陡斜井人工正井法开挖技术探索
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破断系数ꎬ查 ＧＢ ８９１８ －２００６ 表 ２ꎬ取 ０ ３５６ꎮ 则:
８９１８ －２００６) 表 １１ꎬ单位重为 １６７ｋｇ / １００ｍꎬ钢丝绳
总重为 ０ ３８８ｔꎮ
３ ３ ２ 提升钢丝绳选择
钢丝 绳 的 最 小 破 断 拉 力 Ｆ > ( ２ ８８ ＋ ０ ２６ ＋
０ ３５ ＋ ０ ３８８) × １０ ＝ ３８ ７８ｋＮ 才能满足施工要求ꎬ
如采用 ６ ×３７Ｍ － ＩＷＲＣϕ２０ 钢丝绳ꎬ则最小破断拉
２０２０ Ｎｏ ２
１ ２ｍ × ０ ８ｍ ( 长 × 宽 × 高 ) ꎬ 改 装 后 的 斗 容 量 为
１ ８ｍ３ ꎮ 在两侧采用 ϕ２０ 圆钢制作 ４ 个吊耳ꎬ便
于吊装ꎮ 在 ６０° 斜井提升过程中渣料会掉落ꎬ采
用 ５ｍｍ 厚钢板加工盖板ꎬ设置插销固定盖板ꎮ 改
装后的出渣料斗见图 ２ꎮ
图 ４ 绞车立面布置( 单位:ｃｍ)
洞轴线夹角 ５０° ~ ８５°ꎬ该段片理发育ꎬ岩体较破
碎ꎬ围岩稳定性差ꎬ开挖时会有渗水和滴水现象ꎬ
局部地段可能会出现涌水ꎬ施工中须注意ꎬ围岩类
别为Ⅳ类ꎮ 工程立面布置见图 １ꎮ
２ 施工难点
竖井和陡斜井常用的开挖方法为反井钻机施
工导井ꎬ再采用爆破开挖ꎬ导井溜渣的方式ꎮ 盖孜
水电站调压井和压力管道上斜井均采用了反井钻
止提升过程中渣料外泄ꎮ
Ｕ 形侧卸式矿车轮距( 轨距) 为 ６０ｃｍꎬ其料斗
较高ꎬ不适合人工上料ꎬ因此拟对其进行改装ꎬ只
图 １ 工程立面布置( 单位:ｃｍ)
采用其底座ꎬ上部采用自制长方体料斗ꎮ 自制料
斗采用 １０ｍｍ 的 钢 板 制 作ꎬ 结 构 尺 寸 为 １ ５ｍ ×
７６
刘 华ꎬ敬 玺ꎬ牟小玲:陡斜井人工正井法开挖技术探索
料的料斗卸下后ꎬ再将空料斗放上装渣ꎬ然后将已
装满料的料斗吊至洞外渣场弃料ꎬ避免了二次倒
运ꎮ
３ ２ ２ 提升设备选型
根据 ２０１４ 年 １ 月 １ 日起实施的« 特种设备安
全法» 第二章第四节第三十二条规定:“ 特种设备
使用单位应当使用取得许可生产并经检验合格的
特种设备ꎮ 禁止使用国家明令淘汰和已经报废的
压 ０ ＋２６１ ５５４) ꎬ开挖断面为圆形ꎬ直径 ４ ６ｍꎮ
压 ０ ＋ ０００ ~ 压 ０ ＋ ４３０ 段ꎬ长 ４３０ｍꎬ上覆岩体
厚度 ５６０ｍ ~ ９３０ｍꎬ洞轴线方向 ４９° ~ ７８°ꎬ围岩岩
性为泥盆系中统( Ｄ２ ) 云母石英片岩夹变质砂岩、
大理岩ꎬ产状:３１０° ~ ３１５°ＳＷ∠３０° ~ ３５°ꎬ走向与
特种设备ꎮ” 由于近年使用卷扬机频发安全事故ꎬ
已逐步淘汰卷扬机ꎬ采用安全性能高的矿用绞车ꎬ
本工程采用的矿用绞车为 ４ ５ｔꎬ型号为 ＪＴＰ －１ ６ ×
１ ５Ｐ 单 筒 绞 车ꎮ 绞 车 最 大 尺 寸 为 ６２３０ｍｍ ×
４８００ｍｍ ×１８３０ｍｍꎬ总重 １３ ４７ｔ( 不含电机) ꎬ最大
力按« 重要用途钢丝绳» ( ＧＢ ８９１８ － ２００６) 中(２)
式计算:
Ｆ０ ＝ Ｋ′Ｄ２ Ｒ０ / １０００
(１)
式中: Ｆ０ 为钢丝绳最小破断拉力( ｋＮ)ꎻ Ｄ 为
公称直径ꎬ取 ２０ｍｍꎻ Ｒ０ 为公称抗拉强度ꎬ查 ＧＢ
８９１８ －２００６ 表 ４ 和表 ９ꎬ取 １６７０ＭＰａꎻ Ｋ′ 为最小拉力
３ ３ 斜井出渣提升安全验算
３ ３ １ 自重计算
(１) 渣料:斗容 １ ８ｍ３ ꎮ １ ８ｍ３ 渣料重 １ ８ ×
１ ６ ＝ ２ ８８ｔꎮ
图 ２ 改装后的料斗示意( 单位:ｃｍ)
由于方形料斗无法实现侧翻卸渣ꎬ且出渣距
离仅为 ２２０ｍꎬ制作 ２ 个料斗ꎬ采用装载机将装满
３ １ 钻爆方式
采用 ＹＴ －２８ 手风钻钻孔ꎬ乳化炸药 ＋ 非电雷
管ꎬ电雷管起爆ꎮ
３ ２ 出渣设备选型
３ ２ １ 矿车选型
查阅相关资料和施工组织设计手册ꎬ斜井出
渣设备与矿洞相同ꎬ选用 Ｕ 型侧卸式矿车ꎬ斗容
量为 １ ２ｍ３ ꎮ 一般的矿洞出渣坡比不大于 ３０°ꎬ本
工程下斜井的坡度为 ６０°ꎬ需对矿车进行改装ꎬ防
２０２０ Ｎｏ ２
７５
四 川 水 利
陡斜井人工正井法开挖技术探索
刘 华ꎬ敬 玺ꎬ牟小玲
( 中国水利水电第五工程局有限公司ꎬ成都ꎬ６１００６６)
【 摘 要】 新疆盖孜水电站压力管道下斜井为陡斜井ꎬ坡度 ６０°ꎬ受各方面条件限制ꎬ需采用人工正井法开挖ꎮ 在开
挖过程中ꎬ利用矿用斗车和自行研发的阻车器ꎬ成功解决了施工人员上下和出渣安全问题ꎮ
【 关键词】 陡斜井 正井法 人工开挖 矿用绞车 施工方案 盖码:Ｂ 文章编号:２０９５－１８０９(２０２０)０２－００７５－０４
１ 工程概况
盖孜水电站工程位于新疆维吾尔自治区克孜
勒苏柯尔克孜自治州阿克境内ꎬ是新疆克州盖孜
河中游河段梯级水电开发项目的第二梯级水电
站ꎬ位于第一梯级布仑口 － 公格尔水电站下游ꎬ衔
接公格尔水电站尾水ꎮ 盖孜水电站由取水口、引
水隧洞、调压井、压力管道、厂房、尾水渠组成ꎬ其
中压力 管 道 工 程 桩 号 为 压 ０ ＋ ０００ ０００ ~ 压 １ ＋
２４０ ０８８ꎬ分为上平段、上斜井、中平段、下斜井、下
平段组成ꎬ下斜井长度 １９０ ６３ｍ( 压 ０ ＋ １５６ ００１ ~
机施工ꎬ由于压力管道下平洞地质差及透水等原
因ꎬ施工进度缓慢ꎬ导致下斜井无法采用反井钻机
施工( 无出渣工作面) ꎮ 由于处于关键线路的下
平洞工程进度已严重滞后ꎬ后续施工的下斜井又
极大地增加了施工工期ꎬ为了保证按期完工ꎬ需提
前采用人工正井法进行下斜井开挖ꎬ在正井法施
工中确保施工安全成为了本工程的重点ꎮ
３ 施工方案设计
速度 ２ ５ｍ / ｓꎮ 矿用绞车平面布置见图 ３ꎬ立面布
置见图 ４ꎮ
(２ ) 矿 车: 底 座 过 磅 称 重 为 ０ ２６ｔꎬ 料 斗 重
０ ３５ｔꎮ
(３) 钢丝绳:初拟钢丝绳为 ϕ２０ꎬ长度计算考
虑安全预留缠绕圈数为 ５ 圈ꎬ总长约为 １ ５π × ５ ＋
５０ ＋１５９ ＝ ２３２ ５５ｍꎬ根据« 重要用途钢丝绳» ( ＧＢ
８９１８ －２００６) 表 １１ꎬ单位重为 １６７ｋｇ / １００ｍꎬ钢丝绳
总重为 ０ ３８８ｔꎮ
３ ３ ２ 提升钢丝绳选择
钢丝 绳 的 最 小 破 断 拉 力 Ｆ > ( ２ ８８ ＋ ０ ２６ ＋
０ ３５ ＋ ０ ３８８) × １０ ＝ ３８ ７８ｋＮ 才能满足施工要求ꎬ
如采用 ６ ×３７Ｍ － ＩＷＲＣϕ２０ 钢丝绳ꎬ则最小破断拉
２０２０ Ｎｏ ２
１ ２ｍ × ０ ８ｍ ( 长 × 宽 × 高 ) ꎬ 改 装 后 的 斗 容 量 为
１ ８ｍ３ ꎮ 在两侧采用 ϕ２０ 圆钢制作 ４ 个吊耳ꎬ便
于吊装ꎮ 在 ６０° 斜井提升过程中渣料会掉落ꎬ采
用 ５ｍｍ 厚钢板加工盖板ꎬ设置插销固定盖板ꎮ 改
装后的出渣料斗见图 ２ꎮ
图 ４ 绞车立面布置( 单位:ｃｍ)
洞轴线夹角 ５０° ~ ８５°ꎬ该段片理发育ꎬ岩体较破
碎ꎬ围岩稳定性差ꎬ开挖时会有渗水和滴水现象ꎬ
局部地段可能会出现涌水ꎬ施工中须注意ꎬ围岩类
别为Ⅳ类ꎮ 工程立面布置见图 １ꎮ
２ 施工难点
竖井和陡斜井常用的开挖方法为反井钻机施
工导井ꎬ再采用爆破开挖ꎬ导井溜渣的方式ꎮ 盖孜
水电站调压井和压力管道上斜井均采用了反井钻
止提升过程中渣料外泄ꎮ
Ｕ 形侧卸式矿车轮距( 轨距) 为 ６０ｃｍꎬ其料斗
较高ꎬ不适合人工上料ꎬ因此拟对其进行改装ꎬ只
图 １ 工程立面布置( 单位:ｃｍ)
采用其底座ꎬ上部采用自制长方体料斗ꎮ 自制料
斗采用 １０ｍｍ 的 钢 板 制 作ꎬ 结 构 尺 寸 为 １ ５ｍ ×
７６
刘 华ꎬ敬 玺ꎬ牟小玲:陡斜井人工正井法开挖技术探索
料的料斗卸下后ꎬ再将空料斗放上装渣ꎬ然后将已
装满料的料斗吊至洞外渣场弃料ꎬ避免了二次倒
运ꎮ
３ ２ ２ 提升设备选型
根据 ２０１４ 年 １ 月 １ 日起实施的« 特种设备安
全法» 第二章第四节第三十二条规定:“ 特种设备
使用单位应当使用取得许可生产并经检验合格的
特种设备ꎮ 禁止使用国家明令淘汰和已经报废的
压 ０ ＋２６１ ５５４) ꎬ开挖断面为圆形ꎬ直径 ４ ６ｍꎮ
压 ０ ＋ ０００ ~ 压 ０ ＋ ４３０ 段ꎬ长 ４３０ｍꎬ上覆岩体
厚度 ５６０ｍ ~ ９３０ｍꎬ洞轴线方向 ４９° ~ ７８°ꎬ围岩岩
性为泥盆系中统( Ｄ２ ) 云母石英片岩夹变质砂岩、
大理岩ꎬ产状:３１０° ~ ３１５°ＳＷ∠３０° ~ ３５°ꎬ走向与
特种设备ꎮ” 由于近年使用卷扬机频发安全事故ꎬ
已逐步淘汰卷扬机ꎬ采用安全性能高的矿用绞车ꎬ
本工程采用的矿用绞车为 ４ ５ｔꎬ型号为 ＪＴＰ －１ ６ ×
１ ５Ｐ 单 筒 绞 车ꎮ 绞 车 最 大 尺 寸 为 ６２３０ｍｍ ×
４８００ｍｍ ×１８３０ｍｍꎬ总重 １３ ４７ｔ( 不含电机) ꎬ最大
力按« 重要用途钢丝绳» ( ＧＢ ８９１８ － ２００６) 中(２)
式计算:
Ｆ０ ＝ Ｋ′Ｄ２ Ｒ０ / １０００
(１)
式中: Ｆ０ 为钢丝绳最小破断拉力( ｋＮ)ꎻ Ｄ 为
公称直径ꎬ取 ２０ｍｍꎻ Ｒ０ 为公称抗拉强度ꎬ查 ＧＢ
８９１８ －２００６ 表 ４ 和表 ９ꎬ取 １６７０ＭＰａꎻ Ｋ′ 为最小拉力
３ ３ 斜井出渣提升安全验算
３ ３ １ 自重计算
(１) 渣料:斗容 １ ８ｍ３ ꎮ １ ８ｍ３ 渣料重 １ ８ ×
１ ６ ＝ ２ ８８ｔꎮ
图 ２ 改装后的料斗示意( 单位:ｃｍ)
由于方形料斗无法实现侧翻卸渣ꎬ且出渣距
离仅为 ２２０ｍꎬ制作 ２ 个料斗ꎬ采用装载机将装满
３ １ 钻爆方式
采用 ＹＴ －２８ 手风钻钻孔ꎬ乳化炸药 ＋ 非电雷
管ꎬ电雷管起爆ꎮ
３ ２ 出渣设备选型
３ ２ １ 矿车选型
查阅相关资料和施工组织设计手册ꎬ斜井出
渣设备与矿洞相同ꎬ选用 Ｕ 型侧卸式矿车ꎬ斗容
量为 １ ２ｍ３ ꎮ 一般的矿洞出渣坡比不大于 ３０°ꎬ本
工程下斜井的坡度为 ６０°ꎬ需对矿车进行改装ꎬ防
２０２０ Ｎｏ ２
７５
四 川 水 利
陡斜井人工正井法开挖技术探索
刘 华ꎬ敬 玺ꎬ牟小玲
( 中国水利水电第五工程局有限公司ꎬ成都ꎬ６１００６６)
【 摘 要】 新疆盖孜水电站压力管道下斜井为陡斜井ꎬ坡度 ６０°ꎬ受各方面条件限制ꎬ需采用人工正井法开挖ꎮ 在开
挖过程中ꎬ利用矿用斗车和自行研发的阻车器ꎬ成功解决了施工人员上下和出渣安全问题ꎮ
【 关键词】 陡斜井 正井法 人工开挖 矿用绞车 施工方案 盖码:Ｂ 文章编号:２０９５－１８０９(２０２０)０２－００７５－０４
１ 工程概况
盖孜水电站工程位于新疆维吾尔自治区克孜
勒苏柯尔克孜自治州阿克境内ꎬ是新疆克州盖孜
河中游河段梯级水电开发项目的第二梯级水电
站ꎬ位于第一梯级布仑口 － 公格尔水电站下游ꎬ衔
接公格尔水电站尾水ꎮ 盖孜水电站由取水口、引
水隧洞、调压井、压力管道、厂房、尾水渠组成ꎬ其
中压力 管 道 工 程 桩 号 为 压 ０ ＋ ０００ ０００ ~ 压 １ ＋
２４０ ０８８ꎬ分为上平段、上斜井、中平段、下斜井、下
平段组成ꎬ下斜井长度 １９０ ６３ｍ( 压 ０ ＋ １５６ ００１ ~
机施工ꎬ由于压力管道下平洞地质差及透水等原
因ꎬ施工进度缓慢ꎬ导致下斜井无法采用反井钻机
施工( 无出渣工作面) ꎮ 由于处于关键线路的下
平洞工程进度已严重滞后ꎬ后续施工的下斜井又
极大地增加了施工工期ꎬ为了保证按期完工ꎬ需提
前采用人工正井法进行下斜井开挖ꎬ在正井法施
工中确保施工安全成为了本工程的重点ꎮ
３ 施工方案设计
速度 ２ ５ｍ / ｓꎮ 矿用绞车平面布置见图 ３ꎬ立面布
置见图 ４ꎮ
(２ ) 矿 车: 底 座 过 磅 称 重 为 ０ ２６ｔꎬ 料 斗 重
０ ３５ｔꎮ
(３) 钢丝绳:初拟钢丝绳为 ϕ２０ꎬ长度计算考
虑安全预留缠绕圈数为 ５ 圈ꎬ总长约为 １ ５π × ５ ＋
５０ ＋１５９ ＝ ２３２ ５５ｍꎬ根据« 重要用途钢丝绳» ( ＧＢ