抽水蓄能电站斜井和平洞施工关键技术

翁凯乐

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710000

1 斜井施工技术发展与应用

1.1 早期斜井施工技术 早期斜井工程重要使用两种技术:一般防井法与吊舱防井法。(1)一般反井法。它一般用作最高点小于60米的钻井。岩石爆破通过人工安装，阶梯与铺路平台展开。常用的防井方法工序复杂，通风条件差，安全性差，成本高，劳动强度强，材料损耗高，隧道掘进速度慢。该法不适宜于不稳定地层施工。(2)吊罐反井法。沿防反井钻一个或是两个全台高度的中心孔，孔直径为100到150毫米。起重设备水平加装于反导井的水平位置，钢丝绳通过中心孔和悬挂吊罐相连，工人把挂吊罐加装于工作面之上。在挂吊罐之上完工凿岩与充电操作之后，减少挂吊罐，接着展开爆破与熔渣。悬挂式井底法的优点是隧道掘进速度快，效率高，木材损耗小，工作条件可接纳。适用在最高点超过100米的平稳或是平稳岩层的竖井或是斜井开挖。

1.2 爬罐反井施工技术 爬罐反井施工技术，即国外阿列克马克油轮施工技术，最先沿着轨道爬上坦克到工作面，工人在攀爬罐的钻井平台之上工作，并在爆破时，把攀登罐摆放在上部平坦车道之中。期间爬罐用带齿轮的发动机升降，齿轮沿带齿条的导轨移动。。攀登罐法的施工长度相对比较大。不过，依据以往的施工经验，如果斜井工程长度超过200米的时候，无法采光与分散烟雾，施工条件也相对于比较差，安全控制也比较的艰难。

1.3 反井钻机钻孔施工技术 反井钻机的钻井技术发生于20世纪50年代到60年代，重要用作美国与德国的采矿工程领域。在20世纪80年代引进中国的煤矿与地下项目，水电项目在20世纪90年代起引进。因为其设备简单，施工速度快，安全可靠等特点，该技术获得了急速的推广。目前，使用国产防钻设备建设的最为长斜井工程是惠州电厂蓄能电站斜井。在国外钻井平台的实践之中，直径为3。

2 抽水蓄能电站长斜井和平洞施工技术的实际应用

2.1 工程概况 电厂蓄能电站地处某省一个县，总装机容量作为1800兆瓦，由6台单机300兆瓦机组构成。引水系统布局在三孔六机斜井轴之中。主要建筑物有导流隧洞，压力管道之上的平面部分，压力管道之上的斜井，压力管道之中的平洞，压力管道之下的斜井，压力管道之下的平洞。上斜井轴的长度为387米，下斜井轴的长度为392米，坡度为55°，截面作为马蹄形，直径为6.0米。

2.2 抽水蓄能电站长斜井开挖施工方案比选 长斜井的开挖重要使用阿利马克爬罐与反钻井钻机两种施工方案。阿利马克爬罐施工指南的进展慢，安全性风险高。该反井钻机施工成本低，成效快，但是超过200米之后导孔的坡度无法掌控。建设项目分析之后，国内采用的坦克攀爬施工方案(重要是:西龙池，宝泉，十三陵，呼和浩特电厂等项目的斜井开挖方案，并且参照了北京中煤矿石有限公司的反井定向钻井技术。同时，融合经济投资情况，确认了反向钻井平台和攀爬水槽施工相互融合的技术方案。

方案一:采用反向镗床于斜井轴顶部钻一个直径为Ф216mm的通风孔，依据反向钻机的效率与坡度确认施工长度大约为150-180米；自斜井轴的顶部向前挖掘攀爬罐大约为200-230米，直至它和防钻设备结构的通风孔贯通。提高攀爬罐的通风与烟雾问题，并且继续挖掘完井。

方案二:在斜井轴(120m)的上中部，增加了施工支撑孔，斜井分成两部分展开挖掘，上部由反向钻井钻孔。在上部，采用防钻设备钻出通风孔与攀登罐以此挖掘导向井。

方案三:交叉钻机216mm导孔与爬罐开挖导向段同时为为2.4m×2.4m导流井。在斜井轴中间对接后，通过攀爬罐加装反井钻机的1.4米反钻钻头，并且通过反向钻机拓展上部井。爬罐拆毁移至其他斜井施工。反井钻机对于钻机坡度有比较高要求，优点是速度快，安全性风险低。

历经分析与论证，考量到镗床与攀爬罐的效率，攀登罐200米之后的施工环境是不好。120米反向钻井镗床对于斜井上部下通风孔的影响。最后确认方案:(1)上斜井使用第二种方案，通过完备的施工支撑孔，延长反井钻机与爬坡槽的施工水平，提升挖掘效率；(2)因为下斜井没施工支撑孔，防钻井钻机的第一个功能是为爬罐获取通风孔，以此提升施工效率。方案三为备选方案。

2.3 平洞施工工艺及控制措施

2.3.1 锚杆钻机的应用 目前，地下洞室开挖与支护施工通常由制作小车之上的司钻展开钻孔手钻。顶拱之中的锚固件无法保证垂直在岩面，并且大多数锚杆不合乎设计要求。在修建山洞的钻孔螺栓的时候，人员站于洞穴的围岩下面。在电厂蓄能电站的地下洞室的构造之中引进了锚杆钻机。它可任何角度钻孔，以此保证任何部件的螺栓角度合乎设计要求，并且因为操作员与钻孔部件相距一定距离，操作员站在相当安全的地方操作钻机。确保了施工人员的安全性，钻井效率高，钻井质量也获得保证。

2.3.2 地下洞室道路采用干硬性混凝土及时硬化 在大多数地下洞穴的建设过程之中，会有渗水甚至有大量的水。污水泄露，需大量的人力物力展开清理，但是仍然不能符合文明施工的要求，仍然存在非常大的安全隐患。在地下洞穴的施工的时候，建立干硬质混凝土垫。洞穴的地板历经清洁，接着由干硬的混凝土钙化。在后期，它将节省时间与劳动力，提升安全性与文明建设水平，并且减少安全性风险。

简而言之，斜井蓄电站项目的挖掘融合了当前国内项目的优点，并且侧重在攀爬罐的通风问题。使用结合支撑孔，防钻设备与爬升箱结构的施工方案，提升了工作效率。提高工人的工作环境是社会发展的需要，值得为这些项目提供参考。