金礦主井井筒裝備施工安裝方案研究

摘 要：金礦的有效開(kāi)采與資源的合理利用，離不開(kāi)主井井筒裝備的精確施工與安裝。為此，提出一套針對(duì)金礦主井井筒裝備施工安裝的綜合方案，以期達(dá)到提高施工效率、確保作業(yè)安全和降低成本的目的。首先對(duì)某金礦主井井筒裝備施工安裝技術(shù)進(jìn)行了全面梳理和評(píng)估，識(shí)別出當(dāng)前施工過(guò)程中存在的主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)；其次在此現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上確定了施工方案；最后結(jié)合實(shí)際工程案例，提出了一系列創(chuàng)新的施工技術(shù)和管理措施。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程表明，所提金礦主井井筒裝備施工安裝方案對(duì)于指導(dǎo)實(shí)際工程施工具有重要的參考價(jià)值，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供了新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：金礦主井；井筒裝備；天輪吊裝；天輪平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD262? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）10-0088-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.10.022

0? ? 引言

在礦業(yè)領(lǐng)域，金礦的開(kāi)采是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過(guò)程，它不僅涉及地質(zhì)勘探、礦物提取和資源管理，還涉及一系列工程技術(shù)問(wèn)題，尤其是主井井筒的裝備施工安裝[1-3]。主井井筒作為礦山垂直運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ溃浒踩?、高效的裝備施工安裝直接關(guān)系到整個(gè)礦山的生產(chǎn)效率和工人的安全。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和礦業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代金礦的需求[4-5]。文獻(xiàn)[6-7]采用最新的科學(xué)研究方法和技術(shù)手段，結(jié)合實(shí)際案例分析，對(duì)比不同的施工方案，以期找到最適合當(dāng)前金礦主井井筒裝備施工的方案。為探討金礦主井井筒裝備施工安裝的最佳實(shí)踐，分析現(xiàn)有的施工技術(shù)和方法，提出創(chuàng)新的解決方案，以提高施工效率，確保施工安全，同時(shí)考慮成本效益，本文提出了一套針對(duì)金礦主井井筒裝備施工安裝的綜合方案，以期為金礦企業(yè)提供一個(gè)科學(xué)、合理、高效的主井井筒裝備施工安裝方案，為礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量，同時(shí)也為相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員提供參考和借鑒，推動(dòng)礦業(yè)工程技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新。

1? ? 施工工程概況

某金礦主井井架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式為L(zhǎng)-A型鋼井架，總重量1 675 t，總高度88.163 m。其中第四層為下天輪平臺(tái)（標(biāo)高68.263 m），第五層為上天輪平臺(tái)（標(biāo)高77.263 m），提升天輪選用由某礦山機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的JKMD-6×8多繩摩擦式提升機(jī)天輪，首繩選用35 W×7-WSC-?50-1 960 MPa、L=1 870 m型鋼絲繩。因主井井架采用高空散裝法進(jìn)行安裝，故上下天輪利用井架豎立的一臺(tái)450 t和一臺(tái)500 t履帶吊車(chē)依次吊裝就位。為了安全、優(yōu)質(zhì)、快速地完成天輪施工任務(wù)，制定施工技術(shù)方案以供施工指導(dǎo)。

2? ? 施工方案確定

在確定金礦主井井筒裝備施工安裝方案時(shí)，需考慮天輪的組裝、吊裝和找正等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。天輪的組裝包括天輪軸承座安裝、限位楔鐵校正以及地腳螺栓力矩?cái)Q緊等步驟。天輪的吊裝需要根據(jù)實(shí)際重量選擇合適的鋼絲繩繩套，并進(jìn)行安全系數(shù)的計(jì)算。而天輪的找正則包括使用框式水平儀和測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校正，以確保天輪的軸向位置偏差和水平度符合設(shè)計(jì)要求。以上方案的確定將為金礦主井井筒裝備的施工安裝提供指導(dǎo)和保障。

2.1? ? 天輪的組裝

根據(jù)井架的施工工藝以及提升機(jī)天輪的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，該天輪到貨為散件，需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置組裝平臺(tái)，分別將兩組天輪組裝成整體后清洗、加油。具體施工方案包括利用現(xiàn)場(chǎng)制作的組裝平臺(tái)，依次將天輪組裝成整體，然后進(jìn)行清洗和加油。在組裝平臺(tái)內(nèi)側(cè)布置工字鋼，利用履帶吊車(chē)將天輪組裝到平臺(tái)上，最后進(jìn)行清洗和加油工作。整個(gè)過(guò)程需要嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行操作，以確保天輪的安裝質(zhì)量和安全性。

2.2? ? 天輪的吊裝

根據(jù)實(shí)施方案要求，利用一臺(tái)450 t履帶吊車(chē)先將天輪座下部底盤(pán)（軸承梁）吊裝就位，找正焊接完成后，再利用一臺(tái)450 t履帶吊車(chē)和一臺(tái)500 t履帶吊車(chē)將上下天輪（提升機(jī)天輪A、B）依次吊裝就位。這一步驟是整個(gè)安裝過(guò)程中非常關(guān)鍵的一環(huán)，需要嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行操作，確保天輪的安裝質(zhì)量和安全性。同時(shí)，需要注意吊裝過(guò)程中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，確保天輪的位置和角度符合設(shè)計(jì)要求，以保證提升機(jī)的正常運(yùn)行和安全使用。

2.3? ? 天輪的找正

天輪的找正工作需要利用框式水平儀、水準(zhǔn)儀、薄鍍鋅鐵皮、銅皮等相關(guān)工器具來(lái)完成。由于天輪的特殊性，現(xiàn)場(chǎng)組裝及安裝需要廠家派遣技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，以確保找正工作的準(zhǔn)確性和有效性。這些工具和技術(shù)人員的指導(dǎo)將有助于保證天輪的安裝質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而確保整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行和安全使用。

3? ? 施工方案實(shí)施

3.1? ? 天輪地面組裝用平臺(tái)安裝

根據(jù)該井架安裝工藝可知，天輪組裝時(shí)正值井架吊裝期間，待天輪安裝完成以后，再完善井架頂層和主副斜架側(cè)斜撐梁，故可利用主副連接橫梁G-51、G-52（截面尺寸1 500 mm×1 000 mm），共8件箱體?？紤]到組裝現(xiàn)場(chǎng)為矸石回填路面，故組裝時(shí)下部設(shè)置路基板，為保證組裝平臺(tái)整體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，在箱體與箱體間、箱體與路基板之間斷續(xù)焊接，天輪軸承座擺放采用工字鋼或鋼板加固處理。其中天輪地面組裝用平臺(tái)安裝示意圖如圖1所示。

3.2? ? 井架天輪地面組裝施工

待天輪進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后，利用現(xiàn)場(chǎng)制作的組裝平臺(tái)，分別將上下天輪組裝成整體，具體方法如下：首先在組裝平臺(tái)內(nèi)側(cè)布置2根32#工字鋼，間距為2 900 mm，如圖2所示，再利用一臺(tái)100 t履帶吊車(chē)將一片半固定輪和7片半游動(dòng)輪按照廠家提供的施工順序依次固定到組裝平臺(tái)上；然后利用一臺(tái)100 t履帶吊車(chē)將天輪主軸（連同軸承座）吊裝至組裝平臺(tái)上，最后再將上部的半游動(dòng)（固定）輪依次與下部的半游動(dòng)（固定）輪連接，同時(shí)將所有的連接螺栓、固定銷(xiāo)等安裝完成，上下部分半游動(dòng)（固定）輪組裝前需先進(jìn)行清洗。

3.3? ? 天輪軸承座和銅瓦加油

在天輪組裝完成后，需要對(duì)每個(gè)天輪軸承座和銅瓦進(jìn)行加油，具體的加油量為每個(gè)軸承座加注二硫化鉬鋰基脂20 L，每組銅瓦加注二硫化鉬鋰基脂20 L和一定比例的機(jī)械油（7：3配比）。這樣可以有效減少天輪的摩擦和磨損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。加油完成后，需要進(jìn)行檢查，確保每個(gè)部位都得到了充分的潤(rùn)滑，以保證天輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全使用。

3.4? ? 測(cè)量放線(xiàn)

待井架上下天輪平臺(tái)安裝完成以后，需要利用全站儀將井筒十字中心線(xiàn)投射到上下天輪平臺(tái)處，并布置好找正用的大線(xiàn)。因?yàn)樘燧喌陌惭b位置需要精確符合設(shè)計(jì)要求，所以必須進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和放線(xiàn)工作。通過(guò)全站儀的投射和大線(xiàn)的布置，可以確保天輪的位置和軸承梁的安裝都符合設(shè)計(jì)要求，從而保證整個(gè)裝備的施工質(zhì)量和安全性。其中下天輪平臺(tái)示意圖如圖3所示。

3.5? ? 軸承梁（天輪座下部底盤(pán)）吊裝及安裝

在天輪吊裝前，需將軸承梁吊裝就位，找正并焊接完成。根據(jù)廠家提供的圖紙可知，軸承梁總重3 320 kg，則吊車(chē)實(shí)際受力F=（3 320/1 000）×9.8×1.1≈35.8 kN，吊裝時(shí)選用一臺(tái)450 t吊車(chē)依次將4組軸承梁吊裝就位，吊裝高度為68 m和77 m。查450 t履帶吊車(chē)性能參數(shù)可知，吊車(chē)回轉(zhuǎn)半徑38 m，吊車(chē)臂長(zhǎng)102 m，吊車(chē)額定載重為91 t，滿(mǎn)足要求。

3.5.1? ? 軸承梁（天輪座下部底盤(pán)）找正

首先利用提前布置的大線(xiàn)和千斤頂，將軸承梁吊裝就位，然后利用水準(zhǔn)儀和框式水平儀將其找平，找平時(shí)選用2 mm或4 mm的薄鋼板進(jìn)行襯墊。因?yàn)樘燧喌钠秸戎苯佑绊懙秸麄€(gè)設(shè)備的安裝質(zhì)量和穩(wěn)定性，通過(guò)精確的找平和襯墊，可以確保天輪的安裝位置準(zhǔn)確無(wú)誤，為后續(xù)的施工工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.5.2? ? 軸承梁的焊接防變形措施

待軸承梁找正完成，正式開(kāi)焊前，需對(duì)軸承梁采取防變形措施，確保軸承梁在焊接完成以后不會(huì)發(fā)生變形，具體措施為：焊接前，每隔300 mm左右布置一組豎向筋板，筋板規(guī)格為16 mm×180 mm×80 mm，筋板焊接完后方可焊接軸承梁四周焊縫，焊接過(guò)程中采用2名技術(shù)相當(dāng)?shù)暮腹?，同時(shí)同方向同速率進(jìn)行焊接。這些措施旨在確保軸承梁在焊接完成后不會(huì)發(fā)生變形，從而保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.6? ? 天輪吊裝及安裝

在天輪吊裝及安裝階段，首先需要利用一臺(tái)450 t履帶吊車(chē)和一臺(tái)500 t履帶吊車(chē)依次將上下天輪吊裝就位，如圖4所示。根據(jù)計(jì)算可知單組天輪總重為120 t，因此單臺(tái)吊車(chē)實(shí)際受力F=120×9.8×1.1×1.25/2=

808.5 kN，查閱450 t履帶吊車(chē)起重性能參數(shù)可知，后配重160 t，中央壓重40 t，超起配重0～230 t，超起半徑14 m，吊車(chē)回轉(zhuǎn)半徑38 m，臂長(zhǎng)102 m，吊車(chē)額定載重91 t，滿(mǎn)足要求。此狀態(tài)下500 t履帶吊車(chē)額定載重為101 t，故滿(mǎn)足要求。

此外，在吊裝過(guò)程中，需要校核吊裝鎖具的強(qiáng)度，包括半游動(dòng)（固定）天輪吊裝用吊帶、天輪軸吊裝用鋼絲繩繩套以及天輪吊裝用鋼絲繩繩套的校核。吊裝完成后，還需要進(jìn)行天輪找正工作，包括天輪水平度的檢查和校正、天輪軸承座限位楔鐵的安裝。

3.7? ? 吊裝鎖具強(qiáng)度校核

3.7.1? ? 半游動(dòng)（固定）天輪吊裝用吊帶校核

根據(jù)計(jì)算可知，單個(gè)半游動(dòng)（固定）天輪實(shí)際重量為4 565 kg，吊裝時(shí)選用2副10 t吊帶進(jìn)行吊裝（長(zhǎng)度8 m），吊帶滿(mǎn)足吊裝要求。這樣的吊裝方案可以確保天輪的安全吊裝和安裝，同時(shí)符合設(shè)計(jì)要求，保證了施工的質(zhì)量和安全性。在實(shí)際操作中，需要嚴(yán)格按照這一方案進(jìn)行操作，以確保天輪的順利安裝和使用。

3.7.2? ? 天輪軸吊裝用鋼絲繩繩套校核

根據(jù)計(jì)算可知，天輪軸實(shí)際重量38 690 kg，則鋼絲繩實(shí)際受力F=（38 690/1 000）×9.8×1.1≈417 kN。吊裝時(shí)選用2根6×37-1770-?60 mm鋼絲繩繩套，長(zhǎng)度16 m，雙頭使用。查鋼絲繩力學(xué)性能參數(shù)可知6×37-1770-?60 mm鋼絲繩破斷拉力1 880 kN，則安全系數(shù)n=（1 880/417）×4≈18.0>6，符合要求。這表明所選用的鋼絲繩繩套在吊裝天輪軸時(shí)具有足夠的安全性能，能夠滿(mǎn)足實(shí)際吊裝需求。

3.7.3? ? 天輪吊裝用鋼絲繩繩套校核

根據(jù)計(jì)算可知，天輪實(shí)際重量120 t，則鋼絲繩實(shí)際受力F=120×9.8×1.1=1 293.6 kN。吊裝時(shí)選用2根6×37-1770-?100 mm鋼絲繩繩套，長(zhǎng)度16 m，雙頭使用。查鋼絲繩力學(xué)性能參數(shù)可知6×37-1770-

?100 mm鋼絲繩破斷拉力5 120 kN，則安全系數(shù)n=

（5 120/1 293.6）×4≈15.8>6，符合要求。

3.8? ? 天輪找正

待天輪就位以后，需利用提前布置的大線(xiàn)和框式水平儀進(jìn)行天輪安裝找正工作。在天輪軸承座與天輪底座板間夾墊0.2～0.5 mm的鍍鋅鐵皮（或銅皮）進(jìn)行天輪的找正，通過(guò)調(diào)節(jié)鍍鋅鐵皮的厚度校正天輪的水平度。進(jìn)行天輪定位找正時(shí)側(cè)向頂移天輪軸承座的方法有油壓千斤頂頂移法和螺栓卡具頂移法兩種方法。

在天輪找正過(guò)程中，油壓千斤頂頂移法（圖5）是一種常用的方法。首先需要在天輪軸承座上方設(shè)置油壓千斤頂，通過(guò)控制油壓千斤頂?shù)纳祦?lái)實(shí)現(xiàn)天輪的頂移。在頂移的過(guò)程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況進(jìn)行精確調(diào)整，確保天輪的水平度和軸向位置偏差符合要求。同時(shí)，需要注意油壓千斤頂?shù)氖褂冒踩?，確保操作人員的安全和設(shè)備的穩(wěn)定性。通過(guò)油壓千斤頂頂移法，可以有效實(shí)現(xiàn)天輪的精確找正，保證安裝質(zhì)量的達(dá)標(biāo)。

螺栓卡具頂移法（圖6）是一種用于調(diào)整天輪軸承座位置的方法。在安裝過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整螺栓卡具的位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天輪軸承座的微調(diào)。具體操作是：利用螺栓卡具對(duì)軸承座進(jìn)行頂移，以達(dá)到校正天輪位置偏差及水平度的目的。這種方法可以確保天輪安裝的精度和穩(wěn)定性，從而保證提升機(jī)的正常運(yùn)行和安全使用。

3.8.1? ? 天輪水平度的檢查和校正

在天輪安裝完成后，需要使用框式水平儀和固定的測(cè)量點(diǎn)來(lái)檢查天輪的水平度。首先打開(kāi)天輪軸承座端蓋，使用鋼板尺測(cè)量天輪軸承斷面與軸承座的平行度，以精確校正天輪的軸向位置偏差及水平度。校正完畢后，按照設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)定力矩?cái)Q緊地腳螺栓，確保天輪的水平度符合設(shè)計(jì)要求。這一步驟非常重要，因?yàn)樘燧喌乃蕉戎苯佑绊懙教嵘龣C(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

3.8.2? ? 天輪軸承座限位楔鐵的安裝

天輪軸承座限位楔鐵的安裝是在天輪安裝完畢并校正符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行的重要步驟。在安裝限位楔鐵時(shí)，需要確保其位置準(zhǔn)確，以保證天輪的穩(wěn)定性和安全性。安裝過(guò)程中需要使用專(zhuān)業(yè)工具和設(shè)備，確保楔鐵的牢固性和穩(wěn)定性。安裝完成后，需要進(jìn)行檢驗(yàn)和確認(rèn)，以確保限位楔鐵的安裝符合設(shè)計(jì)要求，為天輪的正常運(yùn)行提供保障。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)金礦主井井筒裝備施工安裝進(jìn)行深入探討和分析，在天輪安裝、吊裝、找正等方面提出了詳細(xì)的施工方案，并對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行了計(jì)算和校核，確保了施工的安全性和可行性。同時(shí)，也對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并提出了解決方案，為實(shí)際施工提供了重要的參考依據(jù)。本文可為金礦主井井筒裝備施工安裝方案的制定和實(shí)施提供有益的指導(dǎo)，為金礦生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供保障。

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收稿日期：2024-01-29

作者簡(jiǎn)介：汪志浩（1986—），男，江西上饒人，工程師，研究方向：煤礦機(jī)電安裝。