云南大朝山電站硬巖中反井鉆井施工技術(shù)
摘要 為加快大朝山水電站建設(shè)，在尾水隧洞、尾調(diào)室、地下廠房和壓力管道施工中，采用反井鉆機快速鉆鑿大口徑通風(fēng)豎井，為洞挖工程創(chuàng)造良好施工條件。本文介紹LM-200型反井鉆機工作原理和施工情況。 
關(guān)鍵詞 水電站 反井鉆機 通風(fēng)豎井  反井鉆井施工,硬巖反井鉆井施工,LM-200型反井鉆機施工
概況 大朝山水電站是瀾滄江中下游河上的又一座大型梯級電站,位于滇西云縣和景東交界處, 在漫灣水電站下游。電站樞紐工程主要包括攔河壩和地下廠房系統(tǒng)。攔河壩為碾壓混凝土重力壩,壩頂高程△906.0m,最大壩高△118.0m,壩頂長481.0m。水庫總庫容9.4億m3,調(diào)節(jié)庫容3.67億m3,為季調(diào)節(jié)水庫。水電站裝6臺22.5萬kW水輪發(fā)電機組,總裝機容量為1.35kW。小灣電站建成前保證電力為36.31萬kW,年平均發(fā)電量為59.31億kW/h。小灣電站建成后, 保證電力72.35萬kW,多年平均發(fā)電量為70.21億kW/h。 大朝山水電站尾水隧洞是電站的重要建筑物,包括出口土石方明挖和支護、閘門啟閉機安裝、兩條尾水隧洞石方洞挖和混凝土襯砌、通風(fēng)豎井等工程。兩條尾水隧洞分別為1362.3 m＆#215;φ17m和1258.9m＆#215;φ17m。`施工長大尾水隧洞期間，通風(fēng)成為制約進(jìn)度的關(guān)鍵之一，為此，在施工支洞附近設(shè)計四條通風(fēng)豎井，深度從95～140m。 豎井施工，特別是小斷面豎井施工難度大。前期曾采用人工正井法開挖，工程進(jìn)展緩慢，制約了尾水隧洞主體工程進(jìn)度，為此，將原通風(fēng)豎井人工正井法改為反井鉆機法機械施工，以加快豎井施工速度，為主體工程施工創(chuàng)造良好條件。 自1997年10月反井鉆機進(jìn)場至1998年9月，先后完成尾水隧洞、廠房、尾調(diào)室通風(fēng)豎井6條和壓力管道1條，總鉆孔深度825.07m。 2 工程條件 尾水隧洞通風(fēng)豎井布置在施工支洞和主洞相交位置附近，上部在廠區(qū)公路邊，那戈河兩側(cè)。巖石主要為玄武巖，夾部分凝灰?guī)r，為Ⅲ到Ⅴ圍巖，地質(zhì)條件相對簡單，但由于那戈河的影響，水文條件較復(fù)雜。 尾調(diào)室通風(fēng)井的布置，既要考慮位置；又要考慮上部鉆機運輸和安裝方便，經(jīng)過多次修改，確定尾調(diào)室通風(fēng)井上口在10號公路。巖石主要為玄武巖，夾部分凝灰?guī)r，為Ⅲ到Ⅴ圍巖。 3 施工設(shè)備與工藝 根據(jù)通風(fēng)豎井條件，選用LM-200型反井鉆機施工。選用LM-200型反井鉆機主要用于煤礦深井和水電系統(tǒng)長大壓力管道施工，曾獲原能源部煤炭科技進(jìn)步一等獎、獲電力部科技進(jìn)步三等獎、獲華北電力集團公司科技進(jìn)步一等獎。LM-200型反井鉆機工作原理為：液壓馬達(dá)驅(qū)動動力水龍頭，后者將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)；破巖采用鑲齒盤形滾刀，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，對巖石產(chǎn)生沖擊、擠壓和剪切作用，使其破碎。 鉆導(dǎo)孔時巖屑由洗井液沿鉆桿與孔壁間的環(huán)行空間提升到上水平；擴孔時巖屑靠自重落到下水平。鉆鑿Φ1.4m鉆孔時只需先鉆Φ216mm的導(dǎo)孔，直至導(dǎo)孔鉆透下水平巷道，將導(dǎo)孔鉆頭在此卸下，接上Φ1.4m的擴孔鉆頭，再由下向上擴孔。 4 施工情況及技術(shù)統(tǒng)計 大朝山電站尾水隧洞開挖，首先施工支洞，當(dāng)其達(dá)到主洞位置后，再向地下廠房和出口方向開挖主洞（如圖），此時，由于通風(fēng)效果很差，影響正常施工。設(shè)計的T4通風(fēng)豎井，采用人工正井法施工，月進(jìn)僅幾米，若完成138m通風(fēng)豎井需一年多時間，難以解決通風(fēng)問題。反井鉆機進(jìn)場后，經(jīng)調(diào)整井位，并利用原人工開挖的6m小井作為泥漿池，用8天時間鉆成導(dǎo)孔，此時，待 4天后導(dǎo)洞開挖到位，接直徑1.4m擴孔鉆頭，由下向上擴孔，用15天鉆成138.08m擴孔。在主洞開始開挖時，自然通風(fēng)效果已能滿足施工要求，當(dāng)距離較長時，在鉆孔上部安裝通風(fēng)機，采取抽出式通風(fēng)效果非常好，放炮后即可進(jìn)洞出渣。 此后又根據(jù)工程進(jìn)展的需要，先后鉆成T2通風(fēng)豎井、壓力管道導(dǎo)井、尾調(diào)室通風(fēng)豎井、T1和T3通風(fēng)豎井、廠房通風(fēng)豎井等工程，為大朝山電站整體地下工程建設(shè)和后期安裝創(chuàng)造良好的施工條件，技術(shù)統(tǒng)計見表。 5 結(jié)語 采用LM-200型反井鉆機完成傾角46度到90度、直徑1.4m鉆孔7個，總深825.07m。按時解決了尾水隧洞、尾調(diào)室、廠房開挖的通風(fēng)問題，減少通風(fēng)時間，創(chuàng)造了良好的施工條件，加快了工程進(jìn)展。在堅硬的玄武巖中鉆鑿反井成功，為今后反井鉆機進(jìn)一步推廣應(yīng)用打下下良好基礎(chǔ)。 反井鉆機施工大朝山電站通風(fēng)豎井技術(shù)統(tǒng)計 工程項目 T4通風(fēng)豎井 T2通風(fēng)豎井 T3通風(fēng)豎井 T1通風(fēng)豎井 尾調(diào)室通風(fēng)豎井 廠房通風(fēng)豎井 導(dǎo)孔深度/m 138.08 130.75 109.5 101 162.18 133.56 擴孔深度/m 138.08 130.75 109.5 101 162.18 133.56 鉆孔傾角/度 90 90 84 73 90 87.167 導(dǎo)孔直徑/mm 216 216 216 216 216 216 擴孔直徑/mm 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 開鉆日期 97.10.22 97.11.26 98.3.4 98.6.25 98.5.2 98.8.9 完工日期 97.11.18 97.12.25 98.3.26 98.7.26 98.6.20 98.8.26 導(dǎo)孔時間/d 8 6 4 7 9 5 擴孔時間/d 15 24 15 23 30 13 導(dǎo)孔平均鉆速/m/d 17.26 21.8 27.38 14.43 18 26.6 擴孔平均鉆速/m/d 9.2 5.4 7.3 4.39 5.4 10.23 月成孔速度/m/月 180.1 130.75 172.9 101 124.6 221.67