多种复杂因素条件下井筒装备临时挂装的设计与施工

唐怀勇（中煤第三建设建设集团机电安装工程有限责任公司,安徽 宿州 234001）

多种复杂因素条件下井筒装备临时挂装的设计与施工

唐怀勇
（中煤第三建设建设集团机电安装工程有限责任公司,安徽 宿州 234001）

随着煤矿现代化装备水平的提高，煤矿井筒装备设计朝大型及超深井方向发展，井筒装备的设计呈现出越来越复杂的趋势，井筒装备施工遇到的难题既存在外部因素又包括内在因素。设计一套安全可靠、经济可行、方案优化的施工方案，对施工井筒装备安装至关重要。

多种复杂因素;井筒装备;施工工艺流程;设计思路;方案

1 前言

随着煤矿现代化装备水平的提高，煤矿井筒装备设计朝大型及超深井方向发展，井筒装备的设计呈现出越来越复杂的趋势，尤其是双系统提升复杂井筒装备的出现，其结构复杂、施工难度大、深度深。如何通过合理布置施工工艺流程，研究设计施工吊盘，合理配置井筒装备临时设施，优化施工方案，减低施工成本入手，达到安全、优质、高效施工井筒装备的目的。本文以信湖煤矿副井双系统千米深井井筒装备施工为背景进行探讨，提出具体的解决方案。

2 工程概况

副井井筒直径8.1m，井筒全深为1011.5m，井筒设计两套独立的提升系统，其中一套为宽罐笼配平衡锤，另一套为两个同样大的窄罐笼。

装备有□200×200×10冷弯罐道及罐道梁、平衡锤悬臂托架；玻璃钢复合材料梯子间；标准段层间距为4m。压风管Φ325×8一趟，洒水管Φ273×14一趟；排水管Φ325×（12、18、24）四趟；两趟四根动力电缆支架、一趟七根通信电缆支架、一趟八根通信电缆支架。卡管梁为8米一卡，管座共计60个、托管梁共计30层。

3 问题提出

（1）该井筒为双系统提升，针对井筒标准段、井底金属支持结构、井底防撞梁、井底尾绳挡梁的不同平面结构，吊盘主体框架结构怎样设计以利于吊盘的分解和合并？

图1 井筒标准平面布置图

图2 井底金属支持结构平面布置图

图3 尾绳挡梁平面布置图

（2）由于结构复杂，装备构件多，从快速施工、保证安全、提高劳动效率的角度，吊盘怎样设计才能实现多层平行作业？

（3）由于井底尾绳挡梁平面结构不同于标准段及其他非标断面结构，施工该层时吊盘应怎样设计？

4 施工工艺流程

图4

5 设计思路及方案

5.1 吊盘设计与布置方案

（1）标准段层间距为4m且罐道的长度为12m，确定吊盘的层间距为4m。

（2）从上表中施工程序6、7、9、10的施工顺序可得：第一、二层吊盘为方吊盘，第三、四层吊盘为圆吊盘，待施工井筒管路和敷设井筒电缆时，第三、四层吊盘解体成方吊盘，外形尺寸同第一、二层方吊盘。

（3）从井底尾绳挡梁装置的平面结构看，该层不同于正常的标准段和非标段，从利于施工的角度，增加第五层简易方吊盘，安装该层装置后解体割除。

（4）吊盘的用途分配：第一层为方吊盘，主要作为夺料（包括罐道、罐道梁、管路等构件）及挂道使用，上面布置打点信号装置、视频通讯信等装置。第二层为方吊盘，主要作为方便挂道使用。第三层吊盘为主要施工平台，主要安装该层罐道梁、支座、电缆支架等构件，在该层之间可以布置施工的工器具等。第四层为打眼平台，主要为号眼、打眼作业，在该层之间可以布置电焊机平台等。

（5）吊盘悬吊点的位置确定：一般布置在同一箕斗的中心线上，并根据下放吊桶的外形尺寸及吊盘上翻盖门的尺寸合理确定吊盘的悬吊点。

（6）吊盘主体方框结构采用槽钢［16b组焊而成，站柱采用槽钢［20，框架上铺设厚δ5mm花纹钢板，，站柱与方框采用螺栓固定并焊接成整体，一层至四层之间用钢丝绳6×37-FC-Φ21.5mm作软连接保护。吊盘的长宽尺寸应小于同一罐笼罐道间距且应与井底非标段横梁间距相匹配。

（7）吊盘上临时辅助设施的安装：根据井筒平面图，在吊盘上留出大线孔和罐道孔，一层至四层合理布置行人爬梯及护栏装置。

（8）吊盘组装时的注意事项：井口用工字钢Ⅰ40b临时蹬在封口，把加工好的吊盘从第五层到第一层依次放在井口工字钢上，吊盘以外的孔洞用花纹钢板盖好。借助于内齿轮小绞车把吊盘立柱从第一层穿过第五层吊盘，将立柱与吊盘用螺栓紧固牢靠。用4台吊盘稳车将组装好的第一层吊盘拉起来，依次把其他吊盘与立柱组装在一起，然后拆除井口工字钢，花纹钢板、把吊盘放到井筒中，调整好方向，再用工字钢等把井口封上，并安装吊盘组件，照明，爬梯，电焊机，开关，通讯工具等。

图5 方吊盘加工图

图6 吊盘整体组装图

5.2 稳车选型及天轮平台改绞方案：

（1）采用原矿建单位JKZ-3.2×18缠绕式提升绞车作为下放物料和上下人员使用，根据《煤矿建设安全规范》要求，天轮到滚筒上钢丝绳的最大内、外偏角不超过1o30’的原则。

（2）稳车的选型及布置：选择稳车应按最大不平衡系数进行选择，充分考虑两台车承受整个吊盘的重量计算。在布置稳车时有考虑以对向为原则。吊盘车选用4台JZ-25/1300稳车，夺料车3台JZ-25/1300稳车。

（3）凿井平台的布置：天轮的选型应符合《煤矿建设安全规范》第6.8.4.1的说明，主提升天轮、吊盘下绳点天轮及其抗轮支撑梁通过计算进行选择。施工用临时提升天轮选用3000天轮，四根吊盘绳及夺料车的天轮均选用800mm天轮。

5.3 临时封口与井盖门的设计

（1）封口盘的设计：封口盘有四根工字钢Ⅰ40作为主梁东西方向布置，其余各支梁采用不同的工字钢、槽钢等进行布置，受力集中区应选择承载力大的材料且布置应稠密，梁与梁之间应满焊。

（2）井盖门应采取双扇翻转对开式，由槽钢［14b组焊而成框架，井盖门由1t电动卷扬机开启控制，并设置行程过卷开关防止过卷。

5.4 大线的选择与设计

在每一根罐道旁边布置一根大线，选用1.8mm碳素钢作大线，每根大线尾端挂设120Kg大线坨。每100m卡一次大线，大线距罐道正面、侧面100mm。

5.5 临时配电、通讯及动力配置的设计

（1）在井口设置总配电间，专供临时施工用电。安装一台变压器供井口施工用，井筒施工独立设置一台中性点不接地的变压器作为井筒施工用电源。

（2）地面照明采用220V电源，在井架上、稳车群及井口周围布置供检修用照明。

（3）井筒照明采用127V安全电压，干式变压器供电，每一层设4盏127V/100w防爆灯，固定在吊盘上。

（4）井筒电话通讯采用一根MYQ3×1.5橡套电缆，动力电缆选用一根型号为MY3×50+1×16橡套电缆。

（5）井筒施工时吊盘上与打点室采用头戴耳机联系，打点室与绞车房采用闸刀开关控制的声光信号联系，并设通讯电缆直通电话机，设置电视监控系统，便于临时绞车司机开车监控，以确保安全双控。

5.6 其他临时设施的设计

（1）临时风、水管采用带有快速接头的高压编织胶管，型号为DN40、DN25。

（2）井口使用安全监控设施，以便于绞车司机开车过程中时刻掌握钩头的安全运行情况。

（3）井筒施工人员上下井乘一个Φ800的乘人吊桶，引力滑架应焊接牢靠并在上方设有安全保护伞。

（4）为了保证井筒施工人员和设备的安全，在井筒中安装临时绞车系统中加装安全过速保护，后备保护设施。

6 施工保证措施

（1）在临时凿井井架上，井架平台空间有限，布置难度大，充分利用天轮加工或降低的方式避开天轮在某点的重合，在布置的过程中，应充分考虑布置的紧凑合理。

（2）由于矿建单位施工在前，安装施工在后，原矿建单位的施工机械等装置位置已经形成且不一定能够满足安装单位的施工需要，从降低成本入手，将问题缩减到最小，应将临时挂装设计符合施工需要。

（3）施工控制大线较多，井底风大，大线的摆动量较大，此次施工采用了整体稳线技术，提高了施工效率。

（4）吊盘材料选择应根据吊盘的大小，承载力合理进行选择，吊盘的主梁、支梁，盘面结构以槽钢为宜，盘面钢板应比花纹钢板为宜，所有的焊接高度应不低于被焊接件的最小厚度，

（5）钢丝绳的选择应经过计算，安全系数应符合相关安全规程或规范。

（6）稳车的布置基础应充分利用矿建单位预留螺栓基础，并采取有效的加固措施处理即可。

（7）天轮梁的受力应按照下放大件或承载力最大载荷计算，合理选取安全系数。

（8）井筒通讯电缆及动力电缆，风、水管的长度根据井筒深度及实际需要进行选取，随着吊盘绳下放，每4m用麻绳一小扎，每20m 用钢卡卡在吊盘绳上，以防两管子与钢丝绳间相对撺动下滑。电缆和风、水管应分开卡固。

7 结论

千米深井双系统井筒装备安装是一个复杂的、多程序、高危险等多种因素相互影响的工作流程，临时挂装的设计是否优越性在一定程度上制约着安装的进度、安全及质量，因此研究制定一套安全、可靠、经济、科学的施工方案对井筒安装具有促进作用，信湖煤矿副井井筒装备的顺利安装给我们提供了一个成功的案例，对今后类似工程具有借鉴和指导意义。

[1]煤矿建设安全规范[S].北京:国家安全生产监督管理总局,2011.

[2]吕红娟,孙富刚,陈亮.双提升复杂结构井筒装备施工技术研究与应用[J].能源技术与管理,2014,39（02）.

[3]季先华,徐慧锦.立井井筒装备一次成型安装工艺研究与应用[J].能源技术与管理,2011（04）.

[4]张曙光.矿山立井井筒装备的安装工艺[J].硅谷,2013（23）.

[5]王奎栋，纪维新，李庆芳.浅析深立井井筒装备一次成型安装工艺[J].建井技术,2013,28（04）.

唐怀勇（1986-），男，安徽濉溪人，本科，机电助理工程师，主要从事机：电安装技术与管理工作。