和炸药，应力波与爆轰气体的作用程度是 不同的。
在坚硬岩石、高猛度炸药、偶合装药或装药不偶合系数较小的 条件下，应力波的破坏作用是主要的；
④松动爆破漏斗。如图5-5(d)所示，当0＜n＜0.75时，爆破 漏斗为松动爆破漏斗，这时爆破漏斗内的岩石只产生破裂、破 碎而没有向外抛掷的现象。从外表看，没有明显的可见漏斗出 现。
W W
W
r 45° 45°
θ
(a)
r
r
θ
(b)
r
岩爆特征及机理
岩爆特征及机理岩爆是指发生在岩石中的瞬间爆炸，是一种自然灾害。
岩爆的特征是威力巨大、破坏力强、范围广泛，能够对周围环境和人类造成严重影响。
本文将从岩爆的特征、成因、机理等方面进行探讨。
一、岩爆的特征岩爆的特征主要表现在以下几个方面：1. 威力巨大岩爆的威力一般来说比较大，能够产生巨大的冲击波和爆炸声，对周围环境和人类造成严重影响。
2. 范围广泛岩爆的范围往往比较广泛，能够影响到周围的地形、建筑物等，造成不同程度的破坏。
3. 破坏力强岩爆的破坏力非常强，能够摧毁建筑物、破坏道路、损坏农田等，对人类的生产和生活造成极大的影响。
4. 频率高岩爆的发生频率比较高，尤其是在地震等自然灾害发生后，岩爆的发生率会进一步增加。
二、岩爆的成因岩爆的成因主要有以下几个方面：1. 岩石的物理性质岩石的物理性质是岩爆发生的关键因素之一。
当岩石的内部压力达到一定程度时，岩石就会发生破裂，形成岩爆。
2. 地质构造地质构造也是岩爆发生的一个重要因素。
当地质构造发生变化时，岩石的内部压力也会发生变化，从而导致岩爆的发生。
3. 水文地质条件水文地质条件也会影响岩爆的发生。
当岩石内部存在水分时，水分蒸发后会产生压力，从而导致岩石的破裂，形成岩爆。
4. 人类活动人类活动也是岩爆发生的一个重要因素。
例如，人类在采矿、建筑等活动中可能会对岩石造成破坏，从而导致岩爆的发生。
三、岩爆的机理岩爆的机理主要包括以下几个方面：1. 内部压力岩爆的发生与岩石内部的压力有关。
当岩石内部的压力达到一定程度时，岩石就会发生破裂，形成岩爆。
2. 热膨胀热膨胀也是岩爆发生的一个机理。
当岩石受到高温的作用时，岩石内部的热膨胀会导致岩石的破裂，形成岩爆。
3. 化学反应化学反应也会导致岩爆的发生。
例如，岩石中存在的一些化学物质可能会发生反应，产生气体等物质，从而导致岩石的破裂，形成岩爆。
4. 地震地震也是岩爆发生的一个重要机理。
当地震发生时，地震波会对岩石产生影响，导致岩石的破裂，形成岩爆。
岩爆
4.地温法
• 采用红外线测温仪，若地温接近正常埋深 地温，说明地下水渗流弱，围岩干燥无水， 则产生岩爆的可能性较大。
六.岩爆防治措施
1．在洞身开挖爆破时，采用“短进尺，多循环”，采 用光面爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，改善围岩 应力状态。 2.选择合适的开挖断面形式 3.通过打设超前钻孔中进行松动爆破，在围岩内部造成 一个破坏带，即形成一个低弹区，从而使动壁和掌子 面应力降低，使高应力转移至围岩深部，施工时可在 掌子面上打设5~6个超前钻孔，深15~20m左右，既 可以起到超前钻探地质的作用，又可以起到释放掌子 面应力的作用。超前钻孔的布置形式及参数预测预报 孔相同。
四.岩爆的特点
1．岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发生前，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， 会突然发生岩石爆裂声响，石块一般应声而下。 2．岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1～3倍洞径 范围内，个别的也有距新开挖工作面较远。 3．岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可达数吨重。小 者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落，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。 5．由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力重新分布，造成碛头较 大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。Fra bibliotek谢谢！
一.岩爆的定义
• 岩爆，也称冲击地压，发生在煤矿中一般 叫冲击地压，发生在岩层中叫岩爆。它是 一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条 件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹 射出来的现象。
二.岩爆产生的原因
• 围岩强度适应不了集中的过高应力而突发 的失稳破坏
2024年岩爆的预防及处理
2024年岩爆的预防及处理引言:岩爆是一种危险的地质灾害，常常会造成严重的人员伤亡和财产损失。
随着科技和人类社会的发展，对于岩爆的预防和处理方法也在不断改进和完善。
本文将介绍2024年岩爆的预防及处理方法。
一、岩爆的基本概念和形成机制1. 岩爆的定义岩爆是指在地下矿井或隧道中，由于地应力破坏岩体结构，导致岩体大规模剥落、坍塌和碎裂，从而产生极大能量和冲击波，引发爆炸性的地质灾害。
岩爆具有突发性、剧烈性和广泛性的特点，对井下人员和设备的安全造成严重威胁。
2. 岩爆的形成机制岩爆的形成机制主要与以下因素有关：(1) 地应力：地下岩体受到地质构造和覆岩荷载的作用产生内部应力，当这些应力超过岩石的抗拉强度时，岩体就会发生破坏；(2) 岩体结构：岩石的物理性质和结构决定了它的抗拉强度和稳定性，结构破碎和岩层滑动容易导致岩体剥离和坍塌；(3) 地质构造：地下岩层的构造断裂、层面滑动、岩层的交接等地质构造缺陷是岩爆的多发区域；(4) 采矿活动：采矿活动会改变地下地质应力分布和岩层稳定性，增加岩爆的风险。
二、岩爆的预测与监测方法1. 岩爆的预测方法岩爆的预测方法主要包括地质学调查、地应力测量、岩体声波监测、振动监测和岩体应力监测等。
通过对地下岩体的物理特性和地质构造的分析，以及对地下地应力和岩体应力的监测，可以预测出潜在的岩爆危险区域。
2. 岩爆的监测方法岩爆的监测方法包括地面监测和井下监测两种方式。
地面监测主要是通过对采矿工作面周边地表形变的监测，以及地震波的监测来判断岩爆的危险性。
井下监测主要是通过安装传感器和监测设备，在井下监测岩体的位移、应力和振动等参数的变化，从而及时发现岩爆的迹象。
三、岩爆的预防与控制措施1. 岩爆的预防措施(1) 合理规划和设计：在矿井或隧道的规划和设计中，要充分考虑岩体的力学性质和稳定性，合理选择采矿方法和支护措施，减少岩爆的风险。
(2) 加强地质勘探：在施工前对地下岩体进行详细勘探，了解地质构造和岩体性质，找出潜在的岩爆危险区域并采取相应的预防措施。
岩爆
一、岩爆的一股情况
岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。
产生岩爆的时间，一般在开挖后几小时内，但也有的是在较长时间后发生。
隧道中常遇见的岩爆以顶部或拱腰部位为多。
图12—41阴影部分表示即将爆落的岩片，而断续线条则代表岩片在脱落之前岩体产生的裂缝。
图12—42所示的“A”和“B”，则是表示即将爆落的岩块。
隧道内岩爆有如下特点：
1．岩爆在未发生前并无明显的预兆，虽然经过仔细找顶．并无空响声。
—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。
在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。
它与隧道施工中的一般掉块落石，在现象上有明显的不同。
2．岩爆时，石块出母岩弹出，常呈中间厚、周边落、不规则的片状。
3．岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远；岩爆发生的时间，多在爆破后2—3h。
4．在溶孔较多的岩层里，则不发生岩爆。
二．岩爆地段隧道施工注意事项：
1．如设有平行导坑，则平导应掘进超前正洞一定距离，以了解地质，分析可能发生岩爆的地段，以便正洞施工达到相应地段时加强防卫，采取必要措施。
2．使用光面爆破，并严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响。
3．可选用预先释放部分能量的方法，如松动爆破法，超前钻孔预爆法，或喷射高压水冲洗法，先期将岩层的原始应力释放一些，以减少岩爆的发生。
4．加强支护工作，支护的方法是在爆破后立即向拱部及侧壁进行喷射混凝土，再加设锚杆及钢丝网。
衬砌工作要紧跟开控工序进行，以尽可能减少岩层暴露时间，减少岩爆发生和确保人身安全。
岩爆特征及机理-铁道工程学报
1998年6月 铁 道 工 程 学 报 June1998 第2期(总58) JO U RN A L O F R AILW AY EN G IN EERIN G SO CIET Y N o.2(Ser.58)岩爆特征及机理万姜林 周世祥 南 琛 丁 锐(铁道部隧道工程局)提 要 本文根据工程实例及岩石显微分析、岩石力学试验、声发射试验和力学计算结果,归纳了岩爆力学条件,并简要分析了岩爆的破坏形式、破坏过程;探讨了岩爆形成的岩性条件、静力学条件和动力学条件,得出了若干重要结论,对今后岩爆研究与防治有一定参考价值。
主题词 岩爆 物理与几何特征 形成机理1 概述在世界范围内的深埋或高应力脆性岩体地下工程中普遍会遇到岩爆。
岩爆是一种地质灾害,因其具有弹射、抛散、震动等特点,不仅对施工人员和设备安全威胁极大,而且还严重减缓施工速度、增大工程费用。
因而也引起了国内外的普遍关注,并促进了岩爆研究的进展。
岩爆机理一直是岩爆研究的核心,虽然自60年代以来,已提出了强度、刚度、能量和冲击倾向等几种机理学说,但是,并不完善,并不能满意地解决日益增多的实际工程中所遇到的岩爆问题。
笔者在太平驿电站引水隧洞施工现场进行了调查研究,记录分析了433次岩爆,取样进行了岩石单轴、三轴压缩试验,声发射试验和电镜扫瞄分析,并进行了有关力学计算分析等。
通过研究发现:岩爆作为不同于其它形式的岩体(石)材料的一种破坏现象,其破坏形式、破坏过程及所表现出来的物理和几何形态等方面独具特点,且在某些方面有明显规律性,它们密切反映了岩体(石)材料的某些性质及其所处的力学状态,因而岩爆具有独特的形成机理。
2 岩爆的特征规律太平驿电站于四川省汶川县境内,系岷江上游总体规划的第二座引水式电站,总装机容量26万kW。
其引水隧洞全长10.5km,内径9m。
工程区山高坡陡,沟谷深切,山坡坡度一般为40°左右。
隧洞垂直埋深80～650m,水平埋深100～800m,隧洞围岩以花岗岩、闪长岩和花岗闪长岩为主。
岩爆
经验公式：σ1/σc>0.165～0.35（或σc/σ1>6.06～2.86）的脆性岩体最易发生岩爆。
采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危 害降到最低。在高应力地段施工中可采用以下技术措施：
1．在施工前，针对已有勘测资料，首先进行概念模型建模及数学模型建模工作，通过三维有限元数值运算、 反演分析以及对隧道不同开挖工序的模拟，初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位及里程容 易出现岩爆现象，优化施工开挖和支护顺序，为施工中岩爆的防治提供初步的理论依据。
2011年8月7日凌晨3点17分，正在掘进的泥巴山隧道出口（中铁十二局C7合同段）右线距离掌子面约20米处， 在已经完成的初期支护yk59+379-yk59+339纵向长度40米范围内发生大型重度岩爆。强烈的岩爆活动发生时发出 的巨大响声，将进洞右侧拱腰至拱顶位置的岩石劈裂成板状、块状、片状，在纵向40米范围连续出现，最大深度 达3.6米，剥落的大量岩石四处散落堆积，将喷浆机、电焊机等设备掩埋。该段围岩初期支护时间为2011年7月22 日至28日，采取了挂喷锚以及分段立拱架的方式施工，8月7日晚岩爆发生时将拱架、锚杆支护系统破坏，呈现出 爆发时间集中、纵向连续、潜伏时间长的特点，按照岩爆划分标准属于强烈重度岩爆，在泥巴山施工以来尚属首 次出现。
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深井丌采过程中，应采取积极主动的预防措施和强有力的支护措施，确保岩爆地段的作业安全，将岩爆发生 的可能性及岩爆的危害降到最低：
（1）研究确定开采区域地应力的数量级以及容易出现岩爆现象的部位，优化施工开挖和支护顺序，为岩爆防 治提供初步的理论依据。
（2）加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。
岩爆
岩爆岩爆是一种自然界中的地质灾害现象，也被称为岩石爆炸。
它是指岩石在地壳运动的作用下，由于地质的构造变化或岩层中的应力积累过大所造成的爆炸性释放。
岩爆常常会带来严重的破坏和人员伤亡，因此研究和预防岩爆对于保护人们的生命安全和财产安全具有重要意义。
岩爆的形成机制是复杂而多样的。
在地球的地壳运动过程中，构造活跃的地区常常伴随着地层的压力积累。
当压力积累到一定程度，超过了岩石的抗力极限，岩爆就可能发生。
而导致岩石抗力减弱的因素有很多，例如地壳运动、地震、浸水、岩石溶解等等。
这些因素相互作用，对岩爆的发生起到了重要的推动作用。
岩爆一般可分为两个阶段：前兆阶段和爆破阶段。
在前兆阶段，岩石中的应力开始积累，岩石自身的结构开始发生微小的变化。
这些微小变化往往是通过地质观测手段来进行监测的，如地震仪、应变测量仪等。
然而，由于岩石结构的复杂性和地下环境的复杂性，预测岩爆仍然是一项具有挑战性的任务。
在爆破阶段，岩石中的应力已经积累到了临界点，岩石的结构开始变得不稳定。
当应力积累超过岩石的抗力极限时，岩石会发生崩解并释放巨大的能量，形成爆炸性的岩爆现象。
这种爆炸能量的释放会导致周围岩石的碎裂和喷射，造成严重的破坏和伤害。
为了预防和减轻岩爆所带来的危害，科学家们致力于研究岩爆的成因和发生机制，并提出了相应的防治措施。
一方面，通过对地壳运动和岩石结构变化的监测，提前获得岩爆的前兆信号，从而进行预测和预警。
另一方面，科学家们还研究出一些工程措施，如岩石爆破技术、爆破缓冲带、支护结构等，以减轻岩爆的影响和破坏。
然而，岩爆问题的解决并不是一蹴而就的。
首先，岩爆的预测和预防仍然面临着许多技术难题。
其次，由于地质环境复杂多变，不同地区的岩爆特点和防治策略也存在差异性。
因此，针对不同地区和具体情况，科学家和工程师需要根据实际情况制定相应的防治方案。
在未来，随着科技的不断进步和人们对地质灾害认识的提高，相信岩爆问题将得到更好的解决和预防。
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岩爆特征及机理
岩爆是指在高温高压条件下，岩石内部因爆炸性破裂产生的碎片、块
状物等各种规模的岩体碎片通过空气、水等介质向外喷发的一种自然灾害。
岩爆具有以下几种特征：
1.爆炸性现象：岩爆是一种爆炸性的破裂现象，在爆炸瞬间会产生巨
大能量，使岩石瞬间破裂碎裂，产生大量岩屑冲击向周围空间。
2.孤立性：岩爆通常是局部爆炸所致，爆炸的范围是局限的，在其周
围的岩石很少受到影响。
3.不规则性：岩爆形成的岩屑形态不规则，多呈块状或片状，大小不一。
4.高速性：岩爆中的岩屑具有向外高速飞出的特征，具有很高的起始
速度及动能。
5.频繁性：岩爆往往发生在火山、地震等地质灾害频繁的地带，多次
和连续发生，给人们的生命财产带来威胁。
岩爆产生的机理有多种可能，主要有以下几种：
1.热爆炸：由于地壳内部的高温高压，加上受到地震等外力作用，岩
石内部压力剧增，引起内部热量的迅速释放，导致热爆炸的发生。
2.气爆：地层内的气体受到热度、压力的影响，突然释放出来，形成
巨大的爆炸，造成岩石的冲击破裂。
3.活性地震：在地震发生的瞬间，岩石内部的应力瞬间释放，岩体产
生剧烈破裂和变形，产生岩爆现象。
4.冰爆：在山地或极地高海拔区域，冷却作用使水分形成冰，岩石因温差等原因受到冲击后，发生变形破裂，使冰体碎片飞溅而成岩屑。
总之，岩爆现象是一种在高温高压条件下，岩石内部发生爆炸性破裂的自然现象。
产生机理复杂，需要综合考虑各种环境条件因素的影响。