礦井臨時(shí)改絞轉(zhuǎn)換期間主井水平提升設(shè)施設(shè)計(jì)應(yīng)用

張品峰

（中煤第七十一工程處有限責(zé)任公司，安徽 宿州 234000）

1 工程背景

內(nèi)蒙古烏審旗兗煤鄂爾多斯能化有限公司營(yíng)盤(pán)壕煤礦主井、副井及回風(fēng)立井于2012 年開(kāi)工建設(shè)，全深凍結(jié)法施工，井筒設(shè)計(jì)為全深雙層鋼筋砼壁支護(hù)。主井井筒凈直徑9.4 m，井深849.5 m，回風(fēng)立井井筒凈直徑7.5 m，井深757 m。根據(jù)井筒施工進(jìn)展情況，預(yù)計(jì)主、副、回風(fēng)立井將于2014 年12 月、11 月、8 月掘砌施工完成。結(jié)合礦井整體建設(shè)計(jì)劃，擬下一步先將主井和回風(fēng)立井井下貫通，而后主井接續(xù)施工井塔工程和永久裝備，回風(fēng)立井實(shí)施箕斗罐籠混合臨時(shí)改絞，利用回風(fēng)立井施工礦建二期工程，副井則在盲井條件下直接實(shí)施永久裝備。

該礦井整體建設(shè)工程后續(xù)施工規(guī)劃中需考慮以下因素：

（1）為保證主井工程連續(xù)施工，在2014 年冬季來(lái)臨前先施工井塔樁基，待氣溫轉(zhuǎn)暖后再繼續(xù)施工井塔，可避開(kāi)西部地區(qū)冬季氣候影響，實(shí)現(xiàn)礦建工程工期的優(yōu)化。但主井井筒凍結(jié)段尚未解凍，無(wú)法立即對(duì)井壁實(shí)施注漿，而待井筒化凍后地層對(duì)井壁甚至井塔的影響無(wú)法預(yù)測(cè)，且屆時(shí)實(shí)施壁后注漿難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。因此，需設(shè)計(jì)主井臨時(shí)提升系統(tǒng)用于井壁夾層注漿施工。

（2）回風(fēng)立井掘砌到底后，先施工與主井短路貫通的巷道，以及臨時(shí)改絞所需的措施工程，預(yù)計(jì)2015 年3 月可實(shí)施臨時(shí)改絞。改絞工程量大，工期較長(zhǎng)，改絞施工期間若主井井筒鑿井系統(tǒng)已經(jīng)拆除，則人員再無(wú)下井通道，無(wú)法實(shí)施井下臨時(shí)排水和通風(fēng)，造成安全風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)研究后，必須采取措施解決主井土、安工程與井壁注漿施工的矛盾，且在主井與回風(fēng)立井井下已經(jīng)貫通的情況下，該措施應(yīng)能夠同時(shí)解決回風(fēng)立井臨時(shí)改絞期間人員隨時(shí)上下井的問(wèn)題。因此，實(shí)施了礦井臨時(shí)改絞轉(zhuǎn)換期間主井水平提升設(shè)施設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 方案設(shè)計(jì)思路

主井井筒內(nèi)壁套砌完成后，以鑿井吊盤(pán)為操作平臺(tái)，在井筒0～ -17.5 m 段布置井壁固定鋼梯，在-17.5 m 水平安裝一層臨時(shí)封口盤(pán)。將鑿井吊盤(pán)臨時(shí)懸吊在該封口盤(pán)下，懸吊繩與吊盤(pán)脫鉤，一并回收井筒內(nèi)其它所有懸吊管線→拆除大部分鑿井設(shè)施，保留副鉤JK-3.5×/20 型提升機(jī)、懸吊鑿井吊盤(pán)的JZ-25/1300 型穩(wěn)車(chē)4 臺(tái)、安全梯穩(wěn)車(chē)。拆除Ⅵ型鑿井井架，將天輪平臺(tái)框梁結(jié)構(gòu)臨時(shí)放置在井口旁側(cè)→將井口交給土建施工單位。施工主井永久鎖口，期間根據(jù)臨時(shí)提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)在鎖口預(yù)埋鋼件→將天輪平臺(tái)框梁結(jié)構(gòu)坐落在永久鎖口上，用預(yù)埋鋼件固定框梁，在框梁上重新布置簡(jiǎn)易提升懸吊天輪平臺(tái)，采用鋼板封閉平臺(tái)，設(shè)置護(hù)欄和人員出入口→將留用穩(wěn)車(chē)鋼絲繩引過(guò)天輪平臺(tái)，投放到-17.5 m水平重新連接懸吊吊盤(pán)，拆除生根在平臺(tái)上的臨時(shí)懸吊繩，下放吊盤(pán)到尾繩更換硐室水平，通訊信號(hào)及監(jiān)控等其它線纜跟隨下放，分別在-17.5 m 平臺(tái)和井下連接處巷道內(nèi)設(shè)值班崗位。

在拆除大部分鑿井設(shè)施后，土建施工單位即進(jìn)場(chǎng)穿插平行作業(yè)，施工樁基和永久鎖口。提升系統(tǒng)布置如圖1 所示。

圖1 提升系統(tǒng)總體布置圖

2.2 系統(tǒng)實(shí)施目標(biāo)

此臨時(shí)提升設(shè)備能夠讓出主井井口施工場(chǎng)地，確保樁基及井塔基礎(chǔ)等土建工程施工，同時(shí)也可以用于主井井壁注漿施工，且注漿施工不中斷井塔土建工程施工。另外，開(kāi)辟一個(gè)輔助上下井通道，確?；仫L(fēng)立井進(jìn)行改絞期間，能夠上下人員、設(shè)備構(gòu)件、物料，增加一個(gè)安全出口。

2.3 系統(tǒng)實(shí)施要點(diǎn)

（1）布置臨時(shí)提升系統(tǒng)時(shí)，地面提升懸吊設(shè)備要全部布置在土建工程基坑開(kāi)挖、井塔立體施工范圍以外，并提前落實(shí)解決提升懸吊繩避讓施工設(shè)備、穿過(guò)施工平臺(tái)、穿過(guò)井塔結(jié)構(gòu)等問(wèn)題，采取醒目標(biāo)識(shí)和護(hù)繩等安全防護(hù)措施。

（2）要求編排安全、高效的施工工序，確保井架天輪平臺(tái)框梁（60 t）布置在鎖口上時(shí)砼強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，合理制定0～ -17.5 m 水平段天輪平臺(tái)安裝、壁梯安裝、-17.5 m 水平平臺(tái)安裝、吊盤(pán)奪鉤懸掛及恢復(fù)穩(wěn)車(chē)懸吊等節(jié)點(diǎn)順序，組織快速施工。

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提升及懸吊繩均為水平牽引懸吊，提升繩仰角2.76°，與普通鑿井提升懸吊布置有著顯著的差異。方案設(shè)計(jì)時(shí)深入研究并嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》等國(guó)家和行業(yè)相關(guān)法規(guī)、規(guī)范要求，驗(yàn)證提升懸吊荷載、平臺(tái)和天輪受力等情況，在此基礎(chǔ)上明確規(guī)定了系統(tǒng)工作使用范圍、提升懸吊技術(shù)要求，針對(duì)系統(tǒng)提升運(yùn)輸、把鉤信號(hào)、防墜等方面專(zhuān)門(mén)制定操作規(guī)程和管理制度，確保系統(tǒng)應(yīng)用安全。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

主井井筒比原先預(yù)計(jì)時(shí)間提前掘砌到底，主井臨時(shí)提升系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)間為2014 年10 月至2015年6 月。臨時(shí)提升系統(tǒng)在以下具體工程施工中得到了有效應(yīng)用。

3.1 主井井塔工程及井壁注漿施工

自2014 年10 月始，主井鑿井系統(tǒng)具備拆除條件，礦建施工單位拆除部分鑿井設(shè)施，為土建工程騰出了工廣場(chǎng)地，土建施工單位進(jìn)場(chǎng)與礦建施工單位穿插平行作業(yè)。臨時(shí)提升系統(tǒng)安裝期間，井塔樁基和永久鎖口工程同時(shí)施工。系統(tǒng)投入運(yùn)行期間，土建實(shí)施了場(chǎng)地開(kāi)挖、破樁頭、坑底基礎(chǔ)施工。2015 年土建復(fù)工后開(kāi)始從坑底向上施工井塔，回填基坑，將臨時(shí)提升系統(tǒng)井口部分包容在井塔之內(nèi)。井筒化凍后，地面繼續(xù)施工井塔，井筒中利用臨時(shí)提升系統(tǒng)從下向上實(shí)施井壁注漿，鑿井吊盤(pán)從井底回到井口。

3.2 巷道硐室工程施工維護(hù)

回風(fēng)立井箕斗罐籠混合臨時(shí)改絞系統(tǒng)生產(chǎn)能力是傳統(tǒng)臨時(shí)改絞系統(tǒng)的2～3 倍，可承擔(dān)的掘進(jìn)工作面多，因此系統(tǒng)所需要的供電、排水、運(yùn)輸路線等巷道硐室措施工程比較復(fù)雜。利用主井臨時(shí)提升系統(tǒng)把部分措施工程施工完畢，并在改絞期間檢查，為后續(xù)工程的順利施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在回風(fēng)立井改絞施工期間，人員、設(shè)備、材料均通過(guò)主井臨時(shí)提升系統(tǒng)上下井。

3.3 回風(fēng)立井臨時(shí)改絞施工

2015 年回風(fēng)立井實(shí)施臨時(shí)改絞，拆除了鑿井系統(tǒng)，回風(fēng)立井不再提升運(yùn)行。臨時(shí)改絞期間充分利用了設(shè)計(jì)的主井臨時(shí)提升系統(tǒng)，組織下放皮帶機(jī)、排水泵、變配電設(shè)備及其它施工裝備，人員到井下平行作業(yè)，完成了供電、排水系統(tǒng)及機(jī)械化配套施工作業(yè)線等大量安裝工程，顯著加快了臨時(shí)改絞施工速度，并使臨時(shí)改絞完成后立即具備了多頭安全快速掘進(jìn)施工的條件。

4 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

由于北方高寒地區(qū)對(duì)井塔土建施工的季節(jié)限制等因素，原預(yù)計(jì)最終主井于2017 年2 月才能投入試生產(chǎn)。通過(guò)實(shí)施本方案，主井永久系統(tǒng)于2016年6 月底實(shí)現(xiàn)礦井試生產(chǎn)，建井工期整整提前了8個(gè)月。

4.2 社會(huì)效益

本方案的實(shí)施解決了主井礦建工序和土、安工程的矛盾，優(yōu)化了主井建設(shè)中各單位工程間的工序安排，提高了平行施工水平，加快了礦建工程整體進(jìn)度。本系統(tǒng)方案為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，項(xiàng)目的成功實(shí)施具有很高的參考價(jià)值。