利用礦井永久提升系統(tǒng)更換井筒裝備技術(shù)探討

唐山開灤建設(shè) (集團(tuán)) 有限責(zé)任公司 河北唐山 063000

井 筒裝備主要由罐道梁、托架、罐道、梯子間、管路、電纜、井底套架、防撞梁、擋繩梁以及托管梁，以及電纜支架等組成[1]。礦井因井筒裝備老化、故障等原因需要拆除和更換[2]，影響礦山的正常生產(chǎn)，而井筒裝備工程施工又往往是工期緊、任務(wù)重、難度高、危險(xiǎn)性大、專業(yè)性強(qiáng)的重點(diǎn)施工項(xiàng)目。

為了確保施工安全，縮短施工工期，研究了一套利用礦井永久提升設(shè)備更換井筒裝備的施工技術(shù)，減少了臨時(shí)設(shè)備的投入，簡(jiǎn)化了施工環(huán)節(jié)，保證了施工安全。

1 單繩雙容器提升系統(tǒng)井筒裝備更換施工方案

1.1 工程概況

圖1 所示為荊各莊礦主井采用單繩纏繞式雙箕斗提升機(jī)，井筒直徑 5 m，井深 404.893 m，罐道梁 101層，標(biāo)準(zhǔn)段層間距 4.168 m。施工內(nèi)容為：更換井筒內(nèi)鋼軌罐道，包括 120 根長(zhǎng) 12.5 m 的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)罐道，8根井底非標(biāo)罐道、2 根井底標(biāo)準(zhǔn)罐道、14 根井口非標(biāo)罐道和 606 塊缺口板等。

圖1 荊各莊礦主井單繩纏繞式雙箕斗提升機(jī)平面圖

1.2 設(shè)備布置方案

(1) 制作 2 套 4 層臨時(shí)吊架，多層同時(shí)作業(yè)效率高。

(2) 利用 1 臺(tái) 16 t 鑿井絞車和礦井永久提升絞車，配合永久天輪懸掛 2 個(gè)臨時(shí)吊架進(jìn)行罐道的拆除與安裝，永久提升絞車吊架作為主吊架，鑿井絞車吊架作為副吊架。

(3) 利用主吊架將當(dāng)班所需的全部工器具、材料及待更換的罐道等裝到吊架上，人員隨吊架一起到達(dá)指定位置。

(4) 在井架天輪平臺(tái)上懸掛 2 套 16 t 單滑輪作為導(dǎo)向輪，井口布置 1 臺(tái) 10 t 和 1 臺(tái) 16 t 的鑿井絞車，繞過導(dǎo)向輪的繩頭作為井上下接件繩使用，拆除的舊罐道吊掛至吊架上。

(5) 上井口制作井口固定盤 1 套，設(shè)計(jì)大井口門，方便吊架進(jìn)出井口，便于安裝工件倒運(yùn)。

(6) 井筒施工時(shí)吊架利用原鋼軌罐道導(dǎo)向。

1.3 施工步驟

(1) 由下至上進(jìn)行罐道拆除與安裝。

(2) 每班開工前主吊架裝好當(dāng)班需要安裝的新罐道、罐道卡子等附件入井。

(3) 副吊架側(cè)的罐道由主吊架運(yùn)至安裝位置，再利用接件鑿井絞車將罐道由主吊架送至副吊架安裝位置。

(4) 在第 2 層和第 3 層吊架之間設(shè)置折頁板，防止氣割產(chǎn)生的火星燙傷人，防止卡皮、道心磚、螺栓等在拆除過程中墜落傷人。

(5) 利用 10 t 和 16 t 接件鑿井絞車的繩頭將罐道吊住，松開螺栓后，利用劈斧將卡子與罐道分開，罐道卡子拆除后再拆除罐道，拆除邊道時(shí)必須先將偽罐道用 6×19-φ6 mm 鋼絲繩栓綁，防止偽罐道墜入井筒，偽罐道拆除后放到吊架上清理備用。

(6) 將拆除的舊罐道懸吊在吊架上等候上井。

(7) 用氣焊將需要更換的缺口板割掉，并清理干凈。更換缺口板時(shí)，下缺口板不更換，直接拆除上缺口板，以下缺口板為安裝基準(zhǔn)點(diǎn)安裝新的缺口板，然后安裝罐道并用罐道卡子卡固。

2 多繩摩擦式混合井井筒裝備更換施工方案

2.1 工程概況

開灤范各莊礦新井井筒直徑 7.8 m，井深 580 m，罐道梁 168 層，層間距 3.5 m，井塔式結(jié)構(gòu)，井筒內(nèi)布置主、副井 2 套提升系統(tǒng)。集中停井 30 天，更換罐道 60 根，新安裝罐道梁及管子梁 20 層，范各莊礦新井布置如圖 2 所示。

2.2 設(shè)備布置方案

(1) 在井口周圍布置鑿井絞車 3 臺(tái)并纏繩，其中 1臺(tái)用于吊壓風(fēng)管和電纜，2 臺(tái)用于井筒內(nèi)接件。

(2) 分別為罐籠和箕斗布置加工操作平臺(tái) 4 套、保護(hù)盤 2 套和折頁盤 1 套，供施工人員在井筒內(nèi)施工。

圖2 范各莊礦新井布置

(3) 箕斗作為人員上下和物料的運(yùn)輸工具。20 層罐道梁安裝完成后，拆除罐籠頂上的折頁盤，在罐籠和箕斗上部安裝更換罐道用的操作平臺(tái)，更換 60 根罐道 。

2.3 施工順序

檢查鑿井絞車的纏繩→加工施工平臺(tái)→打眼安裝錨桿、托架→安裝施工平臺(tái)→安裝新罐道梁 20 層→更換 60 根罐道→拆除臨設(shè)→調(diào)試驗(yàn)收。

2.4 罐道梁安裝 (以北側(cè)罐道梁為例)

施工人員站在西溝罐頂及折頁盤組成的施工平臺(tái)上，利用北溝箕斗西側(cè)首繩吊起罐道梁，送箕斗至施工位置，用 1 號(hào)件車將罐道梁接過，提 1 號(hào)件車及北溝箕斗，北溝箕斗頂與施工平臺(tái)打平，用 2 號(hào)件車吊住罐道梁，慢送 1 號(hào)件車，慢提 2 號(hào)件車，直至將罐道梁吊到兩端托架上，找正罐道梁，安裝連接螺栓，如圖 3、4 所示。

圖3 副井折頁平臺(tái)布置

2.5 罐道更換

圖4 穩(wěn)車及井筒吊點(diǎn)布置

(1) 拆除罐籠頂?shù)恼垌摫P，在罐頂安裝操作平臺(tái)2 套，位置如圖 5 所示。1.2 號(hào)吊件穩(wěn)車 2.北溝箕斗 3.2 號(hào)機(jī)械信號(hào) 4.南溝箕斗 5.1 號(hào)吊件穩(wěn)車 6.吊風(fēng)管和電纜穩(wěn)車 7.1 號(hào)機(jī)械信號(hào) 8.西溝罐籠 9.東溝罐籠

圖5 罐道更換示意

(2) 用專用板卡纜在首繩上卡好，在卡纜上提前焊接好吊點(diǎn)，懸掛繩扣 2 條，作為罐道吊運(yùn)繩扣。

(3) 起吊罐道，將罐道與吊運(yùn)繩扣連接好后，緩慢提升罐籠，罐道下端用調(diào)度絞車?yán)o，隨著罐籠的提升緩慢松調(diào)度絞車，將罐道吊進(jìn)井筒，速度不超過0.5 m/s。

(4) 將罐籠送至需要更換罐道位置，在上道頭的上層梁懸掛 2 t 手拉葫蘆，在舊罐道上道頭用氣割加工起吊孔，用手拉葫蘆吊好舊罐道。

(5) 施工人員由上往下拆除舊罐道螺栓，將舊罐道上道頭與主繩上的吊運(yùn)繩扣連接，松手拉葫蘆，將舊罐道送至吊運(yùn)繩扣受力為止，拆除手拉葫蘆與舊罐道連接。

(6) 將手拉葫蘆與新罐道上道頭連接，操作手拉葫蘆至新道吊運(yùn)繩扣不受力為止。調(diào)整新罐道位置，使新道上下道頭與舊道頭接口符合規(guī)范要求。

(7) 由下至上安裝罐道螺栓。

(8) 罐籠吊運(yùn)舊道上井，利用上井口調(diào)度絞車牽出舊道，運(yùn)至指定存放地點(diǎn)。罐道更換用平臺(tái)如圖 6所示。

圖6 罐道更換用平臺(tái)

3 新工藝的優(yōu)點(diǎn)

(1) 在單繩纏繞式提升系統(tǒng)井筒裝備更換過程中，利用永久提升機(jī)取代臨時(shí)提升機(jī)懸掛吊架在井筒內(nèi)施工，設(shè)計(jì)符合要求的井口固定盤及井口門，施工用的物料、人員隨吊架一同入井，避免井筒吊運(yùn)，提高了施工安全性。

(2) 該工藝簡(jiǎn)單，降低了施工投入，減少了工作量，減少了人員，提高了施工效率，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，增加了利潤(rùn)率。

(3) 在摩擦式提升系統(tǒng)中進(jìn)行井筒裝備更換，罐籠、箕斗等提升容器的拆除和安裝工藝復(fù)雜，不便拆除，無法將吊架作為工作平臺(tái)，在罐籠頂部加裝 1 個(gè)折頁平臺(tái)并加裝欄桿等安全設(shè)施作為施工操作平臺(tái)。用提升繩的卡繩扣吊運(yùn)構(gòu)件，更換構(gòu)件隨施工人員同時(shí)上下井。

4 結(jié)語

利用礦井永久提升系統(tǒng)更換井筒裝備技術(shù)，與傳統(tǒng)的井筒裝備施工方法相比，不需要重新布置臨時(shí)提升機(jī)[3]，減少了施工準(zhǔn)備工程量，縮短了準(zhǔn)備工期；優(yōu)化了勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)、機(jī)具材料配置及施工工序，降低了施工費(fèi)用；施工人員與材料等同時(shí)上下井，避免了井筒內(nèi)的平行作業(yè)，提高了施工安全性。該技術(shù)在開灤荊各莊礦主井罐道的更換、唐山礦 3 號(hào)井排水管路更換、范各莊礦混合井罐道及罐道梁更換等工程中得到了成功應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有良好的推廣價(jià)值。