田樹申

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽110000）

1 概述

金寨抽水蓄能電站位于安徽省金寨縣張沖鄉(xiāng)境內(nèi)，電站安裝4 臺單機容量300MW 的混流可逆式水輪發(fā)電機組，總裝機容量1200MW。樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站及下水庫等建筑物組成。

引水系統(tǒng)共2 條引水主洞，均采用兩級斜井布置，分別包括引水壓力管道上平段、壓力管道上斜井、壓力管道中平洞、壓力管道下斜井、壓力管道下平洞。壓力管道上斜井全長200.86m，為直徑8.4m 圓形斷面；壓力管道下斜井全長308.15m，為直徑7.6m 馬蹄形斷面。1#引水壓力管道斜井與2#引水壓力管道斜井軸距53.99m。

引水長斜井是抽水蓄能電站引水系統(tǒng)的四級風(fēng)險關(guān)鍵部位，對整條引水系統(tǒng)工程有重要的影響，是金寨抽水蓄能電站工程引水系統(tǒng)關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵項目，引水長斜井能否順利貫通直接影響后續(xù)引水系統(tǒng)的混凝土襯砌施工，甚至制約首臺機組的按期投產(chǎn)發(fā)電。

2 設(shè)計方案選擇

目前國內(nèi)長斜井擴挖普遍采用作業(yè)人員站在開挖作業(yè)面上鉆孔爆破以及支護作業(yè)，開挖面平行于水平面，人工扒渣，運輸小車在鋼軌上行走，開挖期間由于爆破影響，在后續(xù)混凝土施工或鋼襯施工前需重新對鋼軌進行修復(fù)，這套工法施工效率低，人工費用投入較高，并且存在較大的安全隱患，開挖質(zhì)量很難控制。由于本工程在施工中均存在掉塊、地下滲水問題，不宜采用常規(guī)設(shè)備及工藝方法施工。

根據(jù)本工程的特點，斜井擴挖采用人工自上而下鉆爆開挖，根據(jù)深度不同擴挖采用兩種施工方法：0～30m 深度段開挖時，由于作業(yè)面距離平洞作業(yè)面較近，不能滿足擴挖臺車運行范圍，故施工人員利用錨桿爬梯下至井內(nèi)擴挖爆破作業(yè)；擴挖進尺大于30m 后，進行擴挖臺車、載人運輸臺車及卷揚機提升系統(tǒng)安裝施工，斜井開挖采用將溜渣井靠近底板部位布置，開挖面垂直于斜井軸線，利用研制的多層鉆爆臺車手風(fēng)鉆鉆孔、合理確定炮孔的孔深和間排距等爆破參數(shù)及網(wǎng)路設(shè)計，密布孔、加強裝藥，周邊孔光面控制爆破，有效地控制了爆破塊度，爆破產(chǎn)生的石渣絕大部分自動落入溜渣井中，實現(xiàn)了石渣的自處理，大大減少了扒渣工作量，提高了工作效率，加快了施工進度。

3 斜井擴挖施工提升系統(tǒng)布置

斜井導(dǎo)井施工完成后，斜井擴挖采用自上而下施工成井。為了滿足斜井擴挖時人員、材料井內(nèi)運輸及工作面作業(yè)安全防護，井口布置提升系統(tǒng)，安裝礦用絞車、卷揚機、天輪導(dǎo)向進行提升。在上平臺設(shè)計位置安裝絞車、卷揚各自獨立的永久導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪固定在鋼平臺鋼架上。

斜井正向擴挖每條斜井布置兩臺臺車，一臺擴挖支護臺車，一臺載人運輸臺車。擴挖支護臺車設(shè)計為三層平臺結(jié)構(gòu)，配置2 臺10t 同步卷揚機牽引，作業(yè)人員站在臺車平臺上進行鉆爆等施工作業(yè)。載人運輸臺車配置一臺90KN 雙筒絞車牽引。

4 斜井擴挖施工

4.1 擴挖施工方法

斜井擴挖采用人工自上而下鉆爆開挖，根據(jù)深度不同擴挖采用兩種施工方法：0～30m 段擴挖時，施工人員利用爬梯下至井內(nèi)進行擴挖爆破作業(yè)；擴挖進尺大于30m 后，進行擴挖臺車、載人運輸臺車及提升系統(tǒng)（卷揚機、絞車）安裝施工。除前30m段外，開挖掌子面近似垂直于斜井軸線。

鉆爆施工時人員站在鉆爆臺車上進行鉆孔、裝藥等作業(yè)，采用YT-28 手風(fēng)鉆鉆孔，在每一層臺車上負責(zé)鉆設(shè)一定數(shù)量的炮孔，鉆孔深度2.5m，循環(huán)進尺2.0m，Ⅱ、Ⅲ1 類圍巖每開挖五個循環(huán)支護一次，對于Ⅲ2、Ⅳ類圍巖開挖一層支護一層。

4.2 擴挖爆破設(shè)計

為減小導(dǎo)井堵井的幾率，擴挖循環(huán)進尺按2.0～2.5m 進行控制。鉆孔孔徑為Φ42mm，中間鉆設(shè)崩落孔，周邊鉆設(shè)光爆孔，崩落孔等間距布置，最小抵抗線與孔距之比控制在1.0～1.2 之間，光爆孔的孔距以（10～15）d 控制（d 為孔徑），擬采用50cm左右，最小抵抗線與孔距之比控制在1.0～1.3 之間。崩落孔采用Φ32mm 藥卷，裝藥系數(shù)取0.5～0.8；為保證光爆效果，周邊孔采用Φ32mm 藥卷，裝藥量不大于200g/m。炮孔堵塞長度一般在（0.7～1.0）抵抗線之間，且不小于50cm，堵塞材料選用黃泥和砂子的均勻混合料。爆破采用非電毫秒塑料導(dǎo)爆管串、并聯(lián)形成爆破網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)微差爆破，磁電雷管起爆。

4.3 質(zhì)量過程控制

（1）測量放線。

施工過程中，每次鉆孔前均根據(jù)爆破設(shè)計參數(shù)布置孔位施工，周邊光爆孔逐孔放樣，并用紅油漆在掌子面上標示各施工鉆孔位置，測量員放樣結(jié)束后向開挖隊現(xiàn)場技術(shù)員進行交底，并提交書面放樣成果。

（2）鉆孔作業(yè)。

鉆孔實行“三定”制度，即定人、定機、定孔位施鉆，落實鉆孔責(zé)任人。炮孔采用YT-28 手風(fēng)鉆進行鉆孔，嚴格按測量定出的開挖輪廓線和方向線進行造孔作業(yè)。鉆孔時采用測斜儀控制鉆孔的方向，每排炮由工程部質(zhì)檢員按“平、直、齊”的要求進行檢查。

下斜井典型斷面擴挖爆破設(shè)計參數(shù)表

（3）裝藥、聯(lián)網(wǎng)、起爆。

根據(jù)監(jiān)理工程師批準的鉆爆設(shè)計要求，由專業(yè)爆破工進行炮孔的裝藥、堵塞和聯(lián)網(wǎng)。爆破崩落孔藥卷直徑Φ32mm，連續(xù)裝藥；周邊孔采用竹片捆綁藥卷方式裝藥。所有周邊孔采用導(dǎo)爆索串聯(lián)，非電雷管延時起爆，孔口采用黃泥和砂子的均勻混合料堵塞，堵塞長度50cm，形成不連續(xù)裝藥，插藥入孔時將竹片靠洞室輪廓線一側(cè)，藥卷朝向最小抵抗線，裝藥嚴格遵守安全爆破操作規(guī)程。

4.4 爆破效果

引水斜井鉆孔等作業(yè)均在臺車上進行，有效保證了鉆孔的角度，從而開挖質(zhì)量較好。經(jīng)測量檢測引水上、下斜井開挖質(zhì)量共檢測3501 個點，最大超挖為37cm，合格率90.2%以上，無欠挖，不平整度共檢測1597 個點，最大值為24cm，合格率為90.3%以上，半孔率90.1%以上。

5 結(jié)論

超長引水壓力斜井擴挖施工采用三層鉆爆臺車，實現(xiàn)了作業(yè)人員立體式多部位鉆爆作業(yè)，礦用大絞車雙繩牽引載人運輸臺車，布置限位、限載、限速、緊急制動、深度指示等多種安全保障措施，鉆孔支護過程中封口盤自動封閉，防止作業(yè)人員掉落至溜渣井中，確保人身安全。爆破過程中產(chǎn)生的石渣絕大部分落入溜渣井中，實現(xiàn)石渣的自處理，少量剩余的石渣，通過人工方式清理，扒渣工作量大大減少。此斜井開挖施工技術(shù)為首次成功應(yīng)用并取得了階段性成果，也較大程度上提高了施工管理，保障了施工安全，對控制施工成本與施工工期帶來了可觀的效益，同時帶來了一定的社會效益，是一種安全實用且快速擴挖的斜井施工技術(shù)。金寨抽水蓄能電站四條斜井施工過程中無一例傷亡事故發(fā)生，為水電市場后期提供很好的借鑒作用。