岩爆处理措施

引水发电隧洞支洞、主洞“岩爆”处理措施

一、概况

根据Ⅱ标发电引水隧洞2＃、3#施工支洞出现的岩爆现象，对主洞将有可能出现类似情况预先做好处理措施。

时间：2010年12月8日～2012年10月1日

位置：Ⅱ标发电引水隧洞2＃施工支洞（YZ20+200~YZ20+964）Ⅱ标发电引水隧洞3＃施工支洞（YZ30+150~YZ30+510）

Ⅱ标发电引水隧洞主洞（Y4+500~Y8+700）

内容：2010年11月15日开始，引水发电洞2＃、3#施工支洞爆破掘进至YZ20+200~YZ20+964、YZ30+150~YZ30+510段，爆破起爆后，该洞室段两侧起拱部分有“啪、啪”岩爆声响，刚开始响声彼此起伏，大有山崩地裂之势，起响声后伴随围岩裂缝，石块脱落甚至弹出；脱落岩石最大单块超过0.2m3，十分危险。2小时以后，岩爆声响时间间隔，刚开始3～5分钟一声，后来30分钟左右一次，没有规律。围岩由外到内层层裂缝，由于应力释放，外层岩石时有塌落，裂缝深度约有0.3～0.8m。

二、发电引水隧洞地质条件

（1）该段地质情况：岩性为粗粒花岗岩，岩石完整较好，围岩类别为Ⅰ、Ⅱ类稳定完整岩体，部分Ⅲ、Ⅳ类岩石。该段岩石爆破顶部残孔率在85％以上；拱脚及边墙部分由于承受围岩压力，形成20～40cm厚度的应力释放层，当围岩压力超过应力释放层承受极限时，

就会出现岩爆现象。

危害性：由于Ⅱ标发电引水隧洞主洞埋藏较深（500m以上）、部分地段围岩不稳定，有坍塌可能，并有“岩爆”声，存在严重的安全隐患，直接影响施工进度和工程成本以及现场施工人员情绪。（2）区域构造稳定性

工程地区处帕米尔高原，位于米亚活动断裂带和喀喇昆仑活动断裂带围岩的构造上相对稳定的帕米尔～西昆仑抬升块体内，地震基本烈度为8度。根据下坂地水利枢纽引水发电洞地应力测试结果分析，工程区以自重应力为主，其量级属中等地应力水平。

三、处理措施：

1、首先是在就近集水坑利用3KW水泵向施工作业面喷水，或打孔注水进行消应；

2、增加排险次数，延长排险时间，岩爆超挖石方需要分批次倒运。

3、首先采用沿掌子面马蹄形圆弧段打超前Ф25锚杆孔，孔深4.5m，第一循环间距0.4m，从第二循环起间距0.8m，每进尺2m打一循环超前锚杆孔，并于前一循环锚杆孔错位，方向于掌子面呈60～75度夹角。

4、接着向超前锚杆孔内注水，时间不少于10min，软化岩石。

5、在孔内注入4.5m长超前锚杆，外留0.1m，用钢丝网片（20×20mm）连接，锚杆间用Φ22钢筋焊接加固。防护岩爆碎片，便于观察和及时排险。

6、爆破技术方面：周边孔布孔加密，孔距小于0.4m，增加周边孔单孔药量，线药量由225g/m调至300g/m，以后根据试验情况进行调整，增加周边残孔孔裂隙，将围岩应力分散向内转移。

7、随着埋深增加地应力进一步加大情况下，波速2500m/s的硝氨炸药不能够满足消除围岩应力时，采用波速5000m/s以上TNT含量高的炸药超强爆破消应，效果更佳。

8、安装拱架

对于严重岩爆段，岩石完整，但是岩石非常脆，钢拱架是软弱围岩中初期支护的重要组织部分，施工时严格按设计要求加工制作和架设，拱架先用16#～18#工字钢。

钢拱架采用材弯制制成，间距0.5~0.8m，锚杆采用Φ22~25钢筋，L=4.5m，钢筋网采用Φ6~8环向钢筋，网格20×20cm。喷混凝土厚度20cm。

钢拱架断面分3—4片拼接而成，每节之间由2个法兰盘连接而成（δ=10mm）,拱架与基础由1个钢脚板连接而成。在洞外加工成型后，用自卸车拉至现场拼接，原则上片与片之间用螺栓联接，榀与榀之间焊接。

钻爆后暂不出渣，经安全处理平渣后，立即施作一次支护，采用砂浆锚杆、挂网喷砼等支护手段，形成一柔性封闭环，确保围岩稳定。

10、在比较严重的岩爆段，放炮后和出渣完后适当延长作业时间，待岩爆应力释放相对平衡后开始作业。

11、针对岩爆的发生所采取的施工工艺的变更

（一）、洞挖爆破施工方案

石方爆破：采用中心掏槽，周边光面爆破，中部设主爆孔和辅助

孔。用非电毫秒雷管分1、3、5、7、9、11、13段从中心向周边依次

起爆，周边孔起爆必须绑上导爆索。开挖采用全断面一次性开挖。为

了确保开挖断面，避免超挖，开挖采用自制多功能手风钻钻孔，每循

环钻孔深度2.5m，爆破后不得有欠挖，平均线性超挖小于10cm。

支洞洞挖设计技术参数表

开挖断面钻孔总数炮孔密度爆破效率预期进尺爆破方量总装药量炸药单耗m2个m2%m m3kg Kg/m3

22.6487 3.8485245.28110.45 2.44

支洞洞挖设计钻爆参数表

孔名

钻孔参数装药参数

雷管段别孔径孔深孔数药径单药量孔总装药量

mm mm个mm kg kg1

掏槽孔4535002632 2.154.61、3、5

崩落孔4535002332 1.534.57、9、11

周边孔45350031270.3510.8513

底孔453500732 1.510.59

合计87110.45

备注周边孔线装药密度250~300g/m

主洞洞挖设计技术参数表

开挖断面钻孔总数炮孔密度爆破效率预期进尺爆破方量总装药量炸药单耗m2个m2%m m3kg Kg/m3

3098 3.1885260142.8 2.38主洞洞挖设计钻爆参数表

孔名

钻孔参数装药参数

雷管段别孔径孔深孔数药径单药量孔总装药量

mm mm个mm kg kg1

掏槽孔4530002032 2.1421、3、5崩落孔4525003432 1.861.27、9、11周边孔45250033270.619.813

底孔4525001132 1.819.89

合计98142.8

备注周边孔线装药密度250～300g/m

危石不良的地质地段防护措施：开挖施工作业每班设专职安全员

一人，负责施工现场的安全监测和监督工作，对危石一经发现立即处理；对开挖后的不良地质地段采用喷护封闭，并定期检测岩体变形情况。对于变形量较大超出规范规定值的部位须采取措施加以处理。

根据地质预报，发电洞洞身段围岩厚度大于350m，可能有岩爆

发生（中等），因此，必须加速开挖过程中围岩应力释放：1、岩石开

挖入钻方式必须采用水钻；2、必须采用100KW引风机两台，连续吹

风8小时以上加速风化；3、加速挂网喷锚支护，加固围岩承载力；4、对发生岩爆区域施工，开挖速度减慢或间断施工；5、两名专职安全

人员24小时现场值班，确保施工机械、人员安全。

（二）、爆破设计

针对引水发电洞马蹄形洞身及岩体的特殊情况，在洞身段开挖过

程中，拟采用中心三层楔形掏槽，周边采用小药量、密孔形的光面爆