深井矿山巷道掘进掌子面岩爆卸压防治研究

李 文， 刘育明， 张爱民， 张少杰

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

1 前言

随着人类社会对各种矿产资源需求的不断增加，向地球深部索取矿产资源已成为大趋势，推动地下矿山不断朝着地球深部发展。伴随矿山开采深度的增加，矿岩体所处的地质环境将更为复杂，开采技术条件将更为严苛，明显表现特征为高地应力、高地热、高岩溶水压(即深部“三高”特征)。目前世界上开采最深的金属矿山是南非的姆波尼格(Mponeng)金矿，其开采深度约4 350 m[1]，我国深井金属矿山开采深度主要在1 000～1 700 m水平。深井矿山深部工程作业面临着严重地压灾害威胁，突出表现形式为岩爆。岩爆是高地应力条件下的一种非常复杂的动力型地压灾害现象，伴随着爆裂声响及岩石碎块剥离、崩出，具有很强的突发性和破坏性。通常干燥、完整、坚硬且处于高地应力环境的岩体如花岗岩、石英岩等在开挖扰动后易发生岩爆现象。尽管相关学者在岩爆诱发条件、孕灾机制及监测预警等方面开展了大量研究并不断剖析岩爆获取新认知[2-6]，岩爆灾害防治仍是深部岩体工程领域的世界性难题。

巷道掘进是地下矿山采矿活动的重要开拓采准工程，具有作业面环境差、安全风险高、施工周期长等特点，通常凿岩、爆破等工人需在巷道掌子面环境连续作业数小时。巷道掌子面和帮壁、拱顶是深井矿山岩爆发生高风险部位，直接威胁着作业人员人身安全和设备财产安全。前人研究表明巷道帮壁/拱顶岩爆通常可通过实施光面爆破、喷锚网支护[7]等措施得到较好地防治，但针对巷道掌子面岩爆及其防治措施研究相对较少。……