本发明涉及地下工程中释放岩爆地段围岩地应力技术领域，具体是一种硬岩隧道岩爆的主动防治方法。
背景技术：
现行规范、标准中没有详细具体的通过地质预报、超前应力释放孔、钻孔电视、孔内串联式延时预裂爆破、孔内高压注水综合利用方法来释放岩爆地段围岩地应力的规定。
公布号为cn102692164a的发明专利申请公开了一种纵向结构面结构性强岩爆区应力卸载注水钻爆法，步骤如下：a、在开挖面上钻设一组均匀且对称布置的爆破孔；b、每10分钟用清水清洗一次开挖面；期间向各爆破孔内注水；c、顶孔底部装药，中孔底部装药，侧孔全程装药，底孔底部装药；d、先爆破顶孔、侧孔和底孔，然后爆破中孔，爆破完成后出渣；e、依次重复步骤a、b、c、d，直到开挖面完全穿过整个纵向结构面。
申请公布号为cn102980453a的发明专利申请公开了一种横向结构面结构性强岩爆区应力卸载注水钻爆法，步骤如下：a、在开挖面上钻设一组均匀且对称布置的爆破孔，包括顶孔、中上孔、中孔、底孔和侧孔；b、每10分钟用清水清洗一次开挖面；期间向各爆破孔内注水，每次注水2分钟；c、顶孔底部0.8-1.2m深度范围装药，中上孔、中孔和底孔全程装药，侧孔底部0.8-1.0m深度范围装药；d、爆破中孔和底孔，然后爆破其余孔；e、依次重复步骤a、b、c、d，直到开挖面完全穿过整个横向结构面。
申请公布号为cn103134402a的发明专利申请公开了一种应力斜向对称型深埋隧洞岩爆解除分时爆破法，步骤如下：a、沿应力集中区一侧洞顶依次布置孔ⅰ、孔ⅱ、孔ⅲ，沿应力集中区一侧洞脚布置孔ⅵ、孔ⅶ和孔ⅷ，以及中部的孔ⅳ和孔ⅴ；b、孔ⅰ、孔ⅱ和孔ⅲ内，距孔口0.5-1m、2.5-3m深度范围装药；孔ⅳ、孔ⅴ和孔ⅵ全程装药；孔ⅶ和孔ⅷ内距孔口0.5-1m、2.5-3m深度范围装药；c、首先起爆孔ⅰ、孔ⅱ、孔ⅲ、孔ⅶ和孔ⅷ内2.5-3m深度范围内的炸药，然后起爆0.5-1m深度范围内的炸药，最后爆破孔ⅳ、孔ⅴ和孔ⅵ，出渣；d、依次重复步骤a、b、c，直到开挖面完全通过整个应力集中区。
上述专利文献所反映的现有技术针对具体的结构面特征，分别提出了通过爆破主动控制岩爆的方法，但是这些方法都将围岩视作均质体，单独用超前地质预报、超前应力释放爆破孔、应力卸载注水钻爆孔、应力解除分时爆破孔提前释放围岩高地应力，未充分利用围岩不同的结构面特征，包括结构面位置、倾向、倾角、张开度、粗糙度、充填物，未综合运用地质预报、超前应力释放爆破孔、钻孔电视、孔内串联式延时预裂爆破、孔内高压注水方法远距离提前释放围岩高地应力，降低或消除岩爆能量。这些方法无法判断高地应力区准确位置及范围，也无法判别围岩结构面准确位置，爆破释放围岩高地应力存在准确性差、效率不高的问题，而且也不能保证隧道高地应力段施工安全。
技术实现要素：
本发明提供一种硬岩隧道岩爆的主动防治方法，解决现有通过爆破主动控制岩爆的方法无法判断高地应力区准确位置及范围，无法判别围岩结构面准确位置，爆破准确性差、效率不高，以及不能保证施工安全的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硬岩隧道岩爆的主动防治方法，包括以下步骤：
a、采用隧道超前地质预报方法确定隧道围岩高地应力区的位置及范围，并确定隧道预报区围岩结构面位置；
具体地，所述a步骤中，采用长距离超前地质预报和短距离超前地质预报相结合的方法确定隧道围岩高地应力区的位置及范围，并确定隧道预报区围岩结构面位置；其中，长距离超前地质预报的有效预报距离为100～200m，短距离超前地质预报的围岩完整段预报有效距离为30m。
b、根据隧道围岩地应力分布位置、范围及围岩结构面位置，在掌子面中部、腰部及拱圈部施工预应力释放爆破孔，预应力释放爆破孔钻至隧道围岩高地应力区，孔间距1～3m，孔深25～30m，孔径100～200mm，孔向外倾斜5～30°；
具体地，所述b步骤中，采用潜孔钻机在掌子面施工预应力释放爆破孔。
c、将预应力释放爆破孔冲干净，孔内无岩屑、岩粉；
d、将钻孔电视的摄像探头及电缆固定于锚杆顶端，再送入各个预应力释放爆破孔内，并观测地层岩性、围岩结构面，再解译围岩结构面位置、倾向、倾角、张开度、粗糙度、充填物；将围岩结构面解译结果间隔形成多副图像，再对围岩结构面依次编号，围岩结构面的位置及特性列成表格，围岩结构面的倾向和倾角做成裂隙等值线图和裂隙玫瑰图；最后，综合分析确定各个预应力释放爆破孔内围岩结构面分布情况；
具体地，所述d步骤中，采用环向固定器将摄像探头及电缆固定于锚杆顶端；将围岩结构面解译结果按每2m形成一幅图像。
e、将各个预应力释放爆破孔内对应于各围岩结构面的位置串联式装入炸药，再采用高精度毫秒雷管，根据距离掌子面的远近从远向进依次起爆；
f、对预应力释放爆破孔进行高压注水；
g、采用速凝水泥浆封堵预应力释放爆破孔；速凝水泥浆凝固后，向预应力释放爆破孔内注水，注水压力最终3mpa，压力稳定时间1h；
具体地，所述g步骤中，速凝水泥浆封堵预应力释放爆破孔的封堵长度为3m。
h、拆除预应力释放爆破孔的孔口的速凝水泥浆，排干预应力释放爆破孔孔内的水。
具体地，所述h步骤中，速凝水泥浆凝固后，采用并联方式向2～3个预应力释放爆破孔同时注水，注水采用5级～10级增压间歇性注水方式。
本发明的有益效果是：利用隧道超前地质预报、施工预应力释放爆破孔、钻孔电视、围岩结构面串列式延时预裂爆破、孔内高压注水的方法，根据隧道围岩结构面特征，有针对性地综合运用上述方法将围岩结构面由闭合(张开度＜1mm)变为微张开(张开度1～3mm)～张开(张开度＞3mm)，增加围岩结构面张开度；同时，大幅增加结构面延伸长度，降低围岩完整程度，围岩高地应力由此得以释放，降低或消除岩爆能量，提高了岩爆预防准确性和工作效率，确保了隧道高地应力段施工安全，为高地应力地区隧道设计与施工提供参考，具有广泛的实用价值。
附图说明
图1是本发明隧道高地应力区预应力爆破释放示意图。
图中零部件、部位及编号：隧道1、围岩结构面2、掌子面3、预应力释放爆破孔4、炸药5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种硬岩隧道岩爆的主动防治方法，包括以下步骤：
a、采用采用长距离超前地质预报和短距离超前地质预报相结合的方法确定隧道1围岩高地应力区的位置及范围，并确定隧道1预报区围岩结构面2位置。
长距离超前地质预报采用tsp弹性波超前预报技术，有效预报距离100～200m，具有预报距离相对较长、精度较高、提交资料及时、经济等优点。长距离超前地质预报利用tspwin软件处理相关数据，算出预报区内岩体物理力学参数，进而可划分地质预报区围岩级别，并依据微震技术理论，根据岩石微震活动频率、强弱、密集程度来推断围岩应力范围，并进而圈定围岩高地应力区。同时结合p波和s波的动力学特征，确定预报区围岩结构面2的位置。
短距离超前地质预报采用表面地质雷达，围岩完整段预报有效距离30m。短距离超前地质预报利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，由掌子面3通过天线向前发射电磁波，根据接收到的电磁波特征，即电磁波的旅行时间、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，确定掌子面3前方界面或目标体的空间位置或结构特征，并判别围岩完整程度。
采用采用长距离超前地质预报和短距离超前地质预报相结合的方法可准确圈定隧道1围岩高地应力区具体位置及范围，并确定预报区围岩结构面2位置。
b、根据隧道1围岩地应力分布位置、范围及围岩结构面2位置，采用潜孔钻机在掌子面3中部、腰部及拱圈部施工预应力释放爆破孔4，预应力释放爆破孔4应钻至隧道1围岩高地应力区，孔间距1～3m，孔深25～30m，孔径100～200mm，孔向外倾斜5～30°，倾斜角度具体根据预报区围岩结构面2和掌子面3潜孔钻机三维空间位置计算。
c、采用高压风将预应力释放爆破孔4冲干净，确保孔内无岩屑、岩粉。
d、将钻孔电视的摄像探头及电缆固定于锚杆顶端，再送入各个预应力释放爆破孔4内的隧道1围岩高地应力区，为了确保锚杆顶端位于预应力释放爆破孔4中心位置，用环向固定器将摄像探头及电缆固定于锚杆顶端。通过钻孔电视观测地层岩性、围岩结构、围岩结构面2，再解译围岩结构面2位置、倾向、倾角、张开度、粗糙度、充填物；将围岩结构面2解译结果间隔形成多副图像，例如将围岩结构面2解译成果按每2m形成一幅图象；再对围岩结构面2依次编号，围岩结构面2的位置及特性列成表格，图象和围岩结构面2解译结果一目了然；绘制围岩结构面2的倾向和倾角做成裂隙等值线图和裂隙玫瑰图；最后，综合分析确定各个预应力释放爆破孔4内围岩结构面2分布情况。钻孔电视具有观测精度高、定位准确、操作简便、工作效率高的特点，可以查看任意方位、任意比例、任意孔段的圆柱图和平面展开图。
e、根据已探明的围岩结构面2的位置，将各个预应力释放爆破孔4内对应于各围岩结构面2的位置串联式装入炸药5，再采用高精度毫秒雷管，从远向进依次起爆。将导火索、雷管及炸药5放入应力释放孔时，应确保炸药5与围岩主要结构面2位置一一对应，以提高爆破效果。采用高精度毫秒雷管，根据距离掌子面的远近从远向进依次起爆孔内炸药，使得炸药能量在岩体内分布更加合理，有利于降低岩体的完整程度，增加围岩结构面2张开度和围岩结构面2延伸长度，将围岩结构面2张开度由闭合(张开度＜1mm)变为微张开(张开度1～3mm)～张开(张开度＞3mm)，释放围岩高地应力，降低或消除岩爆能量。
f、对预应力释放爆破孔4进行高压注水，软化围岩，降低围岩强度，进一步增加围岩结构面2张开度和结构面延伸长度，释放围岩高地应力。
g、采用速凝水泥浆封堵预应力释放爆破孔4，预先留出注浆泵注浆管的空间，封堵长度3米。速凝水泥浆凝固后，采用注浆泵向预应力释放爆破孔4内注水，采用多级(5级～10级)增压间歇性注水，注水压力最终3mpa，压力稳定时间1h。为节省孔内高压注水时间，可采用并联多孔注水，每次注水2～3孔，各孔注水量应均衡，以减小各孔之间的压力差。
h、拆除预应力释放爆破孔4的孔口的速凝水泥浆，排干预应力释放爆破孔4孔内的水。