吊桶提升的豎井改絞工藝在工程建設(shè)中的應(yīng)用

賈穩(wěn)宏 等

摘要：礦井建設(shè)中，二期平巷工程施工通常改絞為臨時(shí)罐籠提升，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工程由于條件限制，進(jìn)行臨時(shí)罐籠改絞會(huì)經(jīng)濟(jì)上不合理或時(shí)間上不允許?；诘跬疤嵘呢Q井改絞工藝的優(yōu)勢(shì)便在于改絞費(fèi)用低、時(shí)間短。

關(guān)鍵詞：采礦工程；豎井；改絞；吊桶提升

1 實(shí)施的必要性

某礦區(qū)回風(fēng)井工程作為地下主體工程的施工入口，在井筒建設(shè)完成后，將承擔(dān)地下1450m水平、1350m水平、1250m水平部分平面工程施工。

由該入口施工平面工程具有以下特點(diǎn)：工期緊張，依照主體工程施工計(jì)劃安排，該入口承擔(dān)的工程必須于主體工程投產(chǎn)前完成施工，純施工作業(yè)時(shí)間約為16個(gè)月；因工期緊張，所以需在井筒施工完畢后盡快開始施工平面工程，不能在臨時(shí)改絞過程中花費(fèi)過多的時(shí)間；常規(guī)改絞費(fèi)用過高，無法有效進(jìn)行攤銷，將導(dǎo)致巷道施工費(fèi)用較高。

鑒于以上特點(diǎn)，須對(duì)改絞方案進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)對(duì)施工安全、改絞時(shí)間、改絞費(fèi)用等方面進(jìn)行考量，重新制定出一種施工安全有保障、改絞花費(fèi)時(shí)間短、改絞費(fèi)用低的改絞技術(shù)方案。

2 總體思路

豎井轉(zhuǎn)入平巷施工后，施工工期緊張，純施工作業(yè)時(shí)間有限，不能在臨時(shí)改絞過程中花費(fèi)過多的時(shí)間；改絞成罐籠提升所需費(fèi)用較高，無法有效攤銷；因此綜合考慮后不再進(jìn)行臨時(shí)罐籠改絞，而采用一種豎井改絞新工藝——一期立井吊桶提升施工平巷工程工藝技術(shù)。

2.1 總體部署

利用鑿井期提升系統(tǒng)進(jìn)行廢石提升和物料下放，在回風(fēng)井1450m、1350m水平馬頭門處重新安裝承載平臺(tái)，將鑿井時(shí)使用的吊盤下層吊盤落于1250m水平馬頭門底板作為承載平臺(tái)；在各已施工中段馬頭門處安裝信號(hào)電閉鎖裝置，同時(shí)在各中段馬頭門和聯(lián)絡(luò)道內(nèi)安裝皮帶運(yùn)輸機(jī)和耙矸機(jī)：1450m水平采用耙矸機(jī)+長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)+溜槽進(jìn)行廢石運(yùn)輸，皮帶緊隨作業(yè)面掘進(jìn)不斷延伸；1350m、1250m水平采用耙矸機(jī)+礦車+廢石倉+耙矸機(jī)+皮帶運(yùn)輸機(jī)+溜槽進(jìn)行廢石運(yùn)輸，軌道緊隨作業(yè)面敷設(shè)，前端的耙矸機(jī)緊隨作業(yè)面推進(jìn)。

2.2 巷道前期施工

因巷道施工前期工作面距離井筒較近，為防止爆破崩壞相關(guān)設(shè)施，先不安裝承接平臺(tái)，待1450m及1350m水平巷道施工30m后再安裝相應(yīng)水平的承載平臺(tái)。各水平前30m巷道施工順序?yàn)椋?250m水平30m巷道→1350m水平30m巷道→1450m水平30m巷道，然后起吊盤拆除原有部分設(shè)施，再落吊盤安裝新設(shè)施：用吊盤安裝1450m水平承載平臺(tái)及附屬設(shè)施→落吊盤至1350m水平安裝1350m水平承載平臺(tái)及附屬設(shè)施→吊盤落至1250水平馬頭門底板，改造吊盤并安裝附屬設(shè)施。

各水平安裝平臺(tái)后繼續(xù)掘進(jìn)，由于放炮距離井筒較近，需減少單次爆破裝藥量，同時(shí)在巷道內(nèi)用大木板等遮擋保護(hù)，防止爆破沖擊破壞鋼絲繩等設(shè)施。各水平放炮均需至其他水平進(jìn)行躲避；放炮時(shí)將所有水平的平臺(tái)井蓋門打開。

2.3 巷道后期施工

直道施工距井筒120m，平巷加彎巷施工距井筒100m后，可在本水平躲避并設(shè)立掩體。放炮時(shí)所有人員全部躲避于掩體后側(cè)并蹲好確認(rèn)安全后方可放炮，所有盤面的井蓋門必須全部打開。

3 豎井轉(zhuǎn)平巷施工改絞方案

3.1 總體方案

在滿足生產(chǎn)和安全的前提下，充分利用鑿井期提升設(shè)備和設(shè)施，減少改造工作量和改造費(fèi)用，以便改造后盡快形成提升、供電、供水、供風(fēng)、排水、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、通信、信號(hào)及井上下運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)。

主要改造內(nèi)容包括：安裝承載平臺(tái)，安裝多水平提升信號(hào)系統(tǒng)，供電系統(tǒng)改造，施工臨時(shí)泵房、臨時(shí)水倉、信號(hào)硐室，安裝各水平耙矸機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)，坑內(nèi)鋪軌，通風(fēng)、排水系統(tǒng)改造，井架保暖封閉，更換鋼絲繩。

3.2 系統(tǒng)改造

系統(tǒng)改造步驟如下：①起吊盤拆除舊風(fēng)筒及放炮電纜，②落吊盤安裝新風(fēng)筒和敷設(shè)通信、信號(hào)、監(jiān)控、動(dòng)力電纜，③吊盤落至各水平安裝承載平臺(tái)及附屬設(shè)備設(shè)施。此處主要詳細(xì)敘述承載平臺(tái)及附屬設(shè)備設(shè)施安裝。

第一步，吊盤落至1450m水平。

①安裝1450m水平承載平臺(tái)。

a鋼梁預(yù)組裝。按照承載平臺(tái)加工圖，地面加工并進(jìn)行試組裝，確認(rèn)無誤后拆分、編號(hào)，按照安裝先后順序下放并安裝。

b各梁利用提升機(jī)使用下放，并安置到馬頭門底板梁窩內(nèi)，梁下放時(shí)先下放主梁再下放副梁，井筒內(nèi)的副梁采用牛腿與井壁固定連接。

c抄平找正。梁系組裝完成后，利用十字線和水準(zhǔn)管、撬杠通過加減墊鐵的方法將各個(gè)鋼梁依次操平找正。

d鋪設(shè)盤面槽鋼。梁系抄平找正后再鋪設(shè)槽鋼，槽鋼與梁系焊接，確保穩(wěn)固。

e安裝承載平臺(tái)井蓋門。利用提升機(jī)下放蓋門至承載平臺(tái)后安裝蓋門，然后在馬頭門的東側(cè)安裝蓋門絞車，在承載平臺(tái)蓋門北側(cè)安裝龍門架，蓋門絞車的鋼絲繩通過龍門架接入井蓋門控制裝置以控制井蓋門的開啟和閉合。

f安裝圍欄。井蓋門兩側(cè)安裝安全圍欄，高度不小于1.5m，圍欄與平臺(tái)焊接牢靠。

g安裝回風(fēng)口。承載平臺(tái)東側(cè)合適位置預(yù)留一個(gè)回風(fēng)口，回風(fēng)口四周安裝圍板，高度不小于1.2m，圍板頂部安裝傘帽。

②安裝1450m水平輔助設(shè)備設(shè)施。

a在馬頭門側(cè)水平巷道內(nèi)鋪設(shè)軌道，軌道自承載平臺(tái)井蓋門延伸至作業(yè)面，供物料、廢石運(yùn)輸。

b在馬頭門側(cè)巷道安裝皮帶運(yùn)輸機(jī)，機(jī)頭端采用架高，安裝活動(dòng)溜槽溜槽頭可伸入吊桶，機(jī)尾伸入耙矸機(jī)漏斗下方。

c在水平巷道的信號(hào)硐室安裝多水平提升信號(hào)裝置。

設(shè)施布置示意圖

廢石裝載示意

下料示意

第二步，吊盤落至1350m水平。

①安裝1350m水平承載平臺(tái)及輔助設(shè)備設(shè)施。

1350m水平承載平臺(tái)及輔助設(shè)備設(shè)施安裝方法與步驟同1450m水平。

②安裝臨時(shí)供電和井筒內(nèi)設(shè)施。

a在吊盤自1450m水平向1350m水平下移過程中，從1450m水平向1350m水平敷設(shè)風(fēng)筒、排水管線及供電、信號(hào)、監(jiān)控、通信線纜，并牢固懸吊于1450m水平承載平臺(tái)鋼梁上。

b吊盤落至1350m水平并完成承載平臺(tái)及其他輔助設(shè)備設(shè)施安裝后，下放高低壓供電設(shè)備至1350m臨時(shí)變電所內(nèi)，并進(jìn)行接線安裝調(diào)試。

第三步，落吊盤排水至1250m水平。

①安裝1250m水平承載平臺(tái)及輔助設(shè)備設(shè)施。

吊盤落至1250m水平，封閉吊盤上的吊桶喇叭口，對(duì)吊盤進(jìn)行穩(wěn)固處理，敷設(shè)馬頭門與吊盤連接的鋪板并固定牢固，形成1250m水平承載平臺(tái)。巷道內(nèi)輔助設(shè)備設(shè)施安裝方法與步驟，同1450m、1350m水平。

②安裝臨時(shí)排水和井筒內(nèi)設(shè)施。

a在吊盤自1350m水平向1250m水平下移過程中，從1350m水平向1250m水平敷設(shè)風(fēng)筒、排水管線及供電、信號(hào)、監(jiān)控、通訊線纜，并牢固懸吊于1350m水平承載平臺(tái)鋼梁上。

b臨時(shí)水泵房設(shè)置在1250m水平，改造安裝過程中采用吊盤上安裝的水泵進(jìn)行排水。在吊盤落至1250m水平并完成吊盤改造及其他輔助設(shè)備設(shè)施安裝后，將吊盤上的水泵安裝到臨時(shí)水泵房，進(jìn)行調(diào)試后形成排水系統(tǒng)。

第四步，調(diào)試、完善三水平信號(hào)閉鎖裝置。

對(duì)多水平提升信號(hào)系統(tǒng)、通信、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、電視監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，合格后投入使用。

第五步，井架封閉。

為確保冬季正常施工，防止井筒結(jié)冰，在井口安裝暖風(fēng)爐，對(duì)井架進(jìn)行密閉。

①用花紋鋼板封堵天輪鋼梁之間的空隙。

②在井架底部四周砌筑磚墻。

③井架外部使用彩鋼板包圍，彩鋼板與方鋼采用螺絲固定。

④彩鋼板從井口地坪一直密封到二平臺(tái)上方，彩鋼板搭接處再鋪一層彩鋼瓦密閉。

⑤為了方便設(shè)備、行人進(jìn)出，在井架南北兩側(cè)修建人員、設(shè)備進(jìn)出通道。

4 方案評(píng)價(jià)

4.1 改絞時(shí)間

利用吊桶提升的豎井改絞工藝，無須改變?cè)刑嵘到y(tǒng)，改造內(nèi)容主要是承載平臺(tái)，通風(fēng)、供電，井下廢石運(yùn)輸設(shè)備設(shè)施等，可在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入平面工程施工。

該回風(fēng)井井筒工程于2014年10月7日施工完畢，于2014年11月20日開始臨時(shí)改絞，2014年12月18日改造調(diào)試完畢，正式開始施工平巷，改造共花費(fèi)時(shí)間29天。同比同一礦區(qū)類似工程的常規(guī)改絞，可縮短改絞時(shí)間2個(gè)月以上。

4.2 主要設(shè)備設(shè)施

設(shè)備設(shè)施改造過程中，沿用了鑿井期的主要設(shè)備設(shè)施，只對(duì)部分附屬設(shè)備設(shè)施進(jìn)行了更新，并新增、新購了少許設(shè)備，形成了新的施工設(shè)備配套方案。系統(tǒng)改造中新增新購的設(shè)備設(shè)施主要是鋼絲繩、電纜、風(fēng)筒和信號(hào)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。相較于常規(guī)罐籠改絞，改造范圍小，工作量少，發(fā)生的費(fèi)用少。

4.3 巷道施工效率

該回風(fēng)井為入口施工的平面巷道均為長距離獨(dú)頭巷道，平巷施工期間作業(yè)面巖石較為破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，滲水量較大，在巷道施工過程中造成了諸多不利影響，制約了巷道掘進(jìn)速度。

盡管在巷道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)了諸多不利影響，改絞后的系統(tǒng)亦能夠同時(shí)滿足兩個(gè)平面巷道的施工作業(yè)，單個(gè)作業(yè)面月進(jìn)尺可保持在35m以上，平均月進(jìn)尺為40m，可滿足平巷施工進(jìn)度要求。

4.4 優(yōu)點(diǎn)與不足

與常規(guī)罐籠改絞方案相比較，吊桶提升的豎井改絞工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：改絞花費(fèi)時(shí)間短，可較快進(jìn)入平面工程施工，時(shí)間效益明顯；改絞費(fèi)用低，投入少，同比得出可減少費(fèi)用50%左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

與常規(guī)罐籠改絞方案相比較，吊桶提升的豎井改絞工藝具有以下不足：井下增加了一次倒運(yùn)，運(yùn)輸、提升能力固定，無法進(jìn)行趕工，適用工程范圍受限；人員進(jìn)入吊桶不方便，占用時(shí)間長，材料下放需摘鉤換桶，花費(fèi)時(shí)間長，效率低。

5 結(jié)語

利用吊桶提升的豎井改絞新工藝，無須建設(shè)地表窄軌線路和專門的翻毛設(shè)施，可有效節(jié)約井口場(chǎng)地，可在較小的場(chǎng)地內(nèi)組織施工；系統(tǒng)沿用了大部分鑿井期的設(shè)備、設(shè)施，改造范圍小，新購置、新增設(shè)備少，改絞費(fèi)用少、時(shí)間短。可廣泛應(yīng)用于平面開拓工程量不大、工期緊張、可作業(yè)時(shí)間短、進(jìn)行常規(guī)罐籠改絞經(jīng)濟(jì)上不合理的工程中，能有效降低改絞費(fèi)用，節(jié)約改絞時(shí)間，增加平巷工程施工純作業(yè)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]程志彬，付萬貴.利用吊桶提升施工平巷工程[J].建井技術(shù)，2006，27（6）：34-36.