LS3318置換洞上半段斜井開(kāi)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)左岸壩基LS3318置換洞上半段斜井開(kāi)挖安全措施進(jìn)行探究，采用電耙出渣方式取得了較好的成效，并且開(kāi)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(yáng)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(jí)，下鄰溪洛渡梯級(jí)，距溪洛渡水電站195km。

白鶴灘水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發(fā)展庫(kù)區(qū)航運(yùn)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(diǎn)之一，電站裝機(jī)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(jì)樁號(hào)長(zhǎng)度60.82m，開(kāi)挖綜合坡度49.95%，開(kāi)挖斜長(zhǎng)68m。置換洞洞室開(kāi)挖斷面尺寸為5.0m×5.0m。洞室在開(kāi)挖過(guò)程中需根據(jù)LS3318產(chǎn)狀及時(shí)進(jìn)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(kāi)挖上半段開(kāi)挖原計(jì)劃采用從下往上全斷面掘進(jìn)、卷?yè)P(yáng)機(jī)輔助反鏟出渣的方式進(jìn)行。靠聯(lián)系洞部位在完成12m左右時(shí)（剩余開(kāi)挖長(zhǎng)度52m），出于施工安全及進(jìn)度的考慮，對(duì)LS3318置換洞開(kāi)挖及出渣方法進(jìn)行調(diào)整。

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

調(diào)整方案主要對(duì)開(kāi)挖程序以及出渣方式進(jìn)行調(diào)整。洞室開(kāi)挖從下往上臺(tái)階分層掘進(jìn)，取消原在LS3318置換洞上部布設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)穿孔至掌子面輔助反鏟出渣的方式，采用耙礦絞車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：電耙）出渣的方式，具體施工方法如下：

㈠ 開(kāi)挖程序：臺(tái)階法

在已開(kāi)挖段系統(tǒng)支護(hù)完成以后進(jìn)行上半段開(kāi)挖，開(kāi)挖采取分臺(tái)階兩層施工，兩層開(kāi)挖隨挖隨支護(hù)，下臺(tái)階滯后上臺(tái)階開(kāi)挖8～10m。上臺(tái)階開(kāi)挖尺寸5m×2.5m（寬×高），循環(huán)進(jìn)尺1.5～2m，下臺(tái)階開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺3～4m，即上臺(tái)階掘進(jìn)2循環(huán)后，下臺(tái)階擴(kuò)挖1循環(huán)交錯(cuò)開(kāi)挖，上、下開(kāi)挖始終保持8～10m間距。開(kāi)挖掌子面的為鉛垂面，上臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)保證LS3318錯(cuò)動(dòng)出露在底板位置，開(kāi)挖時(shí)根據(jù)錯(cuò)動(dòng)帶出露動(dòng)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(gè)約50cm插筋孔（左、中、右部各一），嵌入滑輪專(zhuān)用錨樁，安裝導(dǎo)向滑輪后安裝電耙鋼絲繩，利用電耙的來(lái)回運(yùn)動(dòng)將掌子面渣扒下至聯(lián)系洞內(nèi)集渣， 再統(tǒng)一運(yùn)至指定渣場(chǎng)。

LS3318置換洞上半段開(kāi)挖施工期間安全問(wèn)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(duì)相鄰工作面影響較大;4、洞室開(kāi)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(hù)后。由于下半段襯砌底板為斜坡面，安裝電耙設(shè)備時(shí)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(jìn)行擋渣防護(hù)，以免爆破渣料進(jìn)入已施工完成的下坡洞段內(nèi)。擋渣防護(hù)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(wèn)題難點(diǎn)及對(duì)策：

㈠ 左岸壩基LS3318置換洞上半段，綜合坡度49.95%，動(dòng)態(tài)追蹤LS3318錯(cuò)動(dòng)帶，應(yīng)屬于斜井開(kāi)挖。由于坡度較大，安全管理風(fēng)險(xiǎn)大，主要表現(xiàn)為：洞室?guī)r石產(chǎn)狀較差、開(kāi)挖爆破期間火工材料的管理及施工過(guò)程中機(jī)械設(shè)備對(duì)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(jìn)度要求，不具備從上往下的（正挖法）開(kāi)挖條件。所以上半段需從下往上掘進(jìn)（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(duì)策：

鑒于存在的安全問(wèn)題，施工期間每班前進(jìn)行洞室危石清撬，火工材料管理嚴(yán)格執(zhí)行一炮一領(lǐng)用制度，嚴(yán)格召開(kāi)班前會(huì)及六項(xiàng)循環(huán)和職業(yè)危害告知活動(dòng)，對(duì)施工人員進(jìn)行詳細(xì)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(kāi)挖從下往上臺(tái)階分層掘進(jìn)，取消原在LS3318置換洞上部布設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)穿孔至掌子面輔助反鏟出渣的方式，采用耙礦絞車(chē)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：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(wèn)題比較突出，同時(shí)開(kāi)挖掌子面朝上，風(fēng)機(jī)通風(fēng)散煙效果不佳。如何有效的避免出現(xiàn)安全問(wèn)題，解決通風(fēng)散煙是開(kāi)挖施工的重點(diǎn)。

主要對(duì)策：

在施工鋼絲繩穿線孔旁另施工一個(gè)φ150mm孔串通上、下端，此孔連通F17截滲井，可形成煙囪效應(yīng)，達(dá)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(shù)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(kāi)挖。嚴(yán)格執(zhí)行炮后排險(xiǎn)制度，開(kāi)挖分層高度2.5m，進(jìn)口開(kāi)挖斷面小，爆破沖擊波較小，對(duì)下部安全防護(hù)損害小;爆破完成后可人工進(jìn)行排險(xiǎn)，排險(xiǎn)完成后可立即對(duì)已開(kāi)挖面進(jìn)行支護(hù)，無(wú)需滯后開(kāi)挖掌子面一個(gè)循環(huán);電耙出渣時(shí)操作人員位于安全防護(hù)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(kāi)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(shí)間可相應(yīng)減少，主要在爆破出渣以及系統(tǒng)支護(hù)施工工藝上時(shí)間縮短：按照最遠(yuǎn)距離52m位置出渣效率5.0m/h計(jì)算，上、下層開(kāi)挖循環(huán)時(shí)間各需24小時(shí)。

上半段總長(zhǎng)度52m，上層開(kāi)挖按照最小1.5m循環(huán)進(jìn)尺計(jì)算，共35個(gè)循環(huán)，下層開(kāi)挖按照最小3m循環(huán)進(jìn)尺計(jì)算，共17個(gè)循環(huán)。正常開(kāi)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(duì)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(hù)墻，以抵擋爆破沖擊波、飛石對(duì)機(jī)械設(shè)備的傷害。安全防護(hù)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(hù)有損傷后及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

⑵ 上半段開(kāi)挖按照分層臺(tái)階法開(kāi)挖，開(kāi)挖分層高度2.5m，進(jìn)洞前10m，需先完成上層的開(kāi)挖，并嚴(yán)格遵“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則，以減小爆破沖擊波以及對(duì)下部安全防護(hù)損害。

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

㈡ 耙礦絞車(chē)安全操作規(guī)程

⑴ 準(zhǔn)備工作

① 清除機(jī)身上下四周障礙物，檢查頂邦和支架，進(jìn)行敲邦問(wèn)頂。

② 耙礦絞車(chē)是否穩(wěn)固，各部螺絲有無(wú)松動(dòng)，機(jī)身與開(kāi)關(guān)上不得有滴水。

③ 檢查電氣線路，開(kāi)關(guān)是否齊全完好、安全。

④ 檢查剎車(chē)部分是否靈活可靠，機(jī)身螺栓是否緊固。

⑤ 檢查耙運(yùn)通道有無(wú)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(wú)扭折和斷股現(xiàn)象。

⑥ 并且用手將轉(zhuǎn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)2-3轉(zhuǎn)，靈活無(wú)卡阻后方可開(kāi)車(chē)，空車(chē)運(yùn)行1分鐘，了解設(shè)備的運(yùn)行情況。

⑵ 運(yùn)轉(zhuǎn)中操作

① 空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，緩慢起動(dòng)絞車(chē)。兩手抬起兩個(gè)剎把，送電空運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出信號(hào)后耙道沒(méi)有人和暢通無(wú)雜物時(shí)便可開(kāi)始耙運(yùn)，嚴(yán)禁將大塊、鐵器、爆炸品等耙入耙道。

② 耙斗前拉應(yīng)松開(kāi)遠(yuǎn)離電機(jī)一側(cè)剎把，而且壓下靠近電機(jī)一側(cè)的剎把。耙斗后退時(shí)耙斗的操作與前拉時(shí)相反。無(wú)論是前拉還是后退，嚴(yán)禁同時(shí)壓下兩個(gè)剎把，否則會(huì)損壞滑輪撐子、滑輪和鋼繩。

③ 電耙運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入絞車(chē)至垱頭內(nèi)工作，絞車(chē)運(yùn)行中若聽(tīng)到或看到緊急剎車(chē)訊號(hào)應(yīng)立即松閘停車(chē)。

④ 耙礦塊度一般不宜超過(guò)300mm，若超過(guò)300毫米的礦塊應(yīng)處理后再耙運(yùn)，如耙運(yùn)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(guò)大或耙道不平，應(yīng)將大塊破碎或修整耙道。嚴(yán)禁用耙斗撞擊破碎大塊石。

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

⑥ 放鋼絲繩時(shí)，卷筒上鋼絲繩至少應(yīng)保留三圈，嚴(yán)禁全部放完。

⑦ 運(yùn)行中應(yīng)注意絞車(chē)響聲是否異常，禁止超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑧ 在運(yùn)行過(guò)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(shí)，必須先切斷電源閉鎖開(kāi)關(guān)，懸掛“有人工作，不準(zhǔn)送電”警示牌。

⑶ 停車(chē)操作

① 停車(chē)時(shí)應(yīng)切斷電源，清掃設(shè)備，填寫(xiě)好記錄，保管好工具，按規(guī)定做好交接班。

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

七、工程應(yīng)用：

LS3318置換洞采用電耙出渣方式開(kāi)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(kāi)挖施工方法指引了方向。

電耙在斜井開(kāi)挖過(guò)程中由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，人員安全培訓(xùn)易吸收等優(yōu)點(diǎn)可推廣使用，但也由于鋼繩磨損較大，施工時(shí)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(chǎng)的坑內(nèi)或露天做礦石搬運(yùn)及充填工作。主要用于水平耙運(yùn)，也可用于傾角不大的斜坡耙運(yùn)，不能作為提升設(shè)備。司機(jī)可以在絞車(chē)旁用手操縱，也可以離絞車(chē)數(shù)米以至數(shù)十米處用按鈕實(shí)行距離操縱。