副立井临时改绞方案

摘 要：为加快矿井建设进度，满足二、三期工程施工立井提升需要，并在主井井筒永久装备未投运前，提高矿井提升能力，决定对副立井进行临时改绞。在副立井临时改绞期间，与其配套的各系统同步形成，突破矿井提升能力严重制约建设进度这一瓶颈，保证矿井按期投产，达到缩短建设工期、节约大量资金、提高经济效益的目的。

关键词：矿井；建设进度；副立井；临时改绞

中图分类号：TD262.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.063

1 工程背景及概况

矿井的副立井井口标高+1 460.826 m，井底马头门标高+825.00 m，井筒净直径7 m，包括表土段、基岩段、马头门、水窝等在内，井筒设计深度约665.4 m。

临时改绞时，矿井井下二、三期工程施工的配套系统，例如提升、供电、压气、通风、排水、信号等，应在临时改绞时同步形成。

就改绞本身的特点而言，由于工程包括地面、井筒和井下三部分，工程施工点分散，施工线较长，而且单线作业多、平行作业少，井筒吊挂多、安全风险大，因此抓好工序的转换与衔接成为了加快工程建设进度的关键。

2 总体方案

2.1 改绞前提

改绞前提为：①临时改绞前，建立过渡时期的井下变配电和排水系统；②与改绞相关联的矿建工程全部结束；③立井马头门底板以下的深度满足临时改绞要求。

2.2 改绞总体方案

改绞的总体方案为：①采用罐笼和箕斗混合改绞的方式。②使用2JK-3.0×1.5/20型提升机配4 m3箕斗和JK-2.5×2/20型提升机配合1 t双层两车临时罐笼提升。箕斗主要用来提升煤或矸石，罐笼主要用来上下运送人员和设备、材料的入井，也可用来提升矸石。③采用钢丝绳柔性罐道，并采用液压螺杆拉紧装置张紧。④临时改绞中，井下采用阻尼托罐装置，井上采用手动托罐装置。改绞施工完成后，要求阻尼托罐装置、手动托罐装置和上下安全门与提升信号闭锁，地面运转设备与提升信号闭锁。⑤临时改绞后，井下施工主要采用胶带运输机运输，部分煤或矸石可以通过矿车提升，并通过临时翻矸设备翻矸。⑥临时改绞前，应先建立过渡期间的供电、排水系统。⑦为确保井下二、三期工程施工的安全，临时改绞后，井下应设置临时变电所和临时泵房。

3 各主要系统

3.1 提升系统

罐笼提升系统：罐笼采用1 t双层两车临时凿井罐笼，提升机采用现有的JK-2.5×2/20型提升机，配套的电动机的功率为630 kW。

箕斗提升装置：利用现有ⅣG型凿井井架，箕斗采用4 m3临时箕斗，提升机采用现有2JK-3.0×1.5/20型提升机，配套电动机的功率为800 kW。

3.2 排水系统

使用MD100-80×9型水泵2台，其中，1台使用，1台备用。井下应设置临时泵房和有效容积大于1 000 m3的临时水仓。

3.3 通风系统

因无井下巷道开拓布置图，井下二、三期工程施工期间的通风系统暂时无法确定。但副立井临时改绞时，井筒内要设置两个φ1 m的胶质风筒，临时改绞后，在地面主通风机未形成之前，可在地面安装2台功率为2×55 kW的局部通风机，并通过井筒内的胶质风筒导风，为井下掘进工作面输入新鲜风流。

4 具体实施方案和施工工序

4.1 施工方案

井筒工程结束后，先建立过渡期供水和排水系统，拆除凿井所用的临时电缆、临时吊盘、二平台、倒矸溜槽等临时设施，安装测量定位。

在井筒改绞工程中，由于井筒内的管路和线路较多，且是钢丝绳悬吊，所以与一般井筒永久装备的操作方法和施工方案截然不同，整体施工方案为先下后上，即先进行下部工作，后进行上部工作；先安装封口盘，后下放管路、电缆和上部套架，最后安装天轮平台。

安装井下出车平台、井下临时煤仓、井下装载和套架时，要先在凿井吊盘下挂第三层临时吊盘做工作平台。第三层临时吊盘距凿井吊盘下层盘的距离应大于井下出车平台盘面至井下套架最下部的距离。

安装天轮平台时，将吊车作为起吊设备。在临时改绞的同时，还要安装和完善地面提升设备、翻矸设备等。

4.2 施工工序

本临时改绞工程的具体施工顺序如下：①施工准备；②下放1路高压电缆，建立过渡期供电、排水系统；③安装井下出车平台；④安装罐道绳生根平台；⑤修建临时煤仓绕巷，安装井下临时煤仓（100 m3）；⑥安装井下装载和套架；⑦拆除井筒内凿井临时设施和二平台；⑧拆除凿井封口，安装新的封口；⑨下放各种管路、电缆、风筒并悬吊；⑩安装井口套架和导向装置；?下放制动绳和罐道绳，并在井口进行卡固；?拆除旧天轮平台，安装新天轮平台；?挂罐道绳、制动绳，并张紧；?披绳挂罐和箕斗；?通讯、信号安装，井上下铺轨，完善各种安全设施；?试运行。

临时改绞期间，在完成井筒作业项目的同时，安装地面翻车机，并适时检修提升机。

4.3 改绞前后提升能力对比

4.3.1 改绞前提升能力计算

提升速度图如图1所示。

绞车提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及减速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速时间及减速时间：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及减速距离：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速运行距离：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速运行时间：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止时间：θ=60～90 s，取60 s。

装岩时间：240 s。

一次提升循环时间：T=t1+t2+t3+θ+θ2=445.36 s。

副提按主提速度算，平均提升容积按3.5 m3算，则改绞前的提升能力为：

AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）. （1）

式（1）中：Z为一次提升箕斗数量，Z=1；VC为吊桶容积，VC=3.5 m3；0.9为箕斗装满系数；kt为提升不均匀系数（1.15～1.25），取kt=1.2.

将相关数据代入公式（1）中得AT=21.22 m3/h。

每班提升8 h，每班净提矸时间为6 h，每天分3班，每天提矸时间为18 h，提矸381.96 m3。每月26个工作日，每月出矸9 930.96 m3。按S=20 m2断面，月进500 m计算，满足不了1个掘进队施工，不能满足生产需要，所以必须进行改绞。

4.3.2 改绞后提升能力计算

绞车提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及减速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速时间及减速时间：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及减速距离：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速运行距离：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速运行时间：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止时间：θ=30～90 s，取50 s。

一次提升循环时间：T=t1+t2+t3+θ≈205.36 s。

取Z=1，VC=4 m3，kt=1.2，则改绞后的提升能力为AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）=52.59 m3/h。

每班提升8 h，每班净提矸时间为6 h，每天分3班，每天提矸时间为18 h，提矸946.62 m3。每月26个工作日，每月出矸24 612.12 m3。按S=20 m2断面，月进500 m计算，可供2个掘进队同时施工。罐笼在不下人的时候也可以提升煤或矸石，提高了提升能力，并且罐笼与箕斗之间互不影响。

5 研究结论

副立井临时改绞可提前9个月贯通3～5层回风、辅运大巷。

副立井井底车场、井底水窝、井底变电所、水仓、清理撒煤斜巷、行人绕道均可为临时改绞服务。利用永久巷道643 m，只需要修建与回风立井贯通的措施巷125 m，临时煤仓和装载硐室417 m?即可，这样加快了矿井的建设进度，缩短了建设工期，节约了大量资金，提高了经济效益。经计算，提前9个月工期可创造经济效益480万元左右，且每月可节约工资200万元，总共节约工资1 800多万元；每月贷款利息约75万元，节约投资贷款利息675万多元。总共可节约2 955万元。

试运行一个月后，对整个系统进行了检验，一次性取得成功。此方案已在同煤集团推广使用，在加快整个煤矿系统建设进度、提高资源利用率等方面发挥了很大的作用。

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作者简介：刘云生（1976—），男，山西大同人，硕士，主要从事矿业工程方面的研究。

〔编辑：王霞〕