導(dǎo)語：水電站水隧洞施工安全防治研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］針對(duì)四川雅安新廟水電站引水隧洞開挖過程中出現(xiàn)的低瓦斯氣體，通過采取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、瓦斯抽排與封堵、隧洞通風(fēng)、機(jī)械設(shè)備防爆改裝以及施工工藝等改進(jìn)措施，有效地解決了低瓦斯隧洞施工安全問題，其措施經(jīng)驗(yàn)可為類似工程施工提供參考。

［關(guān)鍵詞］低瓦斯；引水隧洞；防治

瓦斯在煤礦生產(chǎn)中較為常見，但在水工隧洞開挖施工中還比較鮮見。目前關(guān)于水電工程瓦斯防治施工技術(shù)研究仍處于起步階段[1-3]。水電工程瓦斯防治與煤礦工程瓦斯防治相比較為鮮見，大多數(shù)水電工程人員都缺乏對(duì)瓦斯防治的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致前期勘測(cè)設(shè)計(jì)對(duì)瓦斯防治的重視不夠，特別是低瓦斯防治，而且施工中的機(jī)械設(shè)備也大多不防爆。再由于水工隧洞開挖斷面大，洞室長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)瓦斯突出或聚集情況，很容易發(fā)生安全事故[4-6]。本文以新廟水電站低瓦斯引水隧洞為例，通過對(duì)低瓦斯隧洞防治方法和施工技術(shù)進(jìn)行分析介紹，以其為類似低瓦斯引水隧洞安全施工提供有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1工程概況

新廟水電站位于四川省雅安市滎經(jīng)縣滎河干流上。工程區(qū)地跨滎經(jīng)縣三合、新廟和泗坪鄉(xiāng)三個(gè)鄉(xiāng)境內(nèi)，為滎河干流上的龍頭水電站，裝機(jī)81MW，混合式開發(fā)。壩址位于兩河口電站廠房至建政溝溝口河段，廠址位于羅家灣上游約800m的滎河左岸河灘地，引水線路位于左岸，采用高壓引水+氣墊式調(diào)壓室方式，總長(zhǎng)11.553km。引水線路沿線谷坡陡峻、溝壑縱橫，山頂高程在2196－2538m，相對(duì)高程1000－1500m，為高中山河谷地貌，河谷為不對(duì)稱“V”型。引水線路河段在平面上呈肘型拐彎，河流由壩址至新廟鎮(zhèn)S35°E總體流向在新廟鎮(zhèn)轉(zhuǎn)為N45°E總體流向。引水線路區(qū)域分布有灰?guī)r巖、泥質(zhì)灰?guī)r等可溶性碳酸鹽巖，山體裸露性、埋藏型溶穴、溶隙、溶溝、溶槽等巖溶現(xiàn)象有所發(fā)育，規(guī)模由數(shù)厘米至數(shù)米不等，按陸地地貌類型屬裸露性巖溶山地之峰叢高中山區(qū)。

2隧洞瓦斯類型判定

施工過程中在對(duì)1#支洞，隧5+800m－隧10+100m洞段開挖時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用便攜式氣體檢測(cè)儀對(duì)幾個(gè)典型掌子面的可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)出瓦斯氣體。具體情況如下：1#支洞支0+346斷面處左右兩側(cè)靠近邊墻部位、0+876斷面處左右兩側(cè)靠近起拱線附近、1+125斷面處左右兩側(cè)靠近邊頂拱部位的可燃?xì)怏w檢測(cè)濃度分別為3%LEL、10%—14%LEL以及6%—12%LEL。隧5+800斷面處拱頂部部位、隧7+600斷面處左右兩側(cè)靠近邊頂拱部位以及隧10+100斷面處拱頂部部位的可燃?xì)怏w檢測(cè)濃度分別為27%—48%LEL、4%LEL以及83%—85%。將檢測(cè)出的可燃?xì)怏w樣本送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氣體成本檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。根據(jù)掌子面有害氣體監(jiān)測(cè)結(jié)果，1#支洞和隧5+800m－隧10+100m洞段屬于低瓦斯隧洞[7]。

3瓦斯防治及施工

3.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

為了確保瓦斯隧洞段的施工安全，防治措施遵循“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、先判斷后處理”的處置原則，首先在施工掌子面施作兩個(gè)孔徑大小為76mm，長(zhǎng)度為40m超前鉆孔作為初步判斷鉆孔段是否存在瓦斯賦存情況的依據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超前鉆孔存在瓦斯突出或者有瓦斯長(zhǎng)時(shí)間涌出時(shí)，再在距離瓦斯突出的位置增鉆兩個(gè)20m深的超前水平淺孔，將這兩個(gè)孔作為瓦斯判斷的驗(yàn)證孔和定位孔，通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和定位，對(duì)即將爆破開挖洞段的瓦斯情況進(jìn)行先期預(yù)判，并根據(jù)預(yù)判結(jié)果制定施工技術(shù)措施[8]。

3.2瓦斯抽排與封堵

瓦斯賦存洞段巖層為煤黑色鉛煤巖，厚度約為0.3—0.5m屬非區(qū)域性出現(xiàn)。為了節(jié)約工程投資，采取局部防突措施，既在瓦斯賦存洞段工掌子面鉆設(shè)37個(gè)抽放鉆孔（包括25個(gè)注漿孔），孔徑大小為76mm，將這37個(gè)鉆孔分為5組，第一組鉆孔8個(gè)，鉆孔深度為設(shè)置為37.7m，外傾角設(shè)置為9。；第二組鉆孔8個(gè)，鉆孔深度為設(shè)置為30.5m，外傾角設(shè)置為12。；第三組鉆孔8個(gè)，鉆孔深度為設(shè)置為13.5m，外傾角設(shè)置為24。；第四組鉆孔1個(gè)，位于掌子面中心，鉆孔深度為設(shè)置為32m，外傾角設(shè)置為0。，抽排孔搭接長(zhǎng)度為10m；第五組鉆孔12個(gè)，分三輪布置，每輪布置4個(gè)，鉆孔深度為設(shè)置為25m，外傾角設(shè)置為5。。在鉆孔之前均需要利用C20混凝土對(duì)掌子面進(jìn)行封閉處理，封堵結(jié)構(gòu)見圖1。抽排施工參數(shù)：瓦斯抽排量抽排率為40%，抽排規(guī)模為1.9m3/min，抽排半徑為8m，孔口負(fù)壓為13kPa，封孔段長(zhǎng)度≥5m，抽排主管直徑大于200mm。抽放泵型號(hào)為2BEA-42型水環(huán)真空泵，最大抽氣量為42m3/min，最大真空度33kPa，抽放泵需距離掌子面至少200m以上，同時(shí)在抽放泵位置的環(huán)境甲烷傳感器報(bào)警值/斷電值設(shè)置為不小于0.5%，復(fù)電值設(shè)置為小于0.5%，電源電壓值為380V，采用專用防爆開關(guān)。注漿封堵施工參數(shù)：注漿前，對(duì)掌子面施作1m厚的止?jié){墻，注漿材料為水泥一水玻璃雙液漿，每循環(huán)帷幕注漿加固長(zhǎng)度為35m，搭接長(zhǎng)度為5m。注漿孔的順序?yàn)榈诙M→第三組→第一組→第四組，共計(jì)25個(gè)注漿孔。

3.3加強(qiáng)隧洞通風(fēng)

在施工過程中，采用壓入式供風(fēng)，55KW*2軸流式通風(fēng)機(jī)，并采用備用應(yīng)急電源，應(yīng)急供風(fēng)風(fēng)機(jī)也為55KW*2的軸流式通風(fēng)機(jī)，洞內(nèi)通風(fēng)排煙采用一正一負(fù)的通風(fēng)方式，在起拱線之下布置兩條Ф800的風(fēng)管，其中一條為柔性風(fēng)管，正對(duì)工作面吹送新鮮空氣；另一條為鐵皮風(fēng)管負(fù)壓抽排。在洞內(nèi)每隔200m布置一臺(tái)750m3/min軸流通風(fēng)機(jī)，隨隧洞開挖進(jìn)尺接長(zhǎng)通風(fēng)管和軸流通風(fēng)機(jī)，前后鼓風(fēng)機(jī)用風(fēng)管串聯(lián)后，嚴(yán)格進(jìn)行供風(fēng)管理，及時(shí)測(cè)定風(fēng)速，保證洞內(nèi)風(fēng)速不得低于0.5m/s。同時(shí)還需嚴(yán)格控制風(fēng)帶口至掌子面的距離，通常情況下水利水電規(guī)范規(guī)定風(fēng)帶距離掌子面的長(zhǎng)度為30—50m，而煤礦隧洞規(guī)范不得大于10m，因此參照煤礦隧洞規(guī)范，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，其風(fēng)帶距離掌子面的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為小于10m來防止掌子面附近瓦斯的聚集。

3.4機(jī)械設(shè)備防爆改裝

由于瓦斯隧洞屬于高風(fēng)險(xiǎn)施工區(qū)域，普通機(jī)械設(shè)備無法在隧洞內(nèi)進(jìn)行正常施工。本工程對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行防爆改裝，改裝后的主要技術(shù)措施為：將機(jī)械設(shè)備的被動(dòng)防御防爆策略改為主動(dòng)防御防爆策略，即在機(jī)械設(shè)備內(nèi)安裝瓦斯超限警報(bào)裝置，當(dāng)洞內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時(shí)，礦用防爆型設(shè)備就會(huì)發(fā)出警報(bào)，機(jī)械設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止作業(yè)，經(jīng)采取措施處理后，待瓦斯?jié)舛冉抵?.5%后，機(jī)械設(shè)備再自動(dòng)重啟作業(yè)。

3.5施工工藝改進(jìn)

隧洞瓦斯?jié)舛扰c應(yīng)該采取的施工措施對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。正常情況下，隧洞鋼拱架、連接筋會(huì)采用焊接作業(yè)方式，但是一旦洞內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^0.25%時(shí)，就必須停止洞內(nèi)的焊接作業(yè)，但為了不影響施工進(jìn)度，其鋼拱架、連接筋采用機(jī)械連接方式，以確保洞內(nèi)施工安全。

4結(jié)語

本文以新廟水電站引水隧洞開挖為例，針對(duì)隧洞開挖中存在的低瓦斯情況，經(jīng)采取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、瓦斯抽排與封堵、隧洞通風(fēng)、機(jī)械設(shè)備防爆改裝以及施工工藝的改進(jìn)等措施，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)預(yù)警和有效防治，隧洞開挖施工未發(fā)生安全事故。該措施可為類似低瓦斯隧洞開挖施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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作者：趙江河 單位：廣東水電二局股份有限公司