吊桶提升的竖井改绞工艺在工程建设中的应用

贾稳宏 等

摘要：矿井建设中，二期平巷工程施工通常改绞为临时罐笼提升，在实际生产过程中，工程由于条件限制，进行临时罐笼改绞会经济上不合理或时间上不允许。基于吊桶提升的竖井改绞工艺的优势便在于改绞费用低、时间短。

关键词：采矿工程；竖井；改绞；吊桶提升

1 实施的必要性

某矿区回风井工程作为地下主体工程的施工入口，在井筒建设完成后，将承担地下1450m水平、1350m水平、1250m水平部分平面工程施工。

由该入口施工平面工程具有以下特点：工期紧张，依照主体工程施工计划安排，该入口承担的工程必须于主体工程投产前完成施工，纯施工作业时间约为16个月；因工期紧张，所以需在井筒施工完毕后尽快开始施工平面工程，不能在临时改绞过程中花费过多的时间；常规改绞费用过高，无法有效进行摊销，将导致巷道施工费用较高。

鉴于以上特点，须对改绞方案进行优化，重点对施工安全、改绞时间、改绞费用等方面进行考量，重新制定出一种施工安全有保障、改绞花费时间短、改绞费用低的改绞技术方案。

2 总体思路

竖井转入平巷施工后，施工工期紧张，纯施工作业时间有限，不能在临时改绞过程中花费过多的时间；改绞成罐笼提升所需费用较高，无法有效摊销；因此综合考虑后不再进行临时罐笼改绞，而采用一种竖井改绞新工艺——一期立井吊桶提升施工平巷工程工艺技术。

2.1 总体部署

利用凿井期提升系统进行废石提升和物料下放，在回风井1450m、1350m水平马头门处重新安装承载平台，将凿井时使用的吊盘下层吊盘落于1250m水平马头门底板作为承载平台；在各已施工中段马头门处安装信号电闭锁装置，同时在各中段马头门和联络道内安装皮带运输机和耙矸机：1450m水平采用耙矸机+长距离皮带运输机+溜槽进行废石运输，皮带紧随作业面掘进不断延伸；1350m、1250m水平采用耙矸机+矿车+废石仓+耙矸机+皮带运输机+溜槽进行废石运输，轨道紧随作业面敷设，前端的耙矸机紧随作业面推进。

2.2 巷道前期施工

因巷道施工前期工作面距离井筒较近，为防止爆破崩坏相关设施，先不安装承接平台，待1450m及1350m水平巷道施工30m后再安装相应水平的承载平台。各水平前30m巷道施工顺序为：1250m水平30m巷道→1350m水平30m巷道→1450m水平30m巷道，然后起吊盘拆除原有部分设施，再落吊盘安装新设施：用吊盘安装1450m水平承载平台及附属设施→落吊盘至1350m水平安装1350m水平承载平台及附属设施→吊盘落至1250水平马头门底板，改造吊盘并安装附属设施。

各水平安装平台后继续掘进，由于放炮距离井筒较近，需减少单次爆破装药量，同时在巷道内用大木板等遮挡保护，防止爆破冲击破坏钢丝绳等设施。各水平放炮均需至其他水平进行躲避；放炮时将所有水平的平台井盖门打开。

2.3 巷道后期施工

直道施工距井筒120m，平巷加弯巷施工距井筒100m后，可在本水平躲避并设立掩体。放炮时所有人员全部躲避于掩体后侧并蹲好确认安全后方可放炮，所有盘面的井盖门必须全部打开。

3 竖井转平巷施工改绞方案

3.1 总体方案

在滿足生产和安全的前提下，充分利用凿井期提升设备和设施，减少改造工作量和改造费用，以便改造后尽快形成提升、供电、供水、供风、排水、监测监控、通信、信号及井上下运输等系统。

主要改造内容包括：安装承载平台，安装多水平提升信号系统，供电系统改造，施工临时泵房、临时水仓、信号硐室，安装各水平耙矸机和皮带运输机，坑内铺轨，通风、排水系统改造，井架保暖封闭，更换钢丝绳。

3.2 系统改造

系统改造步骤如下：①起吊盘拆除旧风筒及放炮电缆，②落吊盘安装新风筒和敷设通信、信号、监控、动力电缆，③吊盘落至各水平安装承载平台及附属设备设施。此处主要详细叙述承载平台及附属设备设施安装。

第一步，吊盘落至1450m水平。

①安装1450m水平承载平台。

a钢梁预组装。按照承载平台加工图，地面加工并进行试组装，确认无误后拆分、编号，按照安装先后顺序下放并安装。

b各梁利用提升机使用下放，并安置到马头门底板梁窝内，梁下放时先下放主梁再下放副梁，井筒内的副梁采用牛腿与井壁固定连接。

c抄平找正。梁系组装完成后，利用十字线和水准管、撬杠通过加减垫铁的方法将各个钢梁依次操平找正。

d铺设盘面槽钢。梁系抄平找正后再铺设槽钢，槽钢与梁系焊接，确保稳固。

e安装承载平台井盖门。利用提升机下放盖门至承载平台后安装盖门，然后在马头门的东侧安装盖门绞车，在承载平台盖门北侧安装龙门架，盖门绞车的钢丝绳通过龙门架接入井盖门控制装置以控制井盖门的开启和闭合。

f安装围栏。井盖门两侧安装安全围栏，高度不小于1.5m，围栏与平台焊接牢靠。

g安装回风口。承载平台东侧合适位置预留一个回风口，回风口四周安装围板，高度不小于1.2m，围板顶部安装伞帽。

②安装1450m水平辅助设备设施。

a在马头门侧水平巷道内铺设轨道，轨道自承载平台井盖门延伸至作业面，供物料、废石运输。

b在马头门侧巷道安装皮带运输机，机头端采用架高，安装活动溜槽溜槽头可伸入吊桶，机尾伸入耙矸机漏斗下方。

c在水平巷道的信号硐室安装多水平提升信号装置。

设施布置示意图

废石装载示意

下料示意

第二步，吊盘落至1350m水平。

①安装1350m水平承载平台及辅助设备设施。

1350m水平承载平台及辅助设备设施安装方法与步骤同1450m水平。

②安装临时供电和井筒内设施。

a在吊盘自1450m水平向1350m水平下移过程中，从1450m水平向1350m水平敷设风筒、排水管线及供电、信号、监控、通信线缆，并牢固悬吊于1450m水平承载平台钢梁上。

b吊盘落至1350m水平并完成承载平台及其他辅助设备设施安装后，下放高低压供电设备至1350m临时变电所内，并进行接线安装调试。

第三步，落吊盘排水至1250m水平。

①安装1250m水平承载平台及辅助设备设施。

吊盘落至1250m水平，封闭吊盘上的吊桶喇叭口，对吊盘进行稳固处理，敷设马头门与吊盘连接的铺板并固定牢固，形成1250m水平承载平台。巷道内辅助设备设施安装方法与步骤，同1450m、1350m水平。

②安装临时排水和井筒内设施。

a在吊盘自1350m水平向1250m水平下移過程中，从1350m水平向1250m水平敷设风筒、排水管线及供电、信号、监控、通讯线缆，并牢固悬吊于1350m水平承载平台钢梁上。

b临时水泵房设置在1250m水平，改造安装过程中采用吊盘上安装的水泵进行排水。在吊盘落至1250m水平并完成吊盘改造及其他辅助设备设施安装后，将吊盘上的水泵安装到临时水泵房，进行调试后形成排水系统。

第四步，调试、完善三水平信号闭锁装置。

对多水平提升信号系统、通信、监测监控、电视监控系统进行调试，合格后投入使用。

第五步，井架封闭。

为确保冬季正常施工，防止井筒结冰，在井口安装暖风炉，对井架进行密闭。

①用花纹钢板封堵天轮钢梁之间的空隙。

②在井架底部四周砌筑砖墙。

③井架外部使用彩钢板包围，彩钢板与方钢采用螺丝固定。

④彩钢板从井口地坪一直密封到二平台上方，彩钢板搭接处再铺一层彩钢瓦密闭。

⑤为了方便设备、行人进出，在井架南北两侧修建人员、设备进出通道。

4 方案评价

4.1 改绞时间

利用吊桶提升的竖井改绞工艺，无须改变原有提升系统，改造内容主要是承载平台，通风、供电，井下废石运输设备设施等，可在较短时间内进入平面工程施工。

该回风井井筒工程于2014年10月7日施工完毕，于2014年11月20日开始临时改绞，2014年12月18日改造调试完毕，正式开始施工平巷，改造共花费时间29天。同比同一矿区类似工程的常规改绞，可缩短改绞时间2个月以上。

4.2 主要设备设施

设备设施改造过程中，沿用了凿井期的主要设备设施，只对部分附属设备设施进行了更新，并新增、新购了少许设备，形成了新的施工设备配套方案。系统改造中新增新购的设备设施主要是钢丝绳、电缆、风筒和信号系统、监控系统等。相较于常规罐笼改绞，改造范围小，工作量少，发生的费用少。

4.3 巷道施工效率

该回风井为入口施工的平面巷道均为长距离独头巷道，平巷施工期间作业面岩石较为破碎，节理裂隙较为发育，渗水量较大，在巷道施工过程中造成了诸多不利影响，制约了巷道掘进速度。

尽管在巷道掘进过程中出现了诸多不利影响，改绞后的系统亦能够同时满足两个平面巷道的施工作业，单个作业面月进尺可保持在35m以上，平均月进尺为40m，可满足平巷施工进度要求。

4.4 优点与不足

与常规罐笼改绞方案相比较，吊桶提升的竖井改绞工艺具有以下优点：改绞花费时间短，可较快进入平面工程施工，时间效益明显；改绞费用低，投入少，同比得出可减少费用50%左右，经济效益显著。

与常规罐笼改绞方案相比较，吊桶提升的竖井改绞工艺具有以下不足：井下增加了一次倒运，运输、提升能力固定，无法进行赶工，适用工程范围受限；人员进入吊桶不方便，占用时间长，材料下放需摘钩换桶，花费时间长，效率低。

5 结语

利用吊桶提升的竖井改绞新工艺，无须建设地表窄轨线路和专门的翻毛设施，可有效节约井口场地，可在较小的场地内组织施工；系统沿用了大部分凿井期的设备、设施，改造范围小，新购置、新增设备少，改绞费用少、时间短。可广泛应用于平面开拓工程量不大、工期紧张、可作业时间短、进行常规罐笼改绞经济上不合理的工程中，能有效降低改绞费用，节约改绞时间，增加平巷工程施工纯作业时间。

参考文献：

[1]程志彬，付万贵.利用吊桶提升施工平巷工程[J].建井技术，2006，27（6）：34-36.