关键词：竖井开挖；堵塞；爆破；处理
1 工程概况
羊曲水电站右岸开挖及引水系统工程压力引水管道采用埋管布置，从进水口到厂房，按“一机一管”方式供水，采用垂直进厂方式，共布置3条引水隧洞。引水隧洞竖井段自上弯段折点（EL2695m）至下弯段折点(EL2581.5m)共计109.1m。
引水隧洞竖井开挖首先利用反井钻机开挖导井直径为1.4m。后分两次扩挖至设计断面：第一次扩挖为在反井钻机导孔的基础上扩挖至直径为3.4m；第二次将竖井开挖到设计体型直径为11.6m。
2 工程地质条件
引水隧洞上弯段、竖井段、下弯段围岩为中厚层状变质砂岩，局部夹砂质板岩，层理发育，挤压紧密，井身位于微风化岩体中，岩体中断裂构造较发育，以层面裂隙和层间断层为主，特别是陡倾角结构面较发育，对竖井的稳定不利。围岩整体稳定条件一般，围岩类别总体为Ⅲ2类，局部断层破碎带及岩性分界线岩体按Ⅳ类围岩考虑。
3 常用的堵井处理方法
竖井溜井一旦堵塞，若不及时处理，将会严重影响竖井的开挖施工。目前，我国常用的处理溜井堵塞的方法有以下几种：
⑴ 竹杆爆破法：这种方法是将药包捆扎在竹杆上，放在堵塞物下面进行爆破。该法处理堵塞效果较好，但需人员到溜井内安置药包，危险性比较大，它能够处理的堵塞高度一般仅在十几米以内。
⑵ 高压水冲击法：该方法是由操作人员站在溜井检查巷口，用高压水向上冲击堵塞物，使其松动垮落。这种方法虽有一定的效果，但在堵塞物垮落瞬间，冲击波和掉下来的矿石都会对人员安全构成严重威胁。
⑶ 灌水法：该方法是将水从溜井堵塞物上方灌入，靠水的重力作用不断渗透到堵塞物中，以减小堵塞物之间的粘结力，使堵塞物垮落。这种方法可以处理不同的堵塞高度，但潜在的危险性非常大，一旦水灌入井内，整个溜井周围就形成危险区域，因为堵塞物垮落时间无法预料，一般需要几天。当堵塞物突然垮落后，溜井内的水与堵塞物会形成一股强大的泥石流，冲击破坏整个溜井底部结构，将会造成第二次停产。
⑷ 钻孔爆破法：该方法是在溜井的上方或侧面对堵塞物进行穿孔爆破。堵塞物停留时间较长、整体结构已具有较高凝结强度时，采用此方法效果较好。但要求钻孔精度高，施工复杂，一次处理费用较大。
⑸ 矿用火箭弹爆破法：该方法是采用矿用火箭弹直接在堵塞物下面爆炸，尤其是在溜井堵塞时间不长时，处理效果较佳。这种方法处理溜井的堵塞高度可由十几米到上百米，施工简单，成本低。
溜井堵塞处理方法除了上述几种外，也有矿山用气球携带炸药爆破，或遇堵塞高度较低时，直接将炸药放在井底矿石上，靠炸药爆炸的冲击波进行震动处理。当溜井堵塞高度超过一定高度后（20m以上），采用矿用火箭弹处理是目前国内较为有效的一种方法。
4 竖井扩挖堵井处理预案
4.1 堵井情况简述
3#引水隧洞竖井井身扩挖高度为95m，竖井扩挖至直径3.4m已经全部完成，竖井从直径3.4m扩挖至直径11.6m的施工已经完成18m，经过测量堵井发生在井下65m左右位置，根据当时爆破渣量计算，长度约为9m，堵渣量约为82m3。
4.2 爆破控制
防止堵井，首先要在源头上控制，在开挖阶段严格按照施工方案的规定进行台阶法两次扩挖，减少一次爆破渣量；并且必须严格按照设计的爆破参数执行，控制爆破钻孔的间排距，尽量减小爆渣粒径。
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4.3 安全控制
堵井处理施工前，要求在必须保证安全的前提下进行处理。首先，班组长和现场安全员要对所有参与施工人员进行专题安全教育，进行处理方案的技术交底。并对参与人员进行分工，明确每个人所要承担的工作内容。其次，在施工前，安排专人对井壁的浮石杂物进行人工清除，在保证安全的前提下，施工人员才能进入施工面施工。
工作前，施工人员相互检查安全防护用品是否配齐、佩戴牢靠，并配备充足的对讲机，保证施工时的上下联系畅通。施工人员有序进入工作面后，首先将安全绳绑扎牢靠并经过检查合格再进入工作区域，按照原定处理方案进行处理。在处理堵井作业时必须有专职人员进行现场全程监控和指挥。
4.4 处理堵井
发生堵井情况后，我部技术人员迅速到现场查看堵井情况，经开会讨论后确定处理方法。我局根据以往的施工经验，采用竹杆爆破法进行施工。该方法的优点是施工方便，简单易操作，成本较低。由于竖井堵塞比较密实，该方法未达到处理效果。
竹杆爆破法处理竖井堵塞未能成功，我部详细的分析了该次失败的原因，决定采用钻孔爆破法进行竖井堵塞处理。该方法是在竖井堵塞段的侧面打斜孔对堵塞物进行爆破。首先在堵塞段的顶部80cm处竖井井筒三分之一范围内打斜孔（根据大块石的堵塞位置现场确定），角度控制在5°，使用100B造孔，安排施工经验丰富的钻工，严格控制孔深、孔位偏差。为了保证竖井堵塞段100B造孔时施工人员的安全，需在造孔部位增加一个施工平台。该施工平台位于堵塞段顶部80cm处，通过手风钻造环向锚杆作为支撑，在环向锚杆上面铺设马道板形成施工平台。环向锚杆间距40cm，锚杆规格为Φ28，L=3m，入岩2.4m，外露0.6m。竖井造孔施工时，施工人员必须在钢筋吊笼内造孔，严禁施工人员走出吊笼，支撑平台只作为设备的施工平台。
爆破疏通法：在钻孔和安放炸药的作业之前都要对封堵的安全性进行检查，确保安全后才进行作业。首先安排施工人员对竖井3.4m扩挖至11.6m处的平台进行10cm
厚C20混凝土喷锚，对松散岩石进行固定；然后安排人员对井壁上面的浮石进行撬除。在保证安全的前提下才允许进入竖井施工，井内施工时必须用井盖将井口封住，防止石块掉落伤人。作业时必须有专人旁站监控，重点监控堆渣体的变化情况。爆破作业前对联接的爆破网络进行仔细检查。爆破药量不宜过大，达到松动效果又不产生飞石，必须相应做好飞石防护工作。
用吊笼将人员送到堵井处，首先清理竖井井口小块碎渣，在人工清理竖井井口小块碎渣时，只允许清理表面浮石，不得撬动被卡住的块石。施工人员必须系好安全带、安全绳，安全绳不得过长，以能满足正常清理工作为准。
4.5 竖井扩挖爆破
㈠ 钻孔作业
根据测量放样的点位，采用100B造斜孔作业，角度为5°。在钻孔过程中，注意根据钻爆设计严格控制孔向及孔深，不得超钻或孔深不足，造孔完毕后注意及时将孔内石粉清理干净，并严格检查钻孔质量。在人员施工过程中，必须对引水隧洞竖井进行封盖，防止施工人员或器具滑落产生危险。
㈡ 爆破作业
因孔较深，底端2m范围需要进行加强装药。把乳化炸药绑在长的竹片上面，放入孔内。严格按照爆破设计的装药量和装药型式进行装药并堵塞密实，按照设计要求联接爆破网络。在钻孔和装药完成后，机具、材料利用吊笼提升至井口上部安全地带，点燃起爆网络。
6 结束语
本竖井堵井处理施工方案较传统的处理方式施工方便，简单易操作，成本较低。并且在施工中减小爆破装药量，减轻对洞壁的影响，能够保证施工人员的安全，起到更好的处理效果。
参考文献：
[1]张新华，竖井井筒堵塞与分析处理，《化工矿物与加工1998年05期》。
[2]朱家林，水电站大直径竖井堵井事故处理，《中国水能及电气化，第8期（总第113期）》。
[3]刘富强，竖井开挖施工中堵井预防和处理技术，《中国水运，第8期》。
[4]王立成，竖井开挖施工中堵井预防和处理技术，《水电施工技术，2008年第3期》。
论文作者:赵海波
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/12/9
标签：竖井论文; 隧洞论文; 钻孔论文; 作业论文; 方法论文; 施工人员论文; 直径论文; 《工程管理前沿》2019年13期论文;