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［摘要］針對四川雅安新廟水電站引水隧洞開挖過程中出現的低瓦斯氣體，通過采取超前地質預報、瓦斯抽排與封堵、隧洞通風、機械設備防爆改裝以及施工工藝等改進措施，有效地解決了低瓦斯隧洞施工安全問題，其措施經驗可為類似工程施工提供參考。

［關鍵詞］低瓦斯；引水隧洞；防治

瓦斯在煤礦生產中較為常見，但在水工隧洞開挖施工中還比較鮮見。目前關于水電工程瓦斯防治施工技術研究仍處于起步階段[1-3]。水電工程瓦斯防治與煤礦工程瓦斯防治相比較為鮮見，大多數水電工程人員都缺乏對瓦斯防治的認識，導致前期勘測設計對瓦斯防治的重視不夠，特別是低瓦斯防治，而且施工中的機械設備也大多不防爆。再由于水工隧洞開挖斷面大，洞室長，結構復雜，一旦出現瓦斯突出或聚集情況，很容易發(fā)生安全事故[4-6]。本文以新廟水電站低瓦斯引水隧洞為例，通過對低瓦斯隧洞防治方法和施工技術進行分析介紹，以其為類似低瓦斯引水隧洞安全施工提供有益的經驗借鑒。

1工程概況

新廟水電站位于四川省雅安市滎經縣滎河干流上。工程區(qū)地跨滎經縣三合、新廟和泗坪鄉(xiāng)三個鄉(xiāng)境內，為滎河干流上的龍頭水電站，裝機81MW，混合式開發(fā)。壩址位于兩河口電站廠房至建政溝溝口河段，廠址位于羅家灣上游約800m的滎河左岸河灘地，引水線路位于左岸，采用高壓引水+氣墊式調壓室方式，總長11.553km。引水線路沿線谷坡陡峻、溝壑縱橫，山頂高程在2196－2538m，相對高程1000－1500m，為高中山河谷地貌，河谷為不對稱“V”型。引水線路河段在平面上呈肘型拐彎，河流由壩址至新廟鎮(zhèn)S35°E總體流向在新廟鎮(zhèn)轉為N45°E總體流向。引水線路區(qū)域分布有灰?guī)r巖、泥質灰?guī)r等可溶性碳酸鹽巖，山體裸露性、埋藏型溶穴、溶隙、溶溝、溶槽等巖溶現象有所發(fā)育，規(guī)模由數厘米至數米不等，按陸地地貌類型屬裸露性巖溶山地之峰叢高中山區(qū)。

2隧洞瓦斯類型判定

施工過程中在對1#支洞，隧5+800m－隧10+100m洞段開挖時，現場采用便攜式氣體檢測儀對幾個典型掌子面的可燃氣體濃度進行了檢測，檢測出瓦斯氣體。具體情況如下：1#支洞支0+346斷面處左右兩側靠近邊墻部位、0+876斷面處左右兩側靠近起拱線附近、1+125斷面處左右兩側靠近邊頂拱部位的可燃氣體檢測濃度分別為3%LEL、10%—14%LEL以及6%—12%LEL。隧5+800斷面處拱頂部部位、隧7+600斷面處左右兩側靠近邊頂拱部位以及隧10+100斷面處拱頂部部位的可燃氣體檢測濃度分別為27%—48%LEL、4%LEL以及83%—85%。將檢測出的可燃氣體樣本送至實驗室進行氣體成本檢測，檢測結果見表1。根據掌子面有害氣體監(jiān)測結果，1#支洞和隧5+800m－隧10+100m洞段屬于低瓦斯隧洞[7]。

3瓦斯防治及施工

3.1超前地質預報

為了確保瓦斯隧洞段的施工安全，防治措施遵循“動態(tài)設計、動態(tài)施工、先判斷后處理”的處置原則，首先在施工掌子面施作兩個孔徑大小為76mm，長度為40m超前鉆孔作為初步判斷鉆孔段是否存在瓦斯賦存情況的依據。當發(fā)現超前鉆孔存在瓦斯突出或者有瓦斯長時間涌出時，再在距離瓦斯突出的位置增鉆兩個20m深的超前水平淺孔，將這兩個孔作為瓦斯判斷的驗證孔和定位孔，通過現場驗證和定位，對即將爆破開挖洞段的瓦斯情況進行先期預判，并根據預判結果制定施工技術措施[8]。

3.2瓦斯抽排與封堵

瓦斯賦存洞段巖層為煤黑色鉛煤巖，厚度約為0.3—0.5m屬非區(qū)域性出現。為了節(jié)約工程投資，采取局部防突措施，既在瓦斯賦存洞段工掌子面鉆設37個抽放鉆孔（包括25個注漿孔），孔徑大小為76mm，將這37個鉆孔分為5組，第一組鉆孔8個，鉆孔深度為設置為37.7m，外傾角設置為9。；第二組鉆孔8個，鉆孔深度為設置為30.5m，外傾角設置為12。；第三組鉆孔8個，鉆孔深度為設置為13.5m，外傾角設置為24。；第四組鉆孔1個，位于掌子面中心，鉆孔深度為設置為32m，外傾角設置為0。，抽排孔搭接長度為10m；第五組鉆孔12個，分三輪布置，每輪布置4個，鉆孔深度為設置為25m，外傾角設置為5。。在鉆孔之前均需要利用C20混凝土對掌子面進行封閉處理，封堵結構見圖1。抽排施工參數：瓦斯抽排量抽排率為40%，抽排規(guī)模為1.9m3/min，抽排半徑為8m，孔口負壓為13kPa，封孔段長度≥5m，抽排主管直徑大于200mm。抽放泵型號為2BEA-42型水環(huán)真空泵，最大抽氣量為42m3/min，最大真空度33kPa，抽放泵需距離掌子面至少200m以上，同時在抽放泵位置的環(huán)境甲烷傳感器報警值/斷電值設置為不小于0.5%，復電值設置為小于0.5%，電源電壓值為380V，采用專用防爆開關。注漿封堵施工參數：注漿前，對掌子面施作1m厚的止?jié){墻，注漿材料為水泥一水玻璃雙液漿，每循環(huán)帷幕注漿加固長度為35m，搭接長度為5m。注漿孔的順序為第二組→第三組→第一組→第四組，共計25個注漿孔。

3.3加強隧洞通風

在施工過程中，采用壓入式供風，55KW*2軸流式通風機，并采用備用應急電源，應急供風風機也為55KW*2的軸流式通風機，洞內通風排煙采用一正一負的通風方式，在起拱線之下布置兩條Ф800的風管，其中一條為柔性風管，正對工作面吹送新鮮空氣；另一條為鐵皮風管負壓抽排。在洞內每隔200m布置一臺750m3/min軸流通風機，隨隧洞開挖進尺接長通風管和軸流通風機，前后鼓風機用風管串聯后，嚴格進行供風管理，及時測定風速，保證洞內風速不得低于0.5m/s。同時還需嚴格控制風帶口至掌子面的距離，通常情況下水利水電規(guī)范規(guī)定風帶距離掌子面的長度為30—50m，而煤礦隧洞規(guī)范不得大于10m，因此參照煤礦隧洞規(guī)范，根據本工程的實際情況，其風帶距離掌子面的長度設計為小于10m來防止掌子面附近瓦斯的聚集。

3.4機械設備防爆改裝

由于瓦斯隧洞屬于高風險施工區(qū)域，普通機械設備無法在隧洞內進行正常施工。本工程對相關機械設備進行防爆改裝，改裝后的主要技術措施為：將機械設備的被動防御防爆策略改為主動防御防爆策略，即在機械設備內安裝瓦斯超限警報裝置，當洞內瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時，礦用防爆型設備就會發(fā)出警報，機械設備會自動停止作業(yè)，經采取措施處理后，待瓦斯?jié)舛冉抵?.5%后，機械設備再自動重啟作業(yè)。

3.5施工工藝改進

隧洞瓦斯?jié)舛扰c應該采取的施工措施對應關系見表2。正常情況下，隧洞鋼拱架、連接筋會采用焊接作業(yè)方式，但是一旦洞內瓦斯?jié)舛瘸^0.25%時，就必須停止洞內的焊接作業(yè)，但為了不影響施工進度，其鋼拱架、連接筋采用機械連接方式，以確保洞內施工安全。

4結語

本文以新廟水電站引水隧洞開挖為例，針對隧洞開挖中存在的低瓦斯情況，經采取超前地質預報、瓦斯抽排與封堵、隧洞通風、機械設備防爆改裝以及施工工藝的改進等措施，實現了及時預警和有效防治，隧洞開挖施工未發(fā)生安全事故。該措施可為類似低瓦斯隧洞開挖施工提供寶貴經驗。

參考文獻：

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[2]王雷.高瓦斯隧洞施工通風系統(tǒng)改造[J].東北水利水電，2020，38（9）：28-30.

[3]李如才.龍泉山隧洞施工中采取的瓦斯防治安全技術措施[J].四川水力發(fā)電，2019，38（S2）：143-145+149.

[4]楊漢銘，趙德才，夏云東.水打橋隧洞煤與瓦斯突出段專項治理實踐[J].水利水電快報，2019，40（6）：73-75.

[5]陳波，蘇小明，田赟.龍泉山隧洞瓦斯防治技術[J].四川水力發(fā)電，2018，37（5）：20-22+58.

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[7]周維.摩天嶺輸水隧洞工程中瓦斯災害治理問題的相關分析[J].黑龍江水利科技，2018，46（5）：75-77.

[8]紀云靜.煤系地層開挖水庫隧洞的工程地質及涌出量分析[J].中國水能及電氣化，2020（8）：59-63.

作者：趙江河 單位：廣東水電二局股份有限公司