某水电站特大洞室群瓦斯防治关键技术研究

孙常玉　于磊　郭云强

摘要：国内外水电站目前尚没有专门的施工及运行期的瓦斯隧道技术规范，也没有对瓦斯气体进行专门的研究与提出防治措施的方案。本文通过对某特大型水电站地下洞室群遇到的CH4和H2S等易燃易爆及有毒有害气体的治理研究，为水电站地下洞室群有毒有害气体的防治提供相关的技术支持与借鉴。

Abstract：  At present， there are no special technical specifications for gas tunnels in construction and operation of hydropower stations at home and abroad， and there is no specific research and proposed measures for prevention and control of gas. This paper provides relevant technical support and reference for the prevention and control of toxic and harmful gases in underground caverns of hydropower stations by studying the treatment of inflammable， explosive and toxic and harmful gases such as CH4 and H2S encountered in the underground caverns of a large hydropower station.

关键词：有毒有害气体;瓦斯等级鉴定;地下洞室群;瓦斯控制标准

Key words： toxic and harmful gases;gas rank identification;underground cavern group;gas control standard

中图分类号：U453.5                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）33-0171-02

0  引言

某水电站特大洞室群地层出露有T33、T34和J1-2z，T32-6亚组以上的T33岩组厚88～110m，含有成层较好的煤，单层厚度5～20cm。引水发电系统布置在右侧山体，洞口主要顺T33岩组中下部5个煤层的出露线分布。大坝基础廊道位于建基面附近，包括帷幕灌浆廊道和排水廊道等基础廊道通过灌浆孔及排水孔与其下部的基岩地层联系。电站洞室群在电站建设和运行期，受揭露地层影响，廊道内有来自于河床基岩的瓦斯气体涌出，影响到电站安全，需进行专门的研究评价及治理。

针对本工程特大地下洞室群岩层中存在有毒有害气体问题，研究提出了地下水电站开挖施工与运行期瓦斯等级鉴定方法和控制标准，采用了有效的综合防治措施，确保了工程安全。为类似地层地下洞室群安全施工及后期运营提供工程借鉴。

1  电站洞室群施工及运行期有毒有害气体检测

1.1 有毒有害气体调查  在洞室群施工过程中，进行了有毒有害气体检测[1]，检测在正常通风情况下进行，具体结果如表1所示。

在分析施工期间检测结果的基础上，参考《矿井瓦斯等级鉴定规范》，结合现场实际情况，制订本次运营期间地下洞室检测方案。

1.2 有毒有害气体检测结果及分析  由于没有水电站施工期及运营期间瓦斯等级鉴定的相关规范，参考《铁路瓦斯隧道技术规范》进行运营期间地下洞室瓦斯等级鉴定，瓦斯涌出量为0时为无瓦斯隧道，瓦斯涌出量小于0.5m3/min为低瓦斯隧道，瓦斯涌出量大于或等于0.5m3/min即为高瓦斯隧道，对有相互联系的洞室群，其瓦斯等级按该洞室群中检测到的最高瓦斯涌出量来确定瓦斯等级，即当洞室群中一处有瓦斯涌出且瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，则该洞室群即确定为低瓦斯隧道，若洞室群中一处有瓦斯涌出且瓦斯涌出量大于或等于0.5m3/min，则该洞室群即确定为高瓦斯隧道。

2  洞室群瓦斯等級鉴定方法及结果

2.1 风流瓦斯浓度测定  风流瓦斯浓度及风量测定在洞室内选择三个断面进行，分别位于洞口往里10m处、洞口往里100m处及工作面处。每个测定断面设3个测点，每班每个点测定三次，取其平均值。断面各测点风流瓦斯浓度的平均值作为该班该断面的风流瓦斯浓度测定结果。

2.2 风量测定  对于风量测定，考虑到所测洞室断面较大，本次风速测定采用随机取点法，即在所测洞室中随机选取不同的点进行风速的测量，取平均值为该班该断面风速。在测量风量时随机选取了5个不同的点进行测量，且对每个点的风速测量三次，取平均风速计算风量。

2.3 风量测定及风流瓦斯浓度检测结果  地下洞室现场施工过程中，主厂房、主变洞、进厂交通洞和灌排廊道等均不同程度出现瓦斯气体，为确保施工期安全，对以上各部分结构进各隧洞的通风瓦斯检测结果进行鉴定，通过瓦斯数据测定，主厂房瓦斯涌出量平均值为0.184m3/min，主变洞瓦斯涌出量平均值为0.147m3/min，交通洞瓦斯涌出量平均值为0.261m3/min，灌排廊道瓦斯涌出量平均值为0.096m3/min。