抽排水设计方案及管理制度

八、抽排水设计方案及管理制度

分水镇隧道进段开挖为上坡,排水系统以水沟排水为主。分水镇隧道斜井为最大达10.5%的下坡,工作面到斜井口的最大高差超过120 m,拟采用大流量高扬程抽水机排水。抽水能力按设计正常涌水量配备,并按设计最大涌水量备置,以便遇突涌水抽排。

(一)涌水量计算

设计图依据区域水文资料采用大气降水渗系数法对隧道正常涌水量进行计算,采用大气降水入渗系数法,采用正常涌水量乘涌水量变化系数来预计最大涌水量。预测D1K209+710~D1K214+450范围内正常涌水量Q=6 708 m3/d,最大涌水量Q=13 414 m3/d。

隧道泥质岩段以渗水和滴水为主,局部可能发生淋水、小股状涌水;砂岩段以滴水为主,为主要的涌水段,遇裂隙和不同岩性接触带可能发生淋水及小股状涌水。隧道在通过自流井组(J1-2z)地层,地层中夹有灰岩,可能生产岩溶、断层突水。

根据设计预测结合现场施工区段划分,预计涌水量分布如表4-4-11。

表4-4-11 现场施工区段预计涌水量分布表

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(二)抽排水设计方案

1.隧道进口抽排水

由于是顺坡施工,施工期涌水可沿中心水沟自流出洞外,所以仅在工作面位置考虑2台5.5~7.5 kW潜水泵用于工作面积水抽排。

2.斜井施工抽排水

斜井施工涌水量根据设计提供的地质资料估计全洞段正常为1 691 m3/d,最大涌水量为3 382 m3/d,折合为正常约70 m3/h,最大140 m3/h。抽排水量随洞挖的掘进正常情况下为0~70 m3/h,抽排水扬程为0~118 m。根据正常情况下涌水量并结合可能的最大涌水量,拟选用φ100 mm排水管进行逐级抽排。在洞内设三级小型泵站,分别设在两个缓坡平段和一个井底平段,由洞井口往井底分别编号为斜井一级泵站、斜井二级泵站、斜井三级泵站,集水仓尺寸长宽深分别为6.0 m×3.0 m×2.0 m,分别配置3台、2台、1台65WQ35-60-15潜水电泵,每台潜水电泵扬程为60 m,流量为35 m3/h,功率15 kW。从掌子面到最近的泵站之间,每隔100~150 m左右设置一个小型集水坑,有效容积不小于5.0 m3,每个小型集水坑配置1台5.5 kW潜水泵,将掌子面积水通过逐级抽排到最近的小型泵站,再通过泵站逐级抽排出洞外。斜井段施工水泵配置如表4-4-12。

表4-4-12 斜井段施工抽排水设备配置表

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3.斜井进入正洞段施工抽排水

在斜井底部设置大型泵站,将斜井及正洞内两个方向工作面的涌水、施工用水集中抽排出洞外。根据涌水量预计表,全洞段正常情况下涌水量为1 691+1 933+2 503=6 127 m3/d,折合为255 m3/h;全洞段最大涌水量为12 254 m3/d,折合为510 m3/h。

泵站集水仓设置应满足正常情况下1个小时的蓄水能力,按300 m3考虑,设置在斜井底部平段右侧边墙,尺寸为4 m×5 m×15 m。

抽水扬程从井底到井口垂直高差120 m,排水管路长约1 200 m,按经验每20 m管路水头损失1 m计算,抽水机的扬程至少应为120+1 200/20=180 m,并考虑一定的富余扬程。根据预测的涌水量,结合扬程,考虑不同涌水量情况下的正常抽排,拟配置三台不同流量的高扬程离心泵。水泵配置如表4-4-13。

表4-4-13 斜井进入正洞段施工抽排水设备配置表

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(三)抽排水管理办法

(1)成立专门的排水班组,并对所有人员进行培训。

(2)每个水仓泵站设置专人进行管理,做好记录,根据不同的情况启动不同的水泵。

(3)派专人进行水泵的定期维修和不定期的检查,及时处理故障,确保工作水泵的正常使用,备用设备状况良好。

(4)对于水泵进水口应经常清理周围的杂物。防止卡住叶轮,影响排水。

(5)反坡隧道的施工,应该对地下涌水量有足够的估计,排水设施要有后备。应加强超前地质预报,结合超前探孔,探明前方的地质情况,防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水进入坑道造成事故

(6)反坡施工排水的一个特殊方面就是要防止洞口或顺坡水沟的水突然倒灌洞内,水倒灌往往造成重大安全事故,因此,必须做好洞口或变坡点的排水和截水设施。

(7)做好停电时的应急排水准备工作。

(8)当出现特殊、重大突发事件时,立即启动施工应急预案。