李家湾铜矿竖井延深段井筒装备安装技术研究

曾汉东

(大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，　湖北 大冶市 　435122)



李家湾铜矿竖井延深段井筒装备安装技术研究

曾汉东

(大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，湖北 大冶市 435122)

摘要：介绍了李家湾铜矿竖井井筒延深及井筒装备概况和工程特点，对井筒装备安装的4种作业方式进行了简述和优缺点比较，综合考虑各作业方式的优缺点和矿山现状及井下限制条件，最终选择自下往上分次安装的作业方式，并对井筒延深段井筒装备安装方案进行了详细论述，为类似矿山井筒安装施工提供借鉴。

关键词：竖井延深；井筒装备；分次安装；作业方式

我国主要地下矿山大部分正逐步向深部矿床开采过渡，矿山将原有竖井延深是开拓方式之一，竖井延深段的井筒装备的安装，由于和新建的竖井井筒装备安装所受的限制条件比较起来相差很大，其对施工工艺提出了更高的要求。

1工程概况

1.1工程概述

李家湾铜矿主井净直径为5 m，井口标高为+54 m，井底标高原为-224 m，延深后井底标高为-365 m，延深深度141 m，井壁为喷射砼支护。井筒内配4#单层双车罐笼和平衡锤，设有梯子间。原有-50，-100，-150，-200 m 4个中段，延深后最低中段为-350 m。井筒延深掘砌时，利用梯子间进行卷扬提升，-200 m中段两侧马头门布置稳车和绞车用于悬吊吊盘等设施。

延深段的井筒装备与上部井筒装备规格和布置保持一致，从标高-206.5 m以下至井底，包含有：6 m层间距的罐道梁，6条槽钢组合罐道(其中罐笼4条)，梯子间、管路和井底金属支承结构等。罐道梁为用锚杆加托板固定，梯子间层间距为6 m。

延深段井筒装备拆装工程主要内容：

(1) 拆除-206.5～-224 m原井底段原楔形罐道托梁、楔形罐道和大部分梯子平台。

(2) 安装-206.5～-350.5 m罐道梁、梯子梁和管子梁24层，-350 m以下楔形罐道梁和梯子梁6层，总共30层。

(3) 组合钢罐道自-206.5～-356.5 m共6条，总长900 m，井底楔形木罐道4根，共32.82 m。

(4) 梯子平台、栏栅26层，梯子27部。

(5) 从-200～-350 m安装Φ219 mm×9 mm压风管、Φ159 mm×6 mm排水管和Φ89 mm×4.5 mm给水管各1趟。

1.2工程特点

(1) 延深段井筒装备是在上部生产、下部安装的情况下进行，增加了很大的安全风险。

(2) 罐道梁和罐道安装定位要穿过两层平台(测量平台、保护平台)的测量才能进行，给定位测量工作提出了更高的精度要求。

(3) 井筒延深段井壁为喷射砼支护，井筒断面规格不如现浇砼井壁规整，各层钢梁的实际长度与设计长度均不相同，给下料和安装速度带来了影响。

(4) 部分安装件长度较长，不能由罐笼直接下放，如组合钢罐道单根长度达12 m，只能单独安装提升设备下放，也要占用矿方生产提升时间。

(5) 该井是矿方提升运输的主要通道，安装人员、材料、设备，工具的下放、提升必然要占用矿方生产提升时间，影响矿方的正常生产。

(6) 延深段井筒装备安装几乎是在封闭的状态下进行，井下施工现场空间有限，给施工增加了很大的安全风险。

(7) 延深段井筒装备在安装过程中，需保持井底排水。

2作业方式比较与选择

2.1作业方式简介

井筒装备安装的作业方式主要有2种，即一次安装和分次安装。

一次安装是从井底向上，利用多层吊盘(或吊盘带吊架)一次将井筒内的罐梁、罐道及管路等全部装备完。一次安装具体又可分为2个方式：分段循环一次安装法，其是由下向上连续安罐梁10～20层，同时安装管路，再从下向上安装罐道；逐层连续一次安装法，其是在采用树脂锚杆固定井筒装备的井筒中，用多层吊盘一次完成全部装备。

分次安装也可分为2个方式，一般先从井口向下在吊盘上安装井内的全部罐梁及其他钢梁等，再从井底向上在吊架上安装罐道，待罐道安装完毕后，最后从井底向上安装管路，在此简称为先下后上分次安装法。特殊情况下，也可先从井底向上利用多层吊盘安装井筒内全部罐梁、管路等，再从井底向上在吊架上安装罐道，在此简称为自下往上分次安装法。

2.2优缺点比较

针对上述几种井筒装备安装作业方式，进行优缺点比较:

(1) 分段循环一次安装法。优点是工时利用率较高，施工速度较快；有利于提高工程质量。缺点是工作组织较复杂；需要设备设施较多；吊盘要有活动折页，结构复杂。

(2) 逐层连续一次安装法。优点是工时利用率高，施工速度快；有利于提高工程质量。缺点是工作组织复杂，但由于采用树脂锚杆固定井筒装备，为一次安装提供了有利条件；需要设备设施较多；吊盘要有活动折页，结构复杂。

(3) 先下后上分次安装法。优点是简单、安全；适应任何复杂的罐梁层格布置。缺点是安装设施需两次改装；施工工序重复、繁琐；施工时间长。

(4) 自下往上分次安装法。优点是工作组织简单；需要设备设施相对较少。缺点是安装设施需改装一次；吊盘要有活动折页，结构复杂。

2.3作业方式选择

根据上述优缺点比较和本工程特点，考虑到井筒延深施工设备设施的布置几乎都在井下，受现场条件限制井下布置设备不可较多，井筒延深段装备安装时上部坚持生产，应降低施工作业的安全风险，使工作组织简单，并应满足井底排水人员上下的要求，故采用第4种作业方式，即自下往上分次安装法。

3井筒装备安装方案

3.1施工前的准备工作

3.1.1 措施工程

(1) 根据本工程井筒水文地质情况，在井底安装1台电动潜水泵，将井底积水排至-350 m中段马头门处修筑的临时水仓内，并在-350 m中段马头门临时水仓上安装1台D80-30×6型卧式多级离心泵，利用井筒掘砌用的临时排水管道将水排至-200 m中段主水仓，然后转排至地表。

(2) 在井口安装3 t绞车1台，在-200 m中段靠近马头门处安装3 t绞车1台，用以下放和吊装材料。

(3) 在-200 m以下的测量平台和人工保护盘中部各开800×800活动门。

(4) 在罐道由地表下放之前，经矿方同意后在罐笼底部靠中间位置开500×400活动门用以下放罐道，工程完后予以恢复。

3.1.2 施工准备

(1) 对井筒装备用的所有钢材、管材、金属构件等进行清点编号，并按设计要求作防腐处理。

(2) 根据井筒-200 m马头门以上3～5层钢梁及罐道位置，测量并确定出井筒延深段钢梁及罐道安装的基准位置，确定布置测量定位点。

(3) 加工多层吊架、水平间距尺、层间距尺及其他专用工具。

(4) 在测量平台上安装测量小绞车投放垂线。

3.2 作业方式

依前述，延深段井筒装备采用自下往上分次安装的作业方式。第一次：从井底向上，利用双层吊盘安装井筒全部钢梁、梯子平台、管道、梯子和栅栏,此段时间井筒上部矿方正常生产。第二次：从井底向上，利用多层吊架安装罐道,此段时间需矿方停产。第一次从井底向上作业，考虑了井底排水上下作业人员的需要。水泵工可通过吊桶下到吊盘上，然后经吊盘下已经安装好的梯子间下到-350 m中段进行排水作业，上来时再经过梯子间和吊桶。

3.3施工顺序

第一次：装排水泵、接临时风管→装工作平台装基准梁(-212.5 m层)→从井底向上安装保护盘以下各层钢梁和栅栏及全部管道、梯子平台和梯子。

第二次：拆测量平台、原井底楔形罐道及其托梁，拆保护盘、吊盘→改装吊盘为吊架并挂设→从井底向上安装井筒延深段罐道→恢复-212.5 m层以上栅栏→拆除施工设施。

3.4施工方法

3.4.1材料下放

(1) 除组合钢罐道外的工程材料由罐笼运至-200 m中段马头门出车端车场内，分门别类码放待用。

(2) 钢梯、栅栏和管道从罐笼顶插放到罐笼中，绑好后放到-200 m中段马头门出车端堆放。

(3) 每层钢梯、栏栅、管道等由-200 m水泵房内Φ1.2 m卷扬下放到安装位置，短钢梁由卷扬吊桶下放到吊盘上以待安装。

(4) 钢罐道用井口3 t绞车吊起后，穿过罐笼顶盖和底部活动门吊挂在罐笼底部，下放到井下-200 m中段。再利用-200 m中段靠马头门处的3t绞车将罐道送至井筒安装处安装，每次1根。

3.4.2钢梁、梯子间、管道和栅栏安装

安装之前先装好井底排水设施排水，并从-200 m接一趟临时供风管至吊盘上，以备打锚杆眼之用。

首先在保护盘上(-216.7 m)搭设脚手架铺木板，在-212.5 m处安装一层精确定位的基准梁。按井筒装备布置图，在井内设6根测量垂线穿过保护盘。接着即可借助双层吊盘自井底向上逐层安装。吊盘上层可进行打锚杆眼作业、临时放待安装的材料。吊盘下层设有活动折页，扇形折板放平时人员可在其上进行钢梁安装等作业，扇形折板收起时吊盘可向上提起。

安装顺序为：装钢梁→装梯子平台和梯子→装管道→装栅栏。

(1) 钢梁安装。其作业顺序为：打锚杆眼→注锚杆→安装锚杆托架、托板→装钢梁。首先打锚杆眼，由于井筒内钢梁主要采用锚杆托板固定，因此锚杆眼的定位必须准确，采用逐层放线的方式定眼位，注意眼深应符合要求，打完每层锚杆眼后，应及时将眼孔吹干净。其次锚杆安装，锚杆锚固材料采用快硬锚杆卷，作业人员先清除孔内岩粉和积水，将锚杆卷在水中浸渍，依次送入锚杆眼底，装满至孔口，用风镐加装专用套筒将锚杆送至眼底。为方便锚杆送进，特将锚杆端部加工成斜面。当锚杆杆体安装中途被卡时，应拉出重新安装。锚杆安装后，在规定固化时间内不得敲击或碰撞。再次安装托架、托板，锚杆卷固化后即可在吊盘下层工作平台上安装钢梁托架和托板。注意托架应紧贴井壁，空隙处应按设计要求密实，各托架、托板面应保证水平。最后梁的安装，钢梁安装的先后顺序为：罐笼罐道梁→平衡锤罐道梁→梯子平台梁和管子梁。操作人员站在吊盘下层平台上，根据测量垂线、间距尺和层距尺将梁定位，用安装专用器具将梁操平，并将两端与托板或其他梁联接牢固。每层钢梁安装完后，应对钢梁间距进行复核，并做好记录。每层钢梁安装完后，便可安装该层的梯子平台和梯子。

(2) 管道安装。该井延深段在井筒管子间布置管道3趟，分别是Φ219×9的压风管、Φ159×6的排水管和Φ89×4.5的给水管。延深段的管道采取加套管焊接接长的工艺，采用利用管卡紧固管道于钢梁上的导向方式，并且每趟管道均在-248.5 m、-296.5 m和-344.5 m层管子梁上各安装1个直管支承座。管道利用-200 m中段3 t绞车吊装，吊放时应将管道向管子间斜向插入，调正后便可施焊、安装管卡和支座。注意管接头的位置应与管子梁错开。每层管道安装完后，便可挂装栅栏。

3.4.3罐道安装

先利用-200 m中段的绞车拆除测量平台、原井底楔形木罐道和托梁、人工保护盘、吊盘，然后改装吊盘为吊架，并在罐笼间挂设吊架，而后便可借助吊架自下往上安装罐道。

施工顺序由井底向上进行安装，先安装罐笼的4根罐道，再安装平衡锤的2根罐道；同一容器的罐道安装完后，用罐道间距尺检查罐道之间的距离；全部罐道安装完后，再进行一次全面检查。安装过程中应注意两节钢罐道的接头应位于罐道梁中心线上，其偏差不应超过50 mm；两节罐道的接头处留2～4 mm的伸缩缝；同一提升容器的2条罐道的接头位置，不得位于同层梁上。

3.5辅助作业

(1) 提升。井筒装备安装时，作业人员由吊桶从-200 m中段下到吊盘。水泵工由吊盘从下部装好的梯子间爬梯子到-350 m马头门开水泵。安装罐道时，作业人员由吊架和装好的梯子间上下。

(2) 压气、供水。使用风钻打锚杆眼，需要压缩空气和供水。压气和供水管使用塑料管，从-200 m中段马头门内的风水管上接支管至吊盘上。

(3) 供电、照明。供电和照明利用原延深掘进时设置的供电设备和线路，并将井底排水用的电缆从-200 m中段接至-350 m中段马头门配电箱。

(4) 通风。利用井筒延深掘进时使用的通风机和风筒等设施。

(5) 信号、通讯。吊盘(吊架)上下运行，信号由吊盘(吊架)上的信号工操作。吊盘(吊架)与

-200 m中段之间设置一对电话机。为应对紧急情况，应保证地表井口与-200 m中段之间有一对电话机，确保正常通讯。

4结论

井筒装备安装的作业方式有多种，需从优缺点比较和施工现场实际条件等多方面进行考虑，从中找出最优方案。该矿竖井延深段井筒装备采用自下至上分次安装的作业方式，符合矿山井下现状，保证了井筒上部的正常生产，解决了井底排水问题，施工组织简单，施工安全可靠。

该竖井延深段井筒装备拆装工程总共用时51 d，施工中未出现人身或设备事故,已通过验收,工程质量优良。李家湾铜矿井筒延深段井筒装备的施工对类似矿山具有很好借鉴意义。

参考文献：

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[2]GB16423-2006.金属非金属矿山安全规程[S].

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[4]沈季良,等.建井工程手册[M].北京：煤炭工业出版社,1986.

收稿日期：[5]王云敏,等.中国采矿设备手册[M].北京：科学出版社,2007.(2015-08-12)

作者简介：曾汉东(1968-)，男，广东揭阳人，工程师，主要从事矿山机械设备技术管理工作，Email:lhm3264@163.com。