柳洪水電站引水隧洞煤夾層段開挖及安全支護

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、工程概況

    柳洪水電站位于四川省涼山彝族自治州美姑縣柳洪區(qū)境內，金沙江支流美姑河下游爾且至柳洪溝河段，是美姑河流域梯級開發(fā)的引水發(fā)電工程之一。該電站引水隧洞全長10.253km，斷面型式為馬蹄型，隧洞底寬4.5m，高6.2～7m，最大設計工作水頭398.7m，裝機容量為18萬千瓦。     工程開挖中在引水隧洞CIV標段4#洞下游出現(xiàn)煤夾層地質，該煤層厚約1.5m，與隧洞軸線方向成5°夾角由底板向頂拱延伸，且在煤層穿過的地帶均有瓦斯氣體釋放，給工程施工造成極大的困難和安全隱患。     2、工程地質     該段巖石為較軟弱的梁山組炭質頁巖夾薄煤層。由于裂隙較多圍巖比較破碎，開挖巖面石塊互相交錯，造成側面剝落和頂部塌方，局部裂隙漏水嚴重，煤夾層段自穩(wěn)能力極差，邊墻至頂拱成片區(qū)塌方，煤層段有瓦斯氣體冒出。地質勘測為Ⅴ類圍巖，采用E型斷面開挖。     3、施工簡介     3.1由于瓦斯的存在在施工過程中可能產生燃燒、爆炸，對人生安全造成極大的威脅。施工中加強了對瓦斯氣體濃度的監(jiān)測，瓦斯稀釋采用了堵排結合的方式，取得了較好的效果。     3.2頂拱局部裂隙漏水對底板煤層及頁巖地質的浸泡造成大面積淤泥質堆積區(qū)，對施工和出碴產生了極大的影響，洞內排水的通暢是確保工程順利進展的前提。     3.3煤夾層爬至頂拱時出現(xiàn)頂部大面積塌方，對頂部煤層段的支護和掛口是施工中的難點。     4、針對以上地質條件采取的工程措施       4.1加強瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測，稀釋、排出瓦斯。     4.1.1瓦斯監(jiān)測     瓦斯檢測派專人執(zhí)守，要堅持“一炮三檢制”的原則：即造孔、爆破前、爆破后、進行瓦斯檢測，對掌子面、回車道、大縫隙等瓦斯容易聚集的地方尤其加強監(jiān)測。特殊情況下，在鉆造孔以及出碴期間進行多次瓦斯檢測。瓦斯?jié)舛瘸^1%，不得施工；超過5%可能發(fā)生瓦斯爆炸，施工人員必須撤離現(xiàn)場，及時采取工程措施。只有瓦斯?jié)舛仍?.3%以下才能施工。做到確保安全的情況下正常施工。     4.1.2素噴混凝土     在每放一茬炮后，立即素噴5cm混凝土封閉巖面，這樣首先可封堵瓦斯逸出縫隙，分散瓦斯釋放點，有利于降低瓦斯?jié)舛?；其次可使圍巖連成一片整體，增加其自穩(wěn)能力。     4.1.3通風要求     為滿足洞內稀釋、排除瓦斯?jié)舛鹊囊螅纯诮觾膳_功率為37kw雙級對旋軸流式風機配800mm風筒通風，通風采用壓入式，風筒接到掌子面，形成強大的無短路、斷路的回風系統(tǒng)，要求通風量不小于500m³/min，回風巷道內瓦斯?jié)舛取?.15%，作業(yè)面≯0.3%，拱部及其它凹陷部位無瓦斯集聚。     4.2.洞內排水措施     煤層段頂拱幾處裂隙漏水造成距掌子面一百米左右范圍內的底板處于浸泡之中，煤層和軟質頁巖在長期浸泡之下而變成淤泥質。為解決出碴運輸和施工的困難，將該段底板用上游回采料墊高20cm，使淤泥質埋填，在邊墻一邊掏排水溝，排水溝每隔20米處打一個集水坑。由于底板墊高，滲水流入排水溝，再匯集于集水坑內，最后用污水泵將集水排除洞外。采用該措施后解決了嚴重集水對出碴運輸和施工的影響。     4.3.隧洞開挖與安全支護     隧洞開挖必須使用煤礦許用炸藥，開挖時必須采用“短進尺，弱爆破，強支護，多循環(huán)。”的原則，為澆筑時臨時支護不占斷面采用擴大20cm開挖。     4.3.1短進尺：每次造孔孔深和孔位以及裝藥嚴格控制，周邊孔與崩落孔孔深為1米，掏槽孔為1.5米。     4.3.2弱爆破:布孔時孔距嚴格按試驗孔距布孔，裝藥也要采用試驗數(shù)據(jù)，不得為多進尺而多裝藥，無視安全的隱患。     4.3.3強支護     A在拱頂部位打超前錨桿，錨桿采用Φ25mm，L=4.5m，間距為30cm。在煤層向上斜穿過引水隧洞頂拱段采用鋼筋格柵襯砌，錨桿與頂拱巖面夾角10°。每進尺一米，立即素噴C20砼5cm，先封閉圍巖面，防止圍巖風化、變形以及危石墜落。。     B錨桿施工中嚴格按照如下順序進行：造孔→清孔→注漿→錨桿設置→掛網。砂漿用注漿器灌注，注漿管應插至距孔底0.5m～1.0m，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出；錨桿插入后，若孔口無砂漿溢出，應及時補漿。砂漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌和的砂漿應在初凝前用完，并嚴禁石塊、雜物混入。     C架鋼筋格柵拱，格柵間距為1米，每榀格柵布置Φ25mm，L=3.0m，每側鎖腳錨桿4對，格柵斷面20cm×20cm，格柵主筋為4根Φ25mm鋼筋，箍筋和蹬筋分別為Φ12mm和Φ16mm，兩榀格柵頂拱之間采用Φ22mm鋼筋連接，間距1.0m。格柵之間布Φ8mm@20cm×20cm鋼筋網,左右邊墻布置Φ25mm，L=3.0m,隨機砂漿錨桿，且鋼拱架與巖面支撐牢固、緊密。在塌方地段架副拱來增強鋼支掌的承載能力。     D在錨桿外露部位緊貼圍巖焊接鋼拱架，人工在鋼拱架的基礎上綁扎鋼筋網并焊接，要求鋼筋網牢固、不變形，在鋼筋網上焊埋控制噴射混凝土厚度的標尺。     E噴C20混凝土     ①噴砼面清理要求：用人工撬除危石及松動石塊，剔除圍巖面上懸掛的碎石，用高壓風吹巖面附著的巖屑以及其它污物，經驗收后進行噴砼。     ②干噴20cm厚C20砼封閉。局部進行C20砼噴護，厚度為5cm。     ③按側墻底角、頂拱、邊墻的順序施工。噴射時噴槍應垂直巖面，噴嘴距圍巖面0.8～1.0m，先噴凹處再逐層加厚至設計厚度，噴砼達到終凝時間兩小時及時噴水養(yǎng)護，并在施工期間的養(yǎng)護不少于十四晝夜。     ④自我檢測預埋標尺處是否達到了設計厚度要求，錨桿進行拉拔試驗以及噴混凝土的強度試驗。     5、煤層段施工工藝流程圖             
      6、采取的工程措施后取得的效果     通過加強通風我們基本控制了瓦斯在隧洞內濃度，使瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%以下，在施工期間沒有發(fā)生過一次瓦斯爆炸或燃燒。在我們采用“短進尺，弱爆破，強支護，多循環(huán)。”的施工過程中沒有出現(xiàn)一次安全事故，架起的格柵拱架沒有出現(xiàn)一次塌方。     7、工程中取得的經驗和存在的不足     采用“短進尺，弱爆破，強支護，多循環(huán)。”和進行施工人員培訓以及加強隧洞內通風的施工措施，在有煤層段取得了非常好的施工效果。     8、結束語     由于文字有限不能把工程中的全部工程措施寫出來，同時由于能力有限僅能總結如此，有什么不足這處敬請指出。     今已安全度過煤夾層段隧洞開挖，僅以此總結該段工程的施工。在工程的施工過程中我們始終堅持：在進度與質量發(fā)生矛盾時，先質量后進度，質量與安全發(fā)生矛盾時，先安全后質量的原則。質量是企業(yè)的生命線，安全是企業(yè)的效益。沒有安全談何效益，我們要堅持建設一項水利工程造福一方的原則把工程建設成優(yōu)質工程。