多種復(fù)雜因素條件下井筒裝備臨時掛裝的設(shè)計(jì)與施工

摘 要：隨著煤礦現(xiàn)代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設(shè)計(jì)朝大型及超深井方向發(fā)展，井筒裝備的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出越來越復(fù)雜的趨勢，井筒裝備施工遇到的難題既存在外部因素又包括內(nèi)在因素。設(shè)計(jì)一套安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行、方案優(yōu)化的施工方案，對施工井筒裝備安裝至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：多種復(fù)雜因素；井筒裝備；施工工藝流程；設(shè)計(jì)思路；方案

1 前言

隨著煤礦現(xiàn)代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設(shè)計(jì)朝大型及超深井方向發(fā)展，井筒裝備的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出越來越復(fù)雜的趨勢，尤其是雙系統(tǒng)提升復(fù)雜井筒裝備的出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、深度深。如何通過合理布置施工工藝流程，研究設(shè)計(jì)施工吊盤，合理配置井筒裝備臨時設(shè)施，優(yōu)化施工方案，減低施工成本入手，達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效施工井筒裝備的目的。本文以信湖煤礦副井雙系統(tǒng)千米深井井筒裝備施工為背景進(jìn)行探討，提出具體的解決方案。

2 工程概況

副井井筒直徑8.1m，井筒全深為1011.5m，井筒設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的提升系統(tǒng)，其中一套為寬罐籠配平衡錘，另一套為兩個同樣大的窄罐籠。

裝備有□200×200×10冷彎罐道及罐道梁、平衡錘懸臂托架；玻璃鋼復(fù)合材料梯子間；標(biāo)準(zhǔn)段層間距為4m。壓風(fēng)管Φ325×8一趟，灑水管Φ273×14一趟；排水管Φ325×（12、18、24）四趟；兩趟四根動力電纜支架、一趟七根通信電纜支架、一趟八根通信電纜支架?？ü芰簽?米一卡，管座共計(jì)60個、托管梁共計(jì)30層。

3 問題提出

（1）該井筒為雙系統(tǒng)提升，針對井筒標(biāo)準(zhǔn)段、井底金屬支持結(jié)構(gòu)、井底防撞梁、井底尾繩擋梁的不同平面結(jié)構(gòu)，吊盤主體框架結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)計(jì)以利于吊盤的分解和合并？

（2）由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝備構(gòu)件多，從快速施工、保證安全、提高勞動效率的角度，吊盤怎樣設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)多層平行作業(yè)？

（3）由于井底尾繩擋梁平面結(jié)構(gòu)不同于標(biāo)準(zhǔn)段及其他非標(biāo)斷面結(jié)構(gòu)，施工該層時吊盤應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)？

4 施工工藝流程

5 設(shè)計(jì)思路及方案

5.1 吊盤設(shè)計(jì)與布置方案

（1）標(biāo)準(zhǔn)段層間距為4m且罐道的長度為12m，確定吊盤的層間距為4m。

（2）從上表中施工程序6、7、9、10的施工順序可得：第一、二層吊盤為方吊盤，第三、四層吊盤為圓吊盤，待施工井筒管路和敷設(shè)井筒電纜時，第三、四層吊盤解體成方吊盤，外形尺寸同第一、二層方吊盤。

（3）從井底尾繩擋梁裝置的平面結(jié)構(gòu)看，該層不同于正常的標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)段，從利于施工的角度，增加第五層簡易方吊盤，安裝該層裝置后解體割除。

（4）吊盤的用途分配：第一層為方吊盤，主要作為奪料（包括罐道、罐道梁、管路等構(gòu)件）及掛道使用，上面布置打點(diǎn)信號裝置、視頻通訊信等裝置。第二層為方吊盤，主要作為方便掛道使用。第三層吊盤為主要施工平臺，主要安裝該層罐道梁、支座、電纜支架等構(gòu)件，在該層之間可以布置施工的工器具等。第四層為打眼平臺，主要為號眼、打眼作業(yè)，在該層之間可以布置電焊機(jī)平臺等。

（5）吊盤懸吊點(diǎn)的位置確定：一般布置在同一箕斗的中心線上，并根據(jù)下放吊桶的外形尺寸及吊盤上翻蓋門的尺寸合理確定吊盤的懸吊點(diǎn)。

（6）吊盤主體方框結(jié)構(gòu)采用槽鋼[16b組焊而成，站柱采用槽鋼[20，框架上鋪設(shè)厚δ5mm花紋鋼板，，站柱與方框采用螺栓固定并焊接成整體，一層至四層之間用鋼絲繩6×37-FC-Φ21.5mm作軟連接保護(hù)。吊盤的長寬尺寸應(yīng)小于同一罐籠罐道間距且應(yīng)與井底非標(biāo)段橫梁間距相匹配。

（7）吊盤上臨時輔助設(shè)施的安裝：根據(jù)井筒平面圖，在吊盤上留出大線孔和罐道孔，一層至四層合理布置行人爬梯及護(hù)欄裝置。

（8）吊盤組裝時的注意事項(xiàng)：井口用工字鋼Ⅰ40b臨時蹬在封口，把加工好的吊盤從第五層到第一層依次放在井口工字鋼上，吊盤以外的孔洞用花紋鋼板蓋好。借助于內(nèi)齒輪小絞車把吊盤立柱從第一層穿過第五層吊盤，將立柱與吊盤用螺栓緊固牢靠。用4臺吊盤穩(wěn)車將組裝好的第一層吊盤拉起來，依次把其他吊盤與立柱組裝在一起，然后拆除井口工字鋼，花紋鋼板、把吊盤放到井筒中，調(diào)整好方向，再用工字鋼等把井口封上，并安裝吊盤組件，照明，爬梯，電焊機(jī)，開關(guān)，通訊工具等。

5.2 穩(wěn)車選型及天輪平臺改絞方案：

（1）采用原礦建單位JKZ-3.2×18纏繞式提升絞車作為下放物料和上下人員使用，根據(jù)《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》要求，天輪到滾筒上鋼絲繩的最大內(nèi)、外偏角不超過1o30的原則。

（2）穩(wěn)車的選型及布置：選擇穩(wěn)車應(yīng)按最大不平衡系數(shù)進(jìn)行選擇，充分考慮兩臺車承受整個吊盤的重量計(jì)算。在布置穩(wěn)車時有考慮以對向?yàn)樵瓌t。吊盤車選用4臺JZ-25/1300穩(wěn)車，奪料車3臺JZ-25/1300穩(wěn)車。

（3）鑿井平臺的布置：天輪的選型應(yīng)符合《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》第6.8.4.1的說明，主提升天輪、吊盤下繩點(diǎn)天輪及其抗輪支撐梁通過計(jì)算進(jìn)行選擇。施工用臨時提升天輪選用3000天輪，四根吊盤繩及奪料車的天輪均選用800mm天輪。

5.3 臨時封口與井蓋門的設(shè)計(jì)

（1）封口盤的設(shè)計(jì)：封口盤有四根工字鋼Ⅰ40作為主梁東西方向布置，其余各支梁采用不同的工字鋼、槽鋼等進(jìn)行布置，受力集中區(qū)應(yīng)選擇承載力大的材料且布置應(yīng)稠密，梁與梁之間應(yīng)滿焊。

（2）井蓋門應(yīng)采取雙扇翻轉(zhuǎn)對開式，由槽鋼[14b組焊而成框架，井蓋門由1t電動卷揚(yáng)機(jī)開啟控制，并設(shè)置行程過卷開關(guān)防止過卷。

5.4 大線的選擇與設(shè)計(jì)

在每一根罐道旁邊布置一根大線，選用1.8mm碳素鋼作大線，每根大線尾端掛設(shè)120Kg大線坨。每100m卡一次大線，大線距罐道正面、側(cè)面100mm。

5.5 臨時配電、通訊及動力配置的設(shè)計(jì)endprint

（1）在井口設(shè)置總配電間，專供臨時施工用電。安裝一臺變壓器供井口施工用，井筒施工獨(dú)立設(shè)置一臺中性點(diǎn)不接地的變壓器作為井筒施工用電源。

（2）地面照明采用220V電源，在井架上、穩(wěn)車群及井口周圍布置供檢修用照明。

（3）井筒照明采用127V安全電壓，干式變壓器供電，每一層設(shè)4盞127V/100w防爆燈，固定在吊盤上。

（4）井筒電話通訊采用一根MYQ3×1.5橡套電纜，動力電纜選用一根型號為MY3×50+1×16橡套電纜。

（5）井筒施工時吊盤上與打點(diǎn)室采用頭戴耳機(jī)聯(lián)系，打點(diǎn)室與絞車房采用閘刀開關(guān)控制的聲光信號聯(lián)系，并設(shè)通訊電纜直通電話機(jī)，設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng)，便于臨時絞車司機(jī)開車監(jiān)控，以確保安全雙控。

5.6 其他臨時設(shè)施的設(shè)計(jì)

（1）臨時風(fēng)、水管采用帶有快速接頭的高壓編織膠管，型號為DN40、DN25。

（2）井口使用安全監(jiān)控設(shè)施，以便于絞車司機(jī)開車過程中時刻掌握鉤頭的安全運(yùn)行情況。

（3）井筒施工人員上下井乘一個Φ800的乘人吊桶，引力滑架應(yīng)焊接牢靠并在上方設(shè)有安全保護(hù)傘。

（4）為了保證井筒施工人員和設(shè)備的安全，在井筒中安裝臨時絞車系統(tǒng)中加裝安全過速保護(hù)，后備保護(hù)設(shè)施。

6 施工保證措施

（1）在臨時鑿井井架上，井架平臺空間有限，布置難度大，充分利用天輪加工或降低的方式避開天輪在某點(diǎn)的重合，在布置的過程中，應(yīng)充分考慮布置的緊湊合理。

（2）由于礦建單位施工在前，安裝施工在后，原礦建單位的施工機(jī)械等裝置位置已經(jīng)形成且不一定能夠滿足安裝單位的施工需要，從降低成本入手，將問題縮減到最小，應(yīng)將臨時掛裝設(shè)計(jì)符合施工需要。

（3）施工控制大線較多，井底風(fēng)大，大線的擺動量較大，此次施工采用了整體穩(wěn)線技術(shù)，提高了施工效率。

（4）吊盤材料選擇應(yīng)根據(jù)吊盤的大小，承載力合理進(jìn)行選擇，吊盤的主梁、支梁，盤面結(jié)構(gòu)以槽鋼為宜，盤面鋼板應(yīng)比花紋鋼板為宜，所有的焊接高度應(yīng)不低于被焊接件的最小厚度，

（5）鋼絲繩的選擇應(yīng)經(jīng)過計(jì)算，安全系數(shù)應(yīng)符合相關(guān)安全規(guī)程或規(guī)范。

（6）穩(wěn)車的布置基礎(chǔ)應(yīng)充分利用礦建單位預(yù)留螺栓基礎(chǔ)，并采取有效的加固措施處理即可。

（7）天輪梁的受力應(yīng)按照下放大件或承載力最大載荷計(jì)算，合理選取安全系數(shù)。

（8）井筒通訊電纜及動力電纜，風(fēng)、水管的長度根據(jù)井筒深度及實(shí)際需要進(jìn)行選取，隨著吊盤繩下放，每4m用麻繩一小扎，每20m 用鋼卡卡在吊盤繩上，以防兩管子與鋼絲繩間相對攛動下滑。電纜和風(fēng)、水管應(yīng)分開卡固。

7 結(jié)論

千米深井雙系統(tǒng)井筒裝備安裝是一個復(fù)雜的、多程序、高危險等多種因素相互影響的工作流程，臨時掛裝的設(shè)計(jì)是否優(yōu)越性在一定程度上制約著安裝的進(jìn)度、安全及質(zhì)量，因此研究制定一套安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工方案對井筒安裝具有促進(jìn)作用，信湖煤礦副井井筒裝備的順利安裝給我們提供了一個成功的案例，對今后類似工程具有借鑒和指導(dǎo)意義。

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作者簡介：唐懷勇（1986-），男，安徽濉溪人，本科，機(jī)電助理工程師，主要從事機(jī)：電安裝技術(shù)與管理工作。endprint