浅谈抽水蓄能电站长斜井开挖施工技术.pdf

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1、浅谈抽水蓄能电站长斜井开挖施工技术邹辉(中国水利水电工程建设咨询西北公司，陕西西安710061)摘要：长斜井的开挖国内主要采用阿利马克爬罐和反井钻机两个施工方案。阿利马克爬罐施工导井进度较慢、安全风险大，在超过200m后通风排烟困难；反井钻机施工成本低、进度快，但在超过200m后导孔的偏斜率不易控制，绩溪抽蓄电站合理利用了两种方案的优点并配合使用，在工作环境和施工效率上有较大提高，值得借鉴。关键词：长斜井；爬罐；反井钻机中图分类号：7Ⅳ554文献标志码：B文章编号：1672—4011(2016)

2、03—0205—02DOI：10．3969／i．issn．1672—4JDll．2016．03．1051概述近年来，抽水蓄能电站在我国发展迅猛，至2009年已建成抽水蓄能电站22座，在建或即将建设的约20座。抽水蓄能电站引水系统常采用大坡度、长斜井设计，施工难度大、安全风险高，是施工的重点难点。绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县境内，总装机容量1800Mw，由6台单机300Mw机组组成。引水系统采用三洞六机斜井式布置，主要建筑物包括引水隧洞、压力管道上平段、压力管道上斜井、压力管道中平洞、压力管道

3、下斜井、压力管道下平洞等，其中上斜井长度387m，下斜井长度392m，坡度均为550，断面为直径6．0m的马蹄形。2开挖施工方案比选长斜井的开挖国内主要采用阿利马克爬罐和反井钻机两个施工方案。阿利马克爬罐施工导井进度较慢、安全风险大，在超过200m后通风排烟困难；反井钻机施工成本低、进度快，但在超过200m后导孔的偏斜率不易控制。经过对国内运用爬罐施工方案已施工工程情况研究(主要有：西龙池、宝泉、十三陵、呼和浩特抽蓄等项目的斜井开挖方案)，并咨询北京中煤矿石有限公司的反井定向钻孔技术，同时综合考

4、虑经济投资情况，确定采用反井钻机和爬罐施工结合的技术方案。方案一：利用反井钻机在斜井顶部钻直径啦!6舳的通气孔，视反井钻机效率和偏斜率确定施工长度约150—180m；爬罐从斜井底部向上开挖约200—230m，直至与反井钻机施工的通气孔对接，改善爬罐的通风散烟问题，并继续掘进至完成导井开挖。方案二：在斜井中上部(120m处)增加施工支洞，将斜井分为两部分开挖，上部采用反井钻孔开挖导井，下部采用反井钻机钻通气孔和爬罐结合的方式开挖导井，导井完成后统一采用正井扩挖由向至下开挖完成。方案三：反井钻机钻毗

5、16mm导孔和爬罐开挖导井断面为2．4m×2．4m导井同时施工，在斜井中部对接后利用爬罐安装反井钻机1．4m反扩钻头，由反井钻机进行上部导井扩挖，爬罐拆除移至其他斜井施工。对反井钻机偏斜作者简介：邹辉(1981一)，男，湖北荆州人，本科，工程师，主要从事水利工程管理工作。率要求较高，优点是进度快、安全风险低。经过研究论证，考虑反井钻机和爬罐的进尺效率、爬罐开挖200m后的施工环境恶劣，以及斜井上部120m反井钻机扩挖时对下部通气孔的影响。最终确定方案：①上斜井采用方案二，利用已完成的施工支洞，缩

6、短反井钻机和爬罐的施工进尺，提高开挖效率；②由于下斜井无施工支洞，采用方案一，本方案反井钻机的主要作用是为爬罐提供通气孔，以提高其施工效率。方案三为备选方案。3施工工艺及控制措施3．1设备参数及控制重点斜井反井钻机：LM一300型，设计钻孔深度：300m，钻机最大扭矩：70kN·m，钻机拉力：1300kN，钻机推力：550kN，转速：0—43r／IIlin，单根钻杆有效长度／重量：1000肿∥184kg，钻机功率：86kW，日平均进尺：8—12m。阿利马克爬罐：加拿大ARKBR0公司生产，型号：

7、889型，施工反导井尺寸2．4m×2．8m，日平均进尺2．0In／d。控制重点：爬罐开挖导井断面为2．4m×2．4m，反井钻机通气孔应与其断面对接，根据通气孔的进尺确定反井钻机偏斜率，应控制在1％以内。3．2反井钻机施工工艺反井钻机安装就位后，经测量放线，以爬罐导井中心线为轴线开孔，调整钻杆角度至导孔设计开孔角度，方可进行导孔施工。在施工过程中，及时采用BZE—S电子单点测斜仪进行孔斜测量，并根据实测孔斜变化及时调整稳定钻杆和钻进参数。1)开孔位置及角度：开孔位置设定在爬罐导井的中心，导孔开孔角

8、度为55。。2)稳定钻杆配置：开孔钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆，构成开孔钻具组，稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用，以保证钻孔方向。3)导孔钻进过程检测及调整控制：开孔钻进至孔深30m时，起钻检查，对孔斜进行了测量计算，并对钻进参数进行了调整。反井钻导孔在孔深126m处与爬罐导井贯通。经测量偏斜1．Om，偏斜率为O．79％，满足现场施工需求。3．3爬罐施工工艺1)爬罐安装前，先在下弯段反导井井口开挖领先导井，使爬罐能进入斜井段。领先导井用脚手架搭设钻工平台，手风钻造孔开