柳洪水电站引水隧洞煤夹层段开挖及安全支护

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1、柳洪水电站引水隧洞煤夹层段开挖及安全支护-水利施工、工程概况柳洪水电站位于四川省凉山彝族自治州美姑县柳洪区境内，金沙江支流美姑河下游尔且至柳洪沟河段，是美姑河流域梯级开发的引水发电工程之一。该电站引水隧洞全长10.253km，断面型式为马蹄型，隧洞底宽4.5m，高6.2～7m，最大设计工作水头398.7m，装机容量为18万千瓦。工程开挖中在引水隧洞CIV标段4#洞下游出现煤夹层地质，该煤层厚约1.5m，与隧洞轴线方向成5°夹角由底板向顶拱延伸，且在煤层穿过的地带均有瓦斯气体释放，给工程施工造成极大的困难和安全隐患。2、工程地质该段岩石为较软弱的梁山组炭质页岩夹

2、薄煤层。由于裂隙较多围岩比较破碎，开挖岩面石块互相交错，造成侧面剥落和顶部塌方，局部裂隙漏水严重，煤夹层段自稳能力极差，边墙至顶拱成片区塌方，煤层段有瓦斯气体冒出。地质勘测为Ⅴ类围岩，采用E型断面开挖。3、施工简介3.1由于瓦斯的存在在施工过程中可能产生燃烧、爆炸，对人生安全造成极大的威胁。施工中加强了对瓦斯气体浓度的监测，瓦斯稀释采用了堵排结合的方式，取得了较好的效果。3.2顶拱局部裂隙漏水对底板煤层及页岩地质的浸泡造成大面积淤泥质堆积区，对施工和出碴产生了极大的影响，洞内排水的通畅是确保工程顺利进展的前提。3.3煤夹层爬至顶拱时出现顶部大面积塌方，对顶部煤

3、层段的支护和挂口是施工中的难点。4、针对以上地质条件采取的工程措施4.1加强瓦斯浓度监测，稀释、排出瓦斯。4.1.1瓦斯监测瓦斯检测派专人执守，要坚持“一炮三检制”的原则：即造孔、爆破前、爆破后、进行瓦斯检测，对掌子面、回车道、大缝隙等瓦斯容易聚集的地方尤其加强监测。特殊情况下，在钻造孔以及出碴期间进行多次瓦斯检测。瓦斯浓度超过1%，不得施工；超过5%可能发生瓦斯爆炸，施工人员必须撤离现场，及时采取工程措施。只有瓦斯浓度在0.3%以下才能施工。做到确保安全的情况下正常施工。4.1.2素喷混凝土在每放一茬炮后，立即素喷5cm混凝土封闭岩面，这样首先可封堵瓦斯逸出

4、缝隙，分散瓦斯释放点，有利于降低瓦斯浓度；其次可使围岩连成一片整体，增加其自稳能力。4.1.3通风要求为满足洞内稀释、排除瓦斯浓度的要求，洞口接两台功率为37kw双级对旋轴流式风机配800mm风筒通风，通风采用压入式，风筒接到掌子面，形成强大的无短路、断路的回风系统，要求通风量不小于500m3/min，回风巷道内瓦斯浓度≯0.15%，作业面≯0.3%，拱部及其它凹陷部位无瓦斯集聚。4.2.洞内排水措施煤层段顶拱几处裂隙漏水造成距掌子面一百米左右范围内的底板处于浸泡之中，煤层和软质页岩在长期浸泡之下而变成淤泥质。为解决出碴运输和施工的困难，将该段底板用上游回采料

5、垫高20cm，使淤泥质埋填，在边墙一边掏排水沟，排水沟每隔20米处打一个集水坑。由于底板垫高，渗水流入排水沟，再汇集于集水坑内，最后用污水泵将集水排除洞外。采用该措施后解决了严重集水对出碴运输和施工的影响。4.3.隧洞开挖与安全支护隧洞开挖必须使用煤矿许用炸药，开挖时必须采用“短进尺，弱爆破，强支护，多循环。”的原则，为浇筑时临时支护不占断面采用扩大20cm开挖。4.3.1短进尺：每次造孔孔深和孔位以及装药严格控制，周边孔与崩落孔孔深为1米，掏槽孔为1.5米。4.3.2弱爆破:布孔时孔距严格按试验孔距布孔，装药也要采用试验数据，不得为多进尺而多装药，无视安全的

6、隐患。4.3.3强支护A在拱顶部位打超前锚杆，锚杆采用Φ25mm，L=4.5m，间距为30cm。在煤层向上斜穿过引水隧洞顶拱段采用钢筋格栅衬砌，锚杆与顶拱岩面夹角10°。每进尺一米，立即素喷C20砼5cm，先封闭围岩面，防止围岩风化、变形以及危石坠落。。B锚杆施工中严格按照如下顺序进行：造孔→清孔→注浆→锚杆设置→挂网。砂浆用注浆器灌注，注浆管应插至距孔底0.5m～1.0m，随砂浆的注入缓慢匀速拔出；锚杆插入后，若孔口无砂浆溢出，应及时补浆。砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严禁石块、杂物混入。C架钢筋格栅拱，格栅间距为1米，每榀格栅布

7、置Φ25mm，L=3.0m，每侧锁脚锚杆4对，格栅断面20cm×20cm，格栅主筋为4根Φ25mm钢筋，箍筋和蹬筋分别为Φ12mm和Φ16mm，两榀格栅顶拱之间采用Φ22mm钢筋连接，间距1.0m。格栅之间布Φ8mm@20cm×20cm钢筋网,左右边墙布置Φ25mm，L=3.0m,随机砂浆锚杆，且钢拱架与岩面支撑牢固、紧密。在塌方地段架副拱来增强钢支掌的承载能力。D在锚杆外露部位紧贴围岩焊接钢拱架，人工在钢拱架的基础上绑扎钢筋网并焊接，要求钢筋网牢固、不变形，在钢筋网上焊埋控制喷射混凝土厚度的标尺。E喷C20混凝土①喷砼面清理要求：用人工撬除危石及松动石块，剔

8、除围岩面上悬挂的碎石，用高压风吹岩面附