LS3318置換洞上半段斜井開挖安全措施研究

鄧永平 成勇吉 蔡宏磊 馬晗

摘 要：本文分析白鶴灘水電站安全管理現(xiàn)狀及特點的基礎(chǔ)上，針對左岸壩基LS3318置換洞上半段斜井開挖安全措施進行探究，采用電耙出渣方式取得了較好的成效，并且開創(chuàng)了水電行業(yè)使用電耙的先河。

關(guān)鍵詞：白鶴灘水電站;LS3318置換洞;安全;電耙出渣

一、工程概況：

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，距巧家縣城45km，距昆明約260km，至重慶、成都、貴陽均在400km左右，至華東地區(qū)上海的直線距離為1850km。電站上接烏東德梯級，下鄰溪洛渡梯級，距溪洛渡水電站195km。

白鶴灘水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發(fā)展庫區(qū)航運和改善下游通航條件等綜合利用效益，是西電東送骨干電源點之一，電站裝機容量約16000MW。

二、施工環(huán)境：

左岸壩基LS3318置換洞上半段頂部高程635.53m與F17截滲井相連通，底部與施工聯(lián)系洞相通，設(shè)計樁號長度60.82m，開挖綜合坡度49.95%，開挖斜長68m。置換洞洞室開挖斷面尺寸為5.0m×5.0m。洞室在開挖過程中需根據(jù)LS3318產(chǎn)狀及時進行調(diào)整。

三、LS3318置換洞施工安全管理現(xiàn)狀：

LS3318置換洞上半段開挖上半段開挖原計劃采用從下往上全斷面掘進、卷揚機輔助反鏟出渣的方式進行?？柯?lián)系洞部位在完成12m左右時（剩余開挖長度52m），出于施工安全及進度的考慮，對LS3318置換洞開挖及出渣方法進行調(diào)整。

LS3318置換洞開挖原方案全斷面爆破掘進，采取鉛垂掌子面的開挖方式進行，具體施工工藝流程見下表：

調(diào)整方案主要對開挖程序以及出渣方式進行調(diào)整。洞室開挖從下往上臺階分層掘進，取消原在LS3318置換洞上部布設(shè)卷揚機穿孔至掌子面輔助反鏟出渣的方式，采用耙礦絞車（以下簡稱：電耙）出渣的方式，具體施工方法如下：

㈠ 開挖程序：臺階法

在已開挖段系統(tǒng)支護完成以后進行上半段開挖，開挖采取分臺階兩層施工，兩層開挖隨挖隨支護，下臺階滯后上臺階開挖8～10m。上臺階開挖尺寸5m×2.5m（寬×高），循環(huán)進尺1.5～2m，下臺階開挖循環(huán)進尺3～4m，即上臺階掘進2循環(huán)后，下臺階擴挖1循環(huán)交錯開挖，上、下開挖始終保持8～10m間距。開挖掌子面的為鉛垂面，上臺階開挖時保證LS3318錯動出露在底板位置，開挖時根據(jù)錯動帶出露動態(tài)調(diào)整。

循環(huán)爆破施工程序圖如下：

㈡出渣方法：電耙出渣

方案調(diào)整后LS3318置換洞上半段爆破渣料采用2JPB-30電耙扒渣，每次爆破安全處理后在掌子面中部打三個約50cm插筋孔（左、中、右部各一），嵌入滑輪專用錨樁，安裝導(dǎo)向滑輪后安裝電耙鋼絲繩，利用電耙的來回運動將掌子面渣扒下至聯(lián)系洞內(nèi)集渣， 再統(tǒng)一運至指定渣場。

LS3318置換洞上半段開挖施工期間安全問題主要為：1、洞室?guī)r石產(chǎn)狀較差;2、斜井坡度約為38度，出渣及爆破難度大，通道安全隱患較大;3、爆破對相鄰工作面影響較大;4、洞室開挖散煙效果不佳。

出渣電耙布置在LS3318置換洞下半段已澆筑完成的襯砌部位，在擋渣安全防護后。由于下半段襯砌底板為斜坡面，安裝電耙設(shè)備時需采用混凝土澆筑安裝基座，并預(yù)埋錨栓?；贾迷诙摧S線位置，尺寸為2.0m×1.5m，采用C30混凝土澆筑，澆筑前預(yù)埋φ25mm地腳螺栓。

下半洞段洞口需進行擋渣防護，以免爆破渣料進入已施工完成的下坡洞段內(nèi)。擋渣防護采用I20工字鋼作為立桿，間距1.0m。底部布設(shè)C25，L=1.5m插筋與工字鋼焊接，橫向采用φ48鋼管加固，鋼管間距1.0m，兩端與邊墻系統(tǒng)錨桿焊接或者插筋焊接，背面采用I20工字鋼做斜撐，混凝土面以上部位采用雙層竹夾板滿鋪。

四、LS3318置換洞施工安全管理存在的問題難點及對策：

㈠ 左岸壩基LS3318置換洞上半段，綜合坡度49.95%，動態(tài)追蹤LS3318錯動帶，應(yīng)屬于斜井開挖。由于坡度較大，安全管理風(fēng)險大，主要表現(xiàn)為：洞室?guī)r石產(chǎn)狀較差、開挖爆破期間火工材料的管理及施工過程中機械設(shè)備對人員的傷害。另由于F17截滲井交叉施工的條件限制以及總體施工進度要求，不具備從上往下的（正挖法）開挖條件。所以上半段需從下往上掘進（逆挖法），施工難度大，主要表現(xiàn)在鉆孔及出渣困難，施工效率低。

主要對策：

鑒于存在的安全問題，施工期間每班前進行洞室危石清撬，火工材料管理嚴格執(zhí)行一炮一領(lǐng)用制度，嚴格召開班前會及六項循環(huán)和職業(yè)危害告知活動，對施工人員進行詳細的技術(shù)和設(shè)備操作規(guī)程交底。

LS3318置換洞上半段洞室開挖從下往上臺階分層掘進，取消原在LS3318置換洞上部布設(shè)卷揚機穿孔至掌子面輔助反鏟出渣的方式，采用耙礦絞車（以下簡稱：電耙）出渣的方式。

㈡ LS3318置換洞上半段洞室坡度較大，施工安全問題比較突出，同時開挖掌子面朝上，風(fēng)機通風(fēng)散煙效果不佳。如何有效的避免出現(xiàn)安全問題，解決通風(fēng)散煙是開挖施工的重點。

主要對策：

在施工鋼絲繩穿線孔旁另施工一個φ150mm孔串通上、下端，此孔連通F17截滲井，可形成煙囪效應(yīng)，達到較好的通風(fēng)散煙效果。

五、LS3318置換洞施工安全管理取得的成效：

㈠ 安全保障

樹立安全第一的理念，采用安全性能較高的電耙出渣、采用分層開挖。嚴格執(zhí)行炮后排險制度，開挖分層高度2.5m，進口開挖斷面小，爆破沖擊波較小，對下部安全防護損害小;爆破完成后可人工進行排險，排險完成后可立即對已開挖面進行支護，無需滯后開挖掌子面一個循環(huán);電耙出渣時操作人員位于安全防護之后，爆破渣料堆積在聯(lián)系洞。

㈡ 工期保障

根據(jù)置換洞與其它洞室施工的關(guān)系，上半段開挖需在2016年12月30日完成，工期緊張，調(diào)整后方案每循環(huán)作業(yè)時間可相應(yīng)減少，主要在爆破出渣以及系統(tǒng)支護施工工藝上時間縮短：按照最遠距離52m位置出渣效率5.0m/h計算，上、下層開挖循環(huán)時間各需24小時。

上半段總長度52m，上層開挖按照最小1.5m循環(huán)進尺計算，共35個循環(huán)，下層開挖按照最小3m循環(huán)進尺計算，共17個循環(huán)。正常開挖總共需52天完成?？捎行ПＷC工程按期完成。

六、LS3318置換洞施工安全管理對策：

㈠ 爆破安全措施

⑴在LS3318置換洞下半段，電耙操作前方設(shè)置安全防護墻，以抵擋爆破沖擊波、飛石對機械設(shè)備的傷害。安全防護采用I20工字鋼作為立桿，間距1.0m。底部布設(shè)C25，L=1.5m插筋與工字鋼焊接，橫向采用φ48鋼管加固，鋼管間距1.0m，兩端與邊墻系統(tǒng)錨桿焊接或者插筋焊接，背面采用I20工字鋼做斜撐，采用雙層竹夾板滿鋪。安全防護有損傷后及時進行修復(fù)。

⑵ 上半段開挖按照分層臺階法開挖，開挖分層高度2.5m，進洞前10m，需先完成上層的開挖，并嚴格遵“短進尺、弱爆破”的原則，以減小爆破沖擊波以及對下部安全防護損害。

⑶ LS3318置換洞上半段與F17截滲井相通，當置換洞距離截滲井10m時，需采用“短進尺、弱爆破”的原則施工，爆破時需將井內(nèi)工作人員全部撤離至安全范圍外，并安排專職安全人員做好警戒。

㈡ 耙礦絞車安全操作規(guī)程

⑴ 準備工作

① 清除機身上下四周障礙物，檢查頂邦和支架，進行敲邦問頂。

② 耙礦絞車是否穩(wěn)固，各部螺絲有無松動，機身與開關(guān)上不得有滴水。

③ 檢查電氣線路，開關(guān)是否齊全完好、安全。

④ 檢查剎車部分是否靈活可靠，機身螺栓是否緊固。

⑤ 檢查耙運通道有無障礙物，鋼絲繩和耙斗的連接、滑輪懸栓及耙斗安裝是否緊固，滑輪是否靈活、掛牢。鋼絲繩有無扭折和斷股現(xiàn)象。

⑥ 并且用手將轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)2-3轉(zhuǎn)，靈活無卡阻后方可開車，空車運行1分鐘，了解設(shè)備的運行情況。

⑵ 運轉(zhuǎn)中操作

① 空車運轉(zhuǎn)正常后，緩慢起動絞車。兩手抬起兩個剎把，送電空運轉(zhuǎn)，發(fā)出信號后耙道沒有人和暢通無雜物時便可開始耙運，嚴禁將大塊、鐵器、爆炸品等耙入耙道。

② 耙斗前拉應(yīng)松開遠離電機一側(cè)剎把，而且壓下靠近電機一側(cè)的剎把。耙斗后退時耙斗的操作與前拉時相反。無論是前拉還是后退，嚴禁同時壓下兩個剎把，否則會損壞滑輪撐子、滑輪和鋼繩。

③ 電耙運行時，嚴禁人員進入絞車至垱頭內(nèi)工作，絞車運行中若聽到或看到緊急剎車訊號應(yīng)立即松閘停車。

④ 耙礦塊度一般不宜超過300mm，若超過300毫米的礦塊應(yīng)處理后再耙運，如耙運阻力大可將耙斗退后1-2米，然后再耙，切不可硬拉。如因渣石過大或耙道不平，應(yīng)將大塊破碎或修整耙道。嚴禁用耙斗撞擊破碎大塊石。

⑤ 操作時應(yīng)一邊壓緊手剎收繩，切不可將兩個手剎同時收緊，以防意外。

⑥ 放鋼絲繩時，卷筒上鋼絲繩至少應(yīng)保留三圈，嚴禁全部放完。

⑦ 運行中應(yīng)注意絞車響聲是否異常，禁止超負荷運轉(zhuǎn)。

⑧ 在運行過程中如出現(xiàn)鋼絲繩斷裂、滑輪壓死等現(xiàn)象，需更換鋼絲繩或滑輪時，必須先切斷電源閉鎖開關(guān)，懸掛“有人工作，不準送電”警示牌。

⑶ 停車操作

① 停車時應(yīng)切斷電源，清掃設(shè)備，填寫好記錄，保管好工具，按規(guī)定做好交接班。

② 嚴格按照操作步驟進行操作并要經(jīng)常檢查軸承及電機溫度，軸承及電機溫度均不應(yīng)超過80℃。

七、工程應(yīng)用：

LS3318置換洞采用電耙出渣方式開創(chuàng)了水電行業(yè)使用電耙的先河，為工程建設(shè)安全施工及效率起到了重要作用。為后期水電建設(shè)斜井開挖施工方法指引了方向。

電耙在斜井開挖過程中由于結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，人員安全培訓(xùn)易吸收等優(yōu)點可推廣使用，但也由于鋼繩磨損較大，施工時期要定期做好相應(yīng)的檢查。

電耙主要用于金屬礦及其它礦場的坑內(nèi)或露天做礦石搬運及充填工作。主要用于水平耙運，也可用于傾角不大的斜坡耙運，不能作為提升設(shè)備。司機可以在絞車旁用手操縱，也可以離絞車數(shù)米以至數(shù)十米處用按鈕實行距離操縱。