箱式鋼結(jié)構(gòu)井架整體吊裝安裝的實(shí)踐

孫 偉

(銅陵有色金屬集團(tuán)銅冠礦山建設(shè)股份有限公司機(jī)電安裝分公司， 安徽 銅陵市 244000)

井架作為礦山立井提升的主要構(gòu)筑物，在礦井工程中占有重要地位。井架按提升方式分為單繩井架、多繩井架；按用途分為主井井架、副井井架、風(fēng)井井架、臨時(shí)井架(鑿井井架)、兩用井架等；按結(jié)構(gòu)材料分為鋼井架、鋼筋砼井架等。目前應(yīng)用最多的是鋼結(jié)構(gòu)井架。

自1980年代初，大中型礦井廣泛應(yīng)用了箱式鋼結(jié)構(gòu)井架，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、安裝難度大、要求高，小型的大多采用吊車安裝，大型的則多采用金屬桅桿起吊安裝。本文結(jié)合銅陵有色金屬集團(tuán)公司銅山礦業(yè)公司主井井架安裝的實(shí)踐，介紹井架整體吊裝的成功經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

銅山礦業(yè)公司主井井架為大型箱式鋼結(jié)構(gòu)，總重量696 t，高度為64.56 m。該井架框架由32件箱體梁組成，箱體梁斷面尺寸為2.2 m×1.4 m，長(zhǎng)度6～9 m，每件箱體梁均由δ16鋼板(材質(zhì)為Q345)焊接而成。箱體梁在工廠制作完成后運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，主斜架拼裝后總重量300 t，副斜架拼裝后重量為240 t。

銅山礦業(yè)公司主井井架是屬于A型的大型箱式鋼結(jié)構(gòu)井架,由主、副斜架和立架組成，其中斜架為鋼板焊接的等斷面或變斷面的箱型結(jié)構(gòu)，立架為空間桁架結(jié)構(gòu)，上下天輪及起重梁布置在斜架上，立架內(nèi)安裝罐道和防撞木等。

2 吊裝方案的選擇

箱式鋼結(jié)構(gòu)井架的安裝，傳統(tǒng)的方法是采用桅桿起吊法施工。桅桿起吊法施工，需用設(shè)備多，布置復(fù)雜，人員投入多，安裝工期和占用井口作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，安裝工期一般需1～2個(gè)月。近年來(lái)，我公司對(duì)部分L型及A型箱式鋼井架的安裝均采用吊車吊裝的方法，減少了人員的投入，大大縮短了安裝工期，尤其對(duì)于在井口外組裝的井架平移更加方便、快捷。針對(duì)銅山礦業(yè)公司主井井架安裝的具體情況,提出了以下3種可供選擇的方案。

方案一：腳手架平臺(tái)單件安裝。根據(jù)井架的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的安裝位置，搭設(shè)腳手架，腳手架最大高度65 m，腳手架的層間距5～8 m，單件箱體梁起吊至安裝位置，在腳手架的平臺(tái)上逐步完成整個(gè)井架的安裝工作。

方案二：套架靠裝。在地面拼裝主、副斜架的4根單斜腿，執(zhí)行井口安裝程序時(shí)，首先安裝中間套架，之后在套架頂部的相應(yīng)位置安裝主斜架的連接箱體梁，然后吊裝主斜架的1#斜腿與箱體梁連接固定，之后吊裝2#斜腿與箱體梁連接固定。同樣的方法安裝副斜架的1#、2#斜腿。之后安裝主、副斜架之間的其它連接箱體梁。

方案三：整體吊裝。在井口以外的區(qū)域拼裝主、副斜架，首先拼裝副斜架，然后在副斜架的上方拼裝主斜架。安裝時(shí)，使用兩臺(tái)400 t吊車同時(shí)起吊主斜架，就位后使用纜風(fēng)繩穩(wěn)定主斜架，解除吊車。然后同樣的方法起吊副斜架，就位后用兩臺(tái)400 t吊車穩(wěn)定副斜架，然后使用240 t吊車起吊主、副斜架之間的連接箱體梁，校正后進(jìn)行焊接，井架的主體框架形成。

方案一與方案二除了存在箱式鋼結(jié)構(gòu)井架安裝的傳統(tǒng)弊端外，還存在以下突出問(wèn)題。

(1) 高空作業(yè)的工作量大，工效低。如果按照傳統(tǒng)的方法進(jìn)行安裝，就是在井口一根一根地進(jìn)行拼裝焊接，勢(shì)必會(huì)增加吊車起吊每段箱體梁的時(shí)間，而且在高空中作業(yè)時(shí)人的靈活性降低，操作程序增加，操作的難度增大，為此會(huì)降低工作效率

(2) 高空作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)高。操作人員在空中作業(yè)時(shí)由于受可活動(dòng)空間的限制，避開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)因素的自由度小，同時(shí)在空中實(shí)施大件吊裝就位時(shí)不確定性因素多，判斷的準(zhǔn)確性降低，這些因素的疊加會(huì)增加作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 高空作業(yè)時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量的可控性差。如果將大量的組裝、焊接工作安排在空中進(jìn)行，勢(shì)必會(huì)大大增加鉗工、焊工等作業(yè)人員的工作量，使得作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度增大，同時(shí)在焊接過(guò)程中，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的影響，焊接質(zhì)量難以控制

(4) 交叉工程多，工期緊、任務(wù)重。銅山主井井架安裝是整個(gè)安裝工程中的關(guān)鍵工程，同時(shí)在實(shí)施過(guò)程還與卷?yè)P(yáng)機(jī)基礎(chǔ)、礦倉(cāng)等工程相互交叉。按照安裝總體工期的安排，要求10 d內(nèi)在井口將整個(gè)井架安裝完畢，以減少對(duì)其它工程的影響。

通過(guò)對(duì)3種方案的對(duì)比，最終選擇了方案三作為銅山礦業(yè)公司主井井架吊裝方案。

3 吊裝方案的具體實(shí)施及對(duì)策

3.1 安裝前的準(zhǔn)備工作

(1) 簽訂吊車租憑協(xié)議，約定吊車進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。

(2) 安裝2臺(tái)JZ-10/600穩(wěn)車，用于固定纜風(fēng)繩。

(3) 各種鋼絲繩、卸扣、動(dòng)滑輪準(zhǔn)備到位。

(4) 主、副斜架在井口以外的區(qū)域提前拼裝完畢并安裝吊耳。

(5) 安全、質(zhì)量技術(shù)交底。

3.2 安裝的具體程序

用2臺(tái)400 t吊車將主斜架平移至井口起吊位置→用2臺(tái)400 t吊車同時(shí)起吊主斜架至設(shè)計(jì)位置→安裝纜風(fēng)繩并使其受力→用同樣的方法起吊副斜架至設(shè)計(jì)位置并使用吊車穩(wěn)定→用1臺(tái)240 t吊車起吊主、副斜架之間的連接箱體梁至設(shè)計(jì)位置→對(duì)整個(gè)框架進(jìn)行校正后實(shí)施焊作業(yè)。

4 實(shí)際效果及結(jié)論

2013年4月20日，主、副斜架地面拼裝結(jié)束，對(duì)焊縫進(jìn)行了無(wú)損探測(cè)檢驗(yàn)，合格率100%,在地面拼裝，作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度降低30%，并確保了安全施工。銅山主井井架吊裝總耗時(shí)7 d，比目標(biāo)工期提前3 d，比傳統(tǒng)方法安裝的工期提前73天，整個(gè)吊裝過(guò)程安全、快速。

3 結(jié) 論

采取整體吊裝法對(duì)銅山主井井架進(jìn)行吊裝，獲得了成功，不僅確保了安全、質(zhì)量，而且大大降低了工期。同時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(1) 經(jīng)濟(jì)效益。如果按傳統(tǒng)工藝進(jìn)行安裝，完成主、副斜架合攏所需時(shí)間至少為73 d，每天的吊車使用費(fèi)至少為3.7萬(wàn)元(240 t吊車每天臺(tái)班費(fèi)2.4萬(wàn)元，130 t吊車每天臺(tái)班費(fèi)1.3萬(wàn)元)，總吊車費(fèi)合計(jì)為270.1萬(wàn)元，使用該工法，完成主、副斜架合攏總計(jì)吊車費(fèi)(含前期拼裝、平移、裝卸等)總計(jì)為200萬(wàn)元，節(jié)約資金70.1萬(wàn)元。

(2) 社會(huì)效益。使用整體吊裝法進(jìn)行井架的安裝，將大量的高空作業(yè)轉(zhuǎn)移至地面完成，大大降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)與傳統(tǒng)安裝方法相比節(jié)約工期73 d，贏得了業(yè)主及監(jiān)理單位的贊譽(yù)。隨著新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，如“門(mén)式架—無(wú)錨吊推法”在井架吊裝中的應(yīng)用以及利用有限元法、CAD技術(shù)進(jìn)行井架起吊相關(guān)力學(xué)分析；建立井架吊裝的計(jì)算機(jī)安全監(jiān)控模擬系統(tǒng)等，必將對(duì)井架的安全快速起吊、提高安裝技術(shù)水平起到積極的促進(jìn)作用。不久的將來(lái)箱式鋼結(jié)構(gòu)井架安裝將融入數(shù)字化、信息化、智能化的高速發(fā)展，日新月異、不斷創(chuàng)新。同時(shí)也面臨著資源消耗、環(huán)境污染等諸多難題。這就要求我們?cè)趯?shí)際工作中不斷探索、努力改進(jìn)、降低消耗，最大限度的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展的道路。

總而言之，箱式鋼井架結(jié)構(gòu)安裝工程對(duì)礦山經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要，發(fā)展創(chuàng)新是大勢(shì)所趨。隨著科技與經(jīng)濟(jì)的繼續(xù)深入發(fā)展，前景十分開(kāi)闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB51640-2010.有色金屬礦山井巷安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]YBJ201-83.冶金機(jī)械設(shè)備工程安裝施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]GB50397-2007.冶金電氣設(shè)備工程安裝質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]GB50205-95.鋼結(jié)構(gòu)井架安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].