礦山箱型鋼井架起立安裝技術(shù)研究與應(yīng)用

岳廣義

(平煤神馬建工集團(tuán)有限公司安裝處，河南省平頂山市，467000)

井架起立是礦山立井提升系統(tǒng)安裝工程中一項關(guān)鍵的單位工程，由于其施工技術(shù)難度大且安全風(fēng)險高，因此在礦井工程建設(shè)中處于重要施工地位。20世紀(jì)80年代以來，在大中型礦井立井提升系統(tǒng)的建設(shè)中，逐漸淘汰了造價高、占用井口工期較長的鋼筋混凝土框結(jié)構(gòu)井塔，廣泛采用了投資少且工期短的箱型鋼結(jié)構(gòu)井架，因此，如何實現(xiàn)箱型鋼井架快速安全起立成了施工單位必須解決的重要課題。本文介紹了在施工場地狹小、常用的單桅桿和雙桅桿不具備安裝條件以及僅用大噸位輪式起重機(jī)滿足不了技術(shù)要求的情況下起立安裝箱型鋼井架的施工技術(shù)及應(yīng)用。

1 工程概況

義馬煤業(yè) (集團(tuán))孟津煤礦主井井架起立安裝工程主要技術(shù)參數(shù)為:井架為櫓式鋼井架，分為立架和斜架兩部分，立架部分為桁架式鋼結(jié)構(gòu)，斜架部分為斜雙柱框架式鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件為焊接封閉箱型斷面，井架總重約為326t、井架全高為55.7m，其中立架圖紙設(shè)計重量為96t、高度為40.4m、重心位置為26.8m，斜架圖紙設(shè)計重量為226t、斜架長度為58.9m、其重心位置為33.5m。其井架技術(shù)特征如下:

(1)提升機(jī)。1臺落地式多繩提升機(jī)，直徑為3.5m的天輪兩組，鋼絲繩最大靜張力為470kN，每組鋼絲繩破斷力為818×4＝3272kN，提升速度V＝11.728m／s，加速度a＝0.75m／s2。

(2)提升容器。12t四繩箕斗。

(3)施工場地條件。主井絞車房等建筑物已建成，井架左右空間狹小，無法布置桅桿攬風(fēng)繩，由于斜架重量較大，使用大噸位輪式起重機(jī)不能將井架的斜架吊裝到位。

2 施工技術(shù)工藝的研究制定

為了保質(zhì)保量快速安全地完成井架起立的安裝，根據(jù)施工的場地條件和井架結(jié)構(gòu)質(zhì)量，結(jié)合現(xiàn)場建筑物情況，確定了起立安裝該井架的技術(shù)工藝。

2.1 井架組裝

首先在井架斜架安裝位置準(zhǔn)確布置一組鉸鏈，作為斜架翻轉(zhuǎn)起立的支撐點和軸心，然后將井架斜架以鉸鏈為基準(zhǔn)點沿安裝中心完成水平組裝，將斜架腿部、鉸鏈和斜架基礎(chǔ)相連，在斜架側(cè)前方完成井架的立架水平組裝。

2.2 臨時設(shè)施布置

在井架中心線絞車房后面布置兩基承重能力為120t的混凝土地錨，安裝4臺16t鑿井絞車，布置一套滑輪組作為起立井架的主纜風(fēng)繩兼做主提升繩。

2.3 斜架起立

使用大噸位輪式起重機(jī)將井架的斜架起立到與水平夾角55°，然后用布置在井架正后方一套主溜繩兼做主提升繩將井架拉到預(yù)定角度 (與水平夾角75°)。大噸位起重機(jī)配合主溜繩起立井架示意圖如圖1所示。

圖1 大噸位起重機(jī)配合主溜繩起立井架示意圖

2.4 立架起立

斜架起立后利用3臺大噸位起重機(jī)將立架吊裝到位。

2.5 井架合攏、找正、安裝

井架吊裝到位后，將井架按照技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求調(diào)整到預(yù)定位置，并進(jìn)行立架與井口板梁、立架與斜架聯(lián)接安裝。

3 項目實施

3.1 項目實施前的準(zhǔn)備工作

3.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

首先對施工場地和絞車房進(jìn)行測量，初步確定主溜繩錨樁位置和大噸位輪式起重機(jī)站位，初選斜架和立架的各吊點位置，經(jīng)受力分析并進(jìn)行優(yōu)化，計算出使用大噸位輪式起重機(jī)起立斜架的最佳角度(按照要求，必須滿足主溜繩受力繼續(xù)起立斜架時主溜繩高度高于絞車房的高度)，選擇確定輪式起重機(jī)、主溜繩錨樁、提升用鑿井絞車、滑輪組和吊耳等設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和安裝位置。

3.1.2 施工進(jìn)場前準(zhǔn)備

(1)場地平整。按照井架組裝所需尺寸、井架構(gòu)件、臨時設(shè)備進(jìn)場通道、輪式起重機(jī)進(jìn)場通道等進(jìn)行場地平整，輪式起重機(jī)站位要進(jìn)行特別壓實填平。

(2)鉸鏈安裝。與土建配合在制作斜架基礎(chǔ)時，將翻轉(zhuǎn)起立斜架用的鉸鏈基礎(chǔ)同時完成，基礎(chǔ)澆筑前把鉸鏈埋入件找正并固定，待鉸鏈埋入件與混凝土凝固程度達(dá)到要求后，敷設(shè)翻轉(zhuǎn)鉸鏈。

(3)設(shè)備、機(jī)具準(zhǔn)備。按照技術(shù)方案的要求，準(zhǔn)備符合要求的4臺16t鑿井絞車、2臺500t輪式起重機(jī)、1臺300t輪式起重機(jī)、構(gòu)成主溜繩(兼做提升繩)的鋼絲繩、滑輪組及其他所需機(jī)具和材料。

(4)吊具探傷及破斷力試驗。每個卡環(huán)、滑車、吊耳銷軸均要進(jìn)行金屬無損探傷，自制吊耳及鉸鏈與構(gòu)件焊接位置均要進(jìn)行焊縫探傷檢查，吊裝用鋼絲繩和提升繩均要進(jìn)行鋼絲繩破斷力試驗，符合強(qiáng)度要求后方可使用。

3.2 井架組裝和臨時設(shè)備設(shè)施布置

3.2.1 井架組裝

將主斜架在井架永久位置的正投影方向完成水平組裝，并將斜架兩腿根部與翻轉(zhuǎn)鉸鏈按預(yù)設(shè)尺寸焊接，副斜架在主斜架側(cè)前方完成水平組裝。

3.2.2 井架上吊點布置

分別在斜架構(gòu)件G103正及G103反水平組裝時的上部焊設(shè)4個80t的起重吊耳 (吊耳孔中心距斜架底腳35m)作為起重機(jī)吊裝點，穿設(shè)6×37＋1-1520-φ60鋼絲繩扣作為輪式起重機(jī)的吊裝井架的繩扣。分別在斜架構(gòu)件G105正及G105反水平組裝時的上部焊設(shè)6個80t的起重吊耳，其中2個作為300t輪式起重機(jī)的吊裝點，4個作為鑿井絞車起立斜架的吊裝點并掛設(shè)H50×2D滑輪。

3.2.3 提升設(shè)施布置

在地錨上設(shè)置的起重吊耳上分別掛設(shè)H50×2D滑車組及H32×1D滑車，分別在1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車上纏繞6×37＋1-1667-φ32.5鋼絲繩950m，然后將鋼絲繩和井架、地錨上的滑輪穿繞成滑輪組。考慮到鋼絲繩要跨越主井絞車房，在鋼絲繩穿設(shè)時直接在主井絞車房頂部進(jìn)行穿設(shè)，并在絞車房棱角位置設(shè)置護(hù)繩裝置。

3.2.4 輪式起重機(jī)布置

3臺起重機(jī)分別按照平面布置位置的設(shè)計站立斜架兩側(cè)。孟津礦主井井架安裝平面布置示意圖如圖2所示。

圖2 孟津礦主井井架安裝平面布置示意圖

3.3 井架起立

各項準(zhǔn)備工作完成后，考慮到這種施工技術(shù)工藝的特點，為保證施工安全，整個起立過程應(yīng)不間斷進(jìn)行，利用一天的時間完成井架起立工作。上午9時輪式起重機(jī)就位并完成起吊的準(zhǔn)備工作，同時所有臨時設(shè)施準(zhǔn)備完成具備起立井架條件。下午13時斜架起立到預(yù)定位置，并完成立架起吊工作并進(jìn)行井架超平找正。

3.3.1 斜架吊裝

(1)同步啟動3臺輪式起重機(jī)進(jìn)行試吊，待斜架架體脫離組裝支撐架50～100mm后，停止起吊，靜止5min左右。仔細(xì)檢查輪式起重機(jī)受力情況和各個連接裝置的安全情況，確認(rèn)安全后，3臺輪式起重機(jī)再同時同步進(jìn)行起吊，在起吊過程中要在現(xiàn)場總指揮的指揮下保持各輪式起重機(jī)受力在預(yù)定范圍內(nèi)，并保持平衡并根據(jù)實際位置情況將起重機(jī)大臂向井筒方向旋轉(zhuǎn)。

(2)在利用輪式起重機(jī)起吊的同時，1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車司機(jī)根據(jù)總指揮的指揮，按預(yù)定方案逐步收緊主溜繩滑輪組鋼絲繩，當(dāng)斜架起升到與地面水平夾角為55°時輪式起重機(jī)停止起升。繼續(xù)利用1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車將吊滑輪組鋼絲繩收緊，直到全部張緊承受井架向前的傾斜重力后，4臺鑿井絞車同時停止提升，并檢查鑿井絞車、錨樁、滑輪組及各連接件安全無誤。

(3)300t及500t輪式起重機(jī)松鉤，并摘除吊裝繩扣。

(4)同時同步啟動1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車，將主井斜架起立到75°時停止提升，安裝斜架地腳螺栓并適當(dāng)緊固。

3.3.2 立架吊裝

(1)用起立斜架時使用的3臺輪式起重機(jī)將立架吊起平移到靠近井口的位置。

(2)改變輪式起重機(jī)吊點，用2臺500t輪式起重機(jī)分別吊立架頭部兩側(cè)，300t輪式起重機(jī)吊立架底部將立架吊離地面，采用空中翻轉(zhuǎn)的方法將立架樹立與地面垂直后，300t輪式起重機(jī)摘鉤。

(3)用2臺500t輪式起重機(jī)將立架平移到井口安裝位置并找正。

3.3.3 合攏操平找正

(1)立架找正后同時開動1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車使斜架與立架合攏。

(2)對井架進(jìn)行整體操平找正。

(3)聯(lián)接緊固立架底部與井口板梁的螺栓連接滑塊螺栓。

4 結(jié)語

該井架起立利用1d時間將準(zhǔn)備好的斜架和立架起立到位，做到了連續(xù)施工，避免了斜架長時間在空中等待立架的安全風(fēng)險，實踐證明，該安裝技術(shù)未發(fā)生任何安全質(zhì)量問題，探索出了一套在主井絞車房等周邊建筑物已建成、井架左右空間狹小、無法布置桅桿攬風(fēng)繩以及由于斜架重量較大無法使用大噸位輪式起重機(jī)將井架的斜架吊裝到位等情況下的安全可靠的井架起立安裝技術(shù)工藝。施工中總結(jié)的經(jīng)驗和要注意的要點如下:

(1)選擇的施工技術(shù)工藝要與現(xiàn)場條件相匹配，初選方案后還要逐步細(xì)化優(yōu)化，即做到安全可靠又要盡可能簡潔、操作方便。

(2)起立安裝過程中輪式起重機(jī)和主溜繩受力變化很大，受力計算復(fù)雜，各種狀態(tài)的受力計算分析都要求精準(zhǔn)并滿足安全系數(shù)的要求。

(3)輪式起重機(jī)司機(jī)和鑿井絞車司機(jī)等各崗位操作人員要高度協(xié)同作業(yè)，要事先進(jìn)行培訓(xùn)教育，將每一項任務(wù)都分解落實到人，做的崗位明確職責(zé)清楚，確保操作準(zhǔn)確可靠。

(4)所有進(jìn)場設(shè)備和材料必須性能良好，關(guān)鍵部件和關(guān)鍵材料必須經(jīng)過試驗或檢測。投入使用前進(jìn)行全面檢查。

(5)井架組裝位置尤其是立架組裝位置和輪式起重機(jī)站的位置要緊湊合理，在起立井架過程中輪式起重機(jī)盡量不移動位置，以確保施工聯(lián)系緊湊進(jìn)行。