礦井改擴建工程千米混合立井提升系統(tǒng)施工工藝優(yōu)選研究與應(yīng)用

■馬建飛 ■上海大屯能源股份有限公司，江蘇 徐州 221611

1 概述

工程概況:孔莊礦井改擴建工程項目設(shè)計生產(chǎn)能力由105 萬噸/年增加到180 萬噸/年，需新建一個直徑為8.1 米、深度為1083 米的混合立井，裝備一對16 噸標(biāo)準箕斗及一個加寬罐籠和帶乘人的平衡錘。開拓水平為-1015 米，新增一個采區(qū)和綜采工作面。

提升系統(tǒng)組成:混合立井副提升機房設(shè)備安裝、混合立井主提升機房設(shè)備安裝、混合立井井筒裝備、上下井口操車系統(tǒng)安裝、裝載硐室設(shè)備安裝等單位工程。

提升系統(tǒng)施工特點:(1)改擴建工程為混合立井提升系統(tǒng)，內(nèi)容多，工藝復(fù)雜，時間跨度大，設(shè)備重，安裝位置錯落差別大，設(shè)備安裝質(zhì)量要求高，安全風(fēng)險系數(shù)大。(2)千米混合井筒提升系統(tǒng)安裝，在國內(nèi)尚未有成熟的安裝工藝，在中煤集團公司更是首次，按照傳統(tǒng)的施工工藝和管理手段，無法保障整個項目的按時投產(chǎn)，將直接影響公司的生產(chǎn)任務(wù)和經(jīng)濟效益;如何優(yōu)化施工工藝，采取有效的施工管理手段，成為提升系統(tǒng)安裝工程能否按期完成的關(guān)鍵。

2 提升系統(tǒng)安裝施工工藝優(yōu)化

2.1 安裝設(shè)備及井筒裝備主要參數(shù)

(1)副提升機:包括1 臺JKMD-4×4E 型落地式多繩摩擦提升機及配套的直流電動機，提升機總重32 噸，配套電機總重65.4 噸。提升鋼絲繩為Φ44-6×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根總長1370 米，自重10噸，三根平衡尾繩為Φ48-34×7SE，每根長1200 米，每根繩重12 噸。

(2)主提升機:包括1 臺JKMD-4 ×4(III)型落地式多繩摩擦提升機及配套直流電動機，提升高度為1051.5m，提升機總重32 噸，配套電機總重65.4 噸。提升鋼絲繩為Φ44-6 ×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根總長1370 米，自重10 噸，平衡尾繩為Φ48-34 ×7SE，共三根，每根長1200 米，每根繩重12 噸。

(3)井筒裝備:井筒有效直徑Φ8.1m，井口標(biāo)高為36.5m，井底車場標(biāo)高-1051.5m，井筒內(nèi)布置兩套提升系統(tǒng):即雙箕斗提升系統(tǒng)、單罐籠配平衡錘提升系統(tǒng)。罐道采用180 ×180 方鋼罐道，罐道長12 米∕根，梯子間層間距4 米∕層，托架有3012 個，罐道梁、梯子梁和管道梁共2008 根，罐道梁為250 ×150 ×8 方鋼兼做梯子大梁，共251 層罐道梁，井筒布置2 趟Φ325 排水管路2100 米，，一趟Φ325 降溫管路1050 米，1 趟Φ219 消防灑水管路1120 米，1 趟Φ219 壓風(fēng)管路1050米，井下供電采用電纜在井筒敷設(shè)，電纜支架共550 個，井筒內(nèi)布置兩套提升系統(tǒng):即雙箕斗提升系統(tǒng)、單罐籠配平衡錘提升系統(tǒng)。

(4)主、副提升機天輪:分別位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天輪平臺上，天輪直徑4 米、重25T(含軸座重27T)，共4 套天輪裝置。

(5)上井口立架:立架采用鋼框架結(jié)構(gòu)，上端立柱與井架采用槽鋼滑動連接，下端為鉸支座。立柱、防撞梁等構(gòu)件采用Q235-C 碳素結(jié)構(gòu)鋼，其他構(gòu)件采用Q235-B 碳素結(jié)構(gòu)鋼，各平臺的鋼梯及欄桿等次要構(gòu)件采用Q235-A 碳素結(jié)構(gòu)鋼。維護板采用0.8mm 厚V125 型彩色壓型鋼板。立架頂點標(biāo)高+42.9m，立架底框梁底面標(biāo)高-1.735m，副提防撞梁標(biāo)高+18.5 米，主提防撞梁標(biāo)高+40.8 米。立架設(shè)計重量156 噸，立架共四節(jié)。

2.2 提升系統(tǒng)安裝施工工藝及關(guān)鍵線路

根據(jù)礦井改擴建工程總體進度要求和提升系統(tǒng)安裝的特點，提升系統(tǒng)安裝施工關(guān)鍵線路為:井筒裝備準備工作(井筒拆除、掏梁窩、改絞等)→井底下部結(jié)構(gòu)→井筒裝備(標(biāo)準段)→永久鎖口及井口房施工→上井口立架→井筒電纜敷設(shè)→主、副提升機天輪→副提升機上繩、掛罐及調(diào)試→裝載硐室設(shè)備安裝→主提升機上繩、掛箕斗及調(diào)試→聯(lián)合試運轉(zhuǎn)。其他非關(guān)鍵線路包括:主、副提升機安裝、上下井口操車設(shè)備、提升信號等。

2.3 提升系統(tǒng)安裝施工工藝優(yōu)化

2.3.1 提升系統(tǒng)安裝施工工藝優(yōu)化的必要性

由于礦建工程施工工期滯后，移交混合井筒安裝較晚，副提升系統(tǒng)為改擴建項目能否按期投產(chǎn)的關(guān)鍵節(jié)點(承擔(dān)中央泵房設(shè)備、首采區(qū)液壓支架、軌道大巷材料下井等)，若按照正常的施工工期安排，計劃生產(chǎn)的時間節(jié)點目標(biāo)就不能實現(xiàn)。圍繞著提升系統(tǒng)安裝施工關(guān)鍵線路，對安裝施工工藝優(yōu)化勢在必行。

2.3.2 提升系統(tǒng)安裝施工工藝優(yōu)化的重點

施工工藝優(yōu)化的好壞直接影響到礦井投產(chǎn)日期，根據(jù)本工程的特點及單井筒、單提升的安裝工藝，公司建設(shè)管理部門會同建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位多次到現(xiàn)場勘察協(xié)調(diào)，召開專業(yè)會議，搜集大量資料，結(jié)合立體交叉作業(yè)、流水施工等特點，以關(guān)鍵線路重點節(jié)點為突破口，圍繞著副提升系統(tǒng)試運，以安裝工程優(yōu)先的原則，制定優(yōu)化了混合立井提升系統(tǒng)快速、安全、高效的安裝施工工藝，主要體現(xiàn)在:

(1)井筒內(nèi)敷設(shè)電纜施工優(yōu)化:井筒內(nèi)設(shè)計有通訊電纜7 趟、動力電纜4 趟，動力電纜支架1 趟，通訊電纜支架1 趟，其中電力電纜長1400m，重約26 噸。由于混合井筒內(nèi)布置了主副提升系統(tǒng)、梯子間、各種管道，井筒裝備完成后，井筒內(nèi)設(shè)施密集，空間狹小，對井筒內(nèi)的電纜敷設(shè)帶來很大困難，而且工期也較長，需要25 天時間。為此，在井筒裝備施工中，先安裝吊掛2 層圓吊盤，將電纜盤在吊盤上，自上而下進行井筒電纜敷設(shè)施工，此方法雖然推遲了井筒裝備開工時間，卻有施工安全、時間短的益處，井筒電纜敷設(shè)用時14 天全部敷設(shè)完成，很好的解決關(guān)鍵線路上難點，為副提升系統(tǒng)按時試運行創(chuàng)造了條件。

(2)井筒裝備標(biāo)準段施工優(yōu)化:采用五層吊盤自下而上一次成型施工工藝，安裝托架、電纜支架、梁、梯子踏板、罐道、管路、梯子間欄網(wǎng)等。按施工區(qū)段工作量大小，合理安排各道工序，進行循環(huán)作業(yè)，保證24 小時連續(xù)施工，確保工程施工進度。井筒裝備標(biāo)準段用時67 天完工。

(3)主、副提升天輪吊裝就位施工優(yōu)化:主、副提升機天輪裝置分別位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天輪平臺上，天輪直徑4 米、重25T(含軸座重27T)，共4 套天輪裝置。按照傳統(tǒng)施工工藝，采用永久井架起吊梁、16 噸穩(wěn)車、滑車等設(shè)施，將天輪放置在井口進行垂直起吊就位，此方法占用井口空間，而且施工工期長(需要10 天)。經(jīng)過參建各方的調(diào)研和研究，采用先進的500 噸汽車吊，在井架外側(cè)直接起吊就位，該方案不占用井口空間，可以和井口施工進行平行作業(yè)，只用2天就安全的將4 只天輪吊裝就位，節(jié)省了關(guān)鍵線路時間7 天。

(4)上井口立架施工優(yōu)化:立架采用鋼框架結(jié)構(gòu)，總重156.1T，共四小節(jié)，G1 重51.76T，G2 重48.4T，G3 重24.96T，G4 重30.94T。由于立架安裝為關(guān)鍵線路，與井口房土建施工交叉影響，為了將影響降到最低，采用井口房土建先施工，預(yù)留立架安裝空間，立架安裝采用預(yù)先組裝分兩節(jié)整體吊裝，吊裝時將G1、G2 組裝成一個整體，重100.2T;G3、G4 組裝成一個整體，重55.9T。采取此方案可以確保關(guān)鍵線路按期完成，又不影響井口房的土建施工，完成立架安裝后，即可進行副提升系統(tǒng)掛罐、上繩、調(diào)試，確保了副提升系統(tǒng)按時投入運行，在副提升系統(tǒng)運行期間，采取可靠的防范措施，繼續(xù)施工井口房。

3 總結(jié)

孔莊改擴建提升系統(tǒng)安裝，以施工工藝優(yōu)化為主線，以加強施工的管理和協(xié)調(diào)為保障手段，打破常規(guī)，不斷創(chuàng)新，嚴格按照既定的施工進度計劃安排，通過參建各方的共同努力，安全高效的完成了孔莊煤礦改擴建工程千米混合井提升系統(tǒng)的施工任務(wù)。通過施工工藝優(yōu)化和現(xiàn)場管理，比計劃工期提前2 個月，生產(chǎn)原煤15 萬噸，創(chuàng)造直接效益約4000萬元，提前發(fā)揮了投資效益。