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矿山地质灾害与环境治理

三、岩爆灾害现象

岩爆是地下工程中危害最大的工程地质灾害之一
岩爆现象在国内外不乏其例。例如，著名的辛普伦隧洞、南非的维特瓦特斯兰德金矿、

日本的清水隧洞都发生过这种现象，加拿大一矿井中，发生的岩爆曾把 930 m 长的井筒堵
死了 460m 之多，由岩爆产生的地震波曾传播到 900 多千米以外的地震台站，中国某地下
工程，埋深仅 100 余米，围岩为寒武系陡山沱组硅质岩层，发生岩爆后，岩块突然抛射，

开始由拳头大小的石块进出，速度很快；半小时后，渐变为蚕豆大小的碎石四散飞射；1h
后，逐渐停止。在成昆线震旦系灯影灰岩及硅质白云岩等坚硬岩层中开凿隧道时，屡有所见。

另外，四川绵竹天池煤矿在采掘中，多次发生岩爆，最大的一次将 20 余吨煤抛出 20 余米
之遥。
岩爆灾害现象发生于金属矿山（铜矿、镍矿、南非和印度金矿等，红透山铜矿、冬瓜

山铜矿）、交通隧道（秦岭终南山、关村坝等）、水利水电工程（锦屏水电站、二滩电站、
天生桥引水隧洞、渔子溪引水隧洞等）。国外最早煤爆是 1738 年，发生于英国南史塔福

煤田。中国煤矿中岩爆（煤爆，冲击地压）存在比较普遍，全国 1957 ～ 1997 年，共发生
2000 多起事故。
岩爆是在具有高应力的弹脆性岩体中进行地下开挖工程时，由开挖卸荷及特殊的地质

构造作用引起开挖周边岩体应力高度集中，在岩体中积聚了很高的弹性应变能，在高强度
脆性岩体中开挖地下硐室时，围岩突然破坏，引起爆炸式的应变能释放，并有破碎岩块向

外抛射的现象。当受岩体开挖围岩中应力超过岩体的容许极限状态时，围岩发生急剧变形
破坏，可造成瞬间大量弹性应变能释放、岩石突然飞出和剧烈破坏的现象。它可使支架破
坏，采空区冒落，造成人身事故。岩爆是坚硬岩体内积聚的弹性应变能在一定条件下突然

释放而形成的一种围岩破坏现象。突然释放的能量，一部分用于克服岩石的内聚力和摩擦
力而做功，并以热能的形式消散；另一部分则以震动、抛岩和声响的形式发散。岩爆在采

矿工程中称为冲击地压或矿震。
深部开采与开挖，也易诱发岩爆地质灾害，1995 年 9 月南非 Carletonville 金矿发生岩

爆（震级 3.6），距震源约 400m 的巷道遭受严重破坏。美国 Lucky Friday 金属矿的一次岩
爆也造成了巷道严重破坏（埋深超过 700m，震级 3.6 ～ 4.2）。岩爆发生的频度和烈度随
着开采深度的增加而增大。局部高应力环境更加容易诱发岩爆灾害，因此应成为重点研究

内容。
岩爆是能量岩体沿着开挖临空面瞬间释放能量的非线性动力学现象。能量岩体是指一

定条件下，含有自重、构造、地势等应力场产生弹塑性能量的工程岩体。并不是所有能量
岩体都发生岩爆，只有积蓄的能量满足岩爆发生条件时才发生岩爆。

矿井中的岩爆大致可分为三类，即：发生在局部范围内的岩爆，只导致局部区域的损
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