唐懷勇（中煤第三建設(shè)建設(shè)集團(tuán)機(jī)電安裝工程有限責(zé)任公司,安徽 宿州 234001）

多種復(fù)雜因素條件下井筒裝備臨時(shí)掛裝的設(shè)計(jì)與施工

唐懷勇
（中煤第三建設(shè)建設(shè)集團(tuán)機(jī)電安裝工程有限責(zé)任公司,安徽 宿州 234001）

隨著煤礦現(xiàn)代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設(shè)計(jì)朝大型及超深井方向發(fā)展，井筒裝備的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出越來(lái)越復(fù)雜的趨勢(shì)，井筒裝備施工遇到的難題既存在外部因素又包括內(nèi)在因素。設(shè)計(jì)一套安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行、方案優(yōu)化的施工方案，對(duì)施工井筒裝備安裝至關(guān)重要。

多種復(fù)雜因素;井筒裝備;施工工藝流程;設(shè)計(jì)思路;方案

1 前言

隨著煤礦現(xiàn)代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設(shè)計(jì)朝大型及超深井方向發(fā)展，井筒裝備的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出越來(lái)越復(fù)雜的趨勢(shì)，尤其是雙系統(tǒng)提升復(fù)雜井筒裝備的出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、深度深。如何通過(guò)合理布置施工工藝流程，研究設(shè)計(jì)施工吊盤(pán)，合理配置井筒裝備臨時(shí)設(shè)施，優(yōu)化施工方案，減低施工成本入手，達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效施工井筒裝備的目的。本文以信湖煤礦副井雙系統(tǒng)千米深井井筒裝備施工為背景進(jìn)行探討，提出具體的解決方案。

2 工程概況

副井井筒直徑8.1m，井筒全深為1011.5m，井筒設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的提升系統(tǒng)，其中一套為寬罐籠配平衡錘，另一套為兩個(gè)同樣大的窄罐籠。

裝備有□200×200×10冷彎罐道及罐道梁、平衡錘懸臂托架；玻璃鋼復(fù)合材料梯子間；標(biāo)準(zhǔn)段層間距為4m。壓風(fēng)管Φ325×8一趟，灑水管Φ273×14一趟；排水管Φ325×（12、18、24）四趟；兩趟四根動(dòng)力電纜支架、一趟七根通信電纜支架、一趟八根通信電纜支架?？ü芰簽?米一卡，管座共計(jì)60個(gè)、托管梁共計(jì)30層。

3 問(wèn)題提出

（1）該井筒為雙系統(tǒng)提升，針對(duì)井筒標(biāo)準(zhǔn)段、井底金屬支持結(jié)構(gòu)、井底防撞梁、井底尾繩擋梁的不同平面結(jié)構(gòu)，吊盤(pán)主體框架結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)計(jì)以利于吊盤(pán)的分解和合并？

圖1 井筒標(biāo)準(zhǔn)平面布置圖

圖2 井底金屬支持結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖3 尾繩擋梁平面布置圖

（2）由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝備構(gòu)件多，從快速施工、保證安全、提高勞動(dòng)效率的角度，吊盤(pán)怎樣設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)多層平行作業(yè)？

（3）由于井底尾繩擋梁平面結(jié)構(gòu)不同于標(biāo)準(zhǔn)段及其他非標(biāo)斷面結(jié)構(gòu)，施工該層時(shí)吊盤(pán)應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)？

4 施工工藝流程

圖4

5 設(shè)計(jì)思路及方案

5.1 吊盤(pán)設(shè)計(jì)與布置方案

（1）標(biāo)準(zhǔn)段層間距為4m且罐道的長(zhǎng)度為12m，確定吊盤(pán)的層間距為4m。

（2）從上表中施工程序6、7、9、10的施工順序可得：第一、二層吊盤(pán)為方吊盤(pán)，第三、四層吊盤(pán)為圓吊盤(pán)，待施工井筒管路和敷設(shè)井筒電纜時(shí)，第三、四層吊盤(pán)解體成方吊盤(pán)，外形尺寸同第一、二層方吊盤(pán)。

（3）從井底尾繩擋梁裝置的平面結(jié)構(gòu)看，該層不同于正常的標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)段，從利于施工的角度，增加第五層簡(jiǎn)易方吊盤(pán)，安裝該層裝置后解體割除。

（4）吊盤(pán)的用途分配：第一層為方吊盤(pán)，主要作為奪料（包括罐道、罐道梁、管路等構(gòu)件）及掛道使用，上面布置打點(diǎn)信號(hào)裝置、視頻通訊信等裝置。第二層為方吊盤(pán)，主要作為方便掛道使用。第三層吊盤(pán)為主要施工平臺(tái)，主要安裝該層罐道梁、支座、電纜支架等構(gòu)件，在該層之間可以布置施工的工器具等。第四層為打眼平臺(tái)，主要為號(hào)眼、打眼作業(yè)，在該層之間可以布置電焊機(jī)平臺(tái)等。

（5）吊盤(pán)懸吊點(diǎn)的位置確定：一般布置在同一箕斗的中心線上，并根據(jù)下放吊桶的外形尺寸及吊盤(pán)上翻蓋門(mén)的尺寸合理確定吊盤(pán)的懸吊點(diǎn)。

（6）吊盤(pán)主體方框結(jié)構(gòu)采用槽鋼［16b組焊而成，站柱采用槽鋼［20，框架上鋪設(shè)厚δ5mm花紋鋼板，，站柱與方框采用螺栓固定并焊接成整體，一層至四層之間用鋼絲繩6×37-FC-Φ21.5mm作軟連接保護(hù)。吊盤(pán)的長(zhǎng)寬尺寸應(yīng)小于同一罐籠罐道間距且應(yīng)與井底非標(biāo)段橫梁間距相匹配。

（7）吊盤(pán)上臨時(shí)輔助設(shè)施的安裝：根據(jù)井筒平面圖，在吊盤(pán)上留出大線孔和罐道孔，一層至四層合理布置行人爬梯及護(hù)欄裝置。

（8）吊盤(pán)組裝時(shí)的注意事項(xiàng)：井口用工字鋼Ⅰ40b臨時(shí)蹬在封口，把加工好的吊盤(pán)從第五層到第一層依次放在井口工字鋼上，吊盤(pán)以外的孔洞用花紋鋼板蓋好。借助于內(nèi)齒輪小絞車(chē)把吊盤(pán)立柱從第一層穿過(guò)第五層吊盤(pán)，將立柱與吊盤(pán)用螺栓緊固牢靠。用4臺(tái)吊盤(pán)穩(wěn)車(chē)將組裝好的第一層吊盤(pán)拉起來(lái)，依次把其他吊盤(pán)與立柱組裝在一起，然后拆除井口工字鋼，花紋鋼板、把吊盤(pán)放到井筒中，調(diào)整好方向，再用工字鋼等把井口封上，并安裝吊盤(pán)組件，照明，爬梯，電焊機(jī)，開(kāi)關(guān)，通訊工具等。

圖5 方吊盤(pán)加工圖

圖6 吊盤(pán)整體組裝圖

5.2 穩(wěn)車(chē)選型及天輪平臺(tái)改絞方案：

（1）采用原礦建單位JKZ-3.2×18纏繞式提升絞車(chē)作為下放物料和上下人員使用，根據(jù)《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》要求，天輪到滾筒上鋼絲繩的最大內(nèi)、外偏角不超過(guò)1o30’的原則。

（2）穩(wěn)車(chē)的選型及布置：選擇穩(wěn)車(chē)應(yīng)按最大不平衡系數(shù)進(jìn)行選擇，充分考慮兩臺(tái)車(chē)承受整個(gè)吊盤(pán)的重量計(jì)算。在布置穩(wěn)車(chē)時(shí)有考慮以對(duì)向?yàn)樵瓌t。吊盤(pán)車(chē)選用4臺(tái)JZ-25/1300穩(wěn)車(chē)，奪料車(chē)3臺(tái)JZ-25/1300穩(wěn)車(chē)。

（3）鑿井平臺(tái)的布置：天輪的選型應(yīng)符合《煤礦建設(shè)安全規(guī)范》第6.8.4.1的說(shuō)明，主提升天輪、吊盤(pán)下繩點(diǎn)天輪及其抗輪支撐梁通過(guò)計(jì)算進(jìn)行選擇。施工用臨時(shí)提升天輪選用3000天輪，四根吊盤(pán)繩及奪料車(chē)的天輪均選用800mm天輪。

5.3 臨時(shí)封口與井蓋門(mén)的設(shè)計(jì)

（1）封口盤(pán)的設(shè)計(jì)：封口盤(pán)有四根工字鋼Ⅰ40作為主梁東西方向布置，其余各支梁采用不同的工字鋼、槽鋼等進(jìn)行布置，受力集中區(qū)應(yīng)選擇承載力大的材料且布置應(yīng)稠密，梁與梁之間應(yīng)滿焊。

（2）井蓋門(mén)應(yīng)采取雙扇翻轉(zhuǎn)對(duì)開(kāi)式，由槽鋼［14b組焊而成框架，井蓋門(mén)由1t電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)啟控制，并設(shè)置行程過(guò)卷開(kāi)關(guān)防止過(guò)卷。

5.4 大線的選擇與設(shè)計(jì)

在每一根罐道旁邊布置一根大線，選用1.8mm碳素鋼作大線，每根大線尾端掛設(shè)120Kg大線坨。每100m卡一次大線，大線距罐道正面、側(cè)面100mm。

5.5 臨時(shí)配電、通訊及動(dòng)力配置的設(shè)計(jì)

（1）在井口設(shè)置總配電間，專(zhuān)供臨時(shí)施工用電。安裝一臺(tái)變壓器供井口施工用，井筒施工獨(dú)立設(shè)置一臺(tái)中性點(diǎn)不接地的變壓器作為井筒施工用電源。

（2）地面照明采用220V電源，在井架上、穩(wěn)車(chē)群及井口周?chē)贾霉z修用照明。

（3）井筒照明采用127V安全電壓，干式變壓器供電，每一層設(shè)4盞127V/100w防爆燈，固定在吊盤(pán)上。

（4）井筒電話通訊采用一根MYQ3×1.5橡套電纜，動(dòng)力電纜選用一根型號(hào)為MY3×50+1×16橡套電纜。

（5）井筒施工時(shí)吊盤(pán)上與打點(diǎn)室采用頭戴耳機(jī)聯(lián)系，打點(diǎn)室與絞車(chē)房采用閘刀開(kāi)關(guān)控制的聲光信號(hào)聯(lián)系，并設(shè)通訊電纜直通電話機(jī)，設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng)，便于臨時(shí)絞車(chē)司機(jī)開(kāi)車(chē)監(jiān)控，以確保安全雙控。

5.6 其他臨時(shí)設(shè)施的設(shè)計(jì)

（1）臨時(shí)風(fēng)、水管采用帶有快速接頭的高壓編織膠管，型號(hào)為DN40、DN25。

（2）井口使用安全監(jiān)控設(shè)施，以便于絞車(chē)司機(jī)開(kāi)車(chē)過(guò)程中時(shí)刻掌握鉤頭的安全運(yùn)行情況。

（3）井筒施工人員上下井乘一個(gè)Φ800的乘人吊桶，引力滑架應(yīng)焊接牢靠并在上方設(shè)有安全保護(hù)傘。

（4）為了保證井筒施工人員和設(shè)備的安全，在井筒中安裝臨時(shí)絞車(chē)系統(tǒng)中加裝安全過(guò)速保護(hù)，后備保護(hù)設(shè)施。

6 施工保證措施

（1）在臨時(shí)鑿井井架上，井架平臺(tái)空間有限，布置難度大，充分利用天輪加工或降低的方式避開(kāi)天輪在某點(diǎn)的重合，在布置的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮布置的緊湊合理。

（2）由于礦建單位施工在前，安裝施工在后，原礦建單位的施工機(jī)械等裝置位置已經(jīng)形成且不一定能夠滿足安裝單位的施工需要，從降低成本入手，將問(wèn)題縮減到最小，應(yīng)將臨時(shí)掛裝設(shè)計(jì)符合施工需要。

（3）施工控制大線較多，井底風(fēng)大，大線的擺動(dòng)量較大，此次施工采用了整體穩(wěn)線技術(shù)，提高了施工效率。

（4）吊盤(pán)材料選擇應(yīng)根據(jù)吊盤(pán)的大小，承載力合理進(jìn)行選擇，吊盤(pán)的主梁、支梁，盤(pán)面結(jié)構(gòu)以槽鋼為宜，盤(pán)面鋼板應(yīng)比花紋鋼板為宜，所有的焊接高度應(yīng)不低于被焊接件的最小厚度，

（5）鋼絲繩的選擇應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算，安全系數(shù)應(yīng)符合相關(guān)安全規(guī)程或規(guī)范。

（6）穩(wěn)車(chē)的布置基礎(chǔ)應(yīng)充分利用礦建單位預(yù)留螺栓基礎(chǔ)，并采取有效的加固措施處理即可。

（7）天輪梁的受力應(yīng)按照下放大件或承載力最大載荷計(jì)算，合理選取安全系數(shù)。

（8）井筒通訊電纜及動(dòng)力電纜，風(fēng)、水管的長(zhǎng)度根據(jù)井筒深度及實(shí)際需要進(jìn)行選取，隨著吊盤(pán)繩下放，每4m用麻繩一小扎，每20m 用鋼卡卡在吊盤(pán)繩上，以防兩管子與鋼絲繩間相對(duì)攛動(dòng)下滑。電纜和風(fēng)、水管應(yīng)分開(kāi)卡固。

7 結(jié)論

千米深井雙系統(tǒng)井筒裝備安裝是一個(gè)復(fù)雜的、多程序、高危險(xiǎn)等多種因素相互影響的工作流程，臨時(shí)掛裝的設(shè)計(jì)是否優(yōu)越性在一定程度上制約著安裝的進(jìn)度、安全及質(zhì)量，因此研究制定一套安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工方案對(duì)井筒安裝具有促進(jìn)作用，信湖煤礦副井井筒裝備的順利安裝給我們提供了一個(gè)成功的案例，對(duì)今后類(lèi)似工程具有借鑒和指導(dǎo)意義。

[1]煤礦建設(shè)安全規(guī)范[S].北京:國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,2011.

[2]呂紅娟,孫富剛,陳亮.雙提升復(fù)雜結(jié)構(gòu)井筒裝備施工技術(shù)研究與應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理,2014,39（02）.

[3]季先華,徐慧錦.立井井筒裝備一次成型安裝工藝研究與應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理,2011（04）.

[4]張曙光.礦山立井井筒裝備的安裝工藝[J].硅谷,2013（23）.

[5]王奎棟，紀(jì)維新，李慶芳.淺析深立井井筒裝備一次成型安裝工藝[J].建井技術(shù),2013,28（04）.

唐懷勇（1986-），男，安徽濉溪人，本科，機(jī)電助理工程師，主要從事機(jī)：電安裝技術(shù)與管理工作。