矿山柔性导向提升系统中下放大型铲运机的方法

丁 帅， 周思强

(金诚信矿业管理股份有限公司， 北京 100070)

0 概述

某钼铅锌多金属矿进风竖井掘砌工程，井筒设计净直径8 m，设计深度1 090 m，配有两套凿井提升系统。其中，主提升系统采用直径4.0 m双卷筒单绳缠绕式提升机，直径44 mm多绳股不旋转钢丝绳，直径3.5 m凿井天轮，G13钩头装置，搭配5 m3座钩式吊桶。副提升系统采用直径3.2 m单绳缠绕式提升机，直径42 mm多绳股不旋转钢丝绳，直径3.0 m凿井天轮，G13钩头装置，搭配5 m3座钩式吊桶。

施工中途在-380 m水平处开拓平巷掘砌工程。水平巷道里程超过50 m后，传统耙渣机效率缓慢。根据巷道规格与出渣量，采用无轨设备，选用3 m3铲运机进行矸石运输作业。

该竖井配有双提升系统，-380 m水平巷道与主提升系统处于同侧，主提升系统负责大件下放；副提升系统负责人员、工具、材料运输、同时作为紧急安全通道。

主体思路为：在地表将铲运机从中央铰接处解体，先下放后车体，以中央交接上、下铰接孔为悬吊点，下放至-380 m水平马头门处，巷道内人员使用手拉倒链将后车体拉入巷道中；再下放前车体，使用钢丝绳将铲斗、大臂与前机架固定牢固，以铲斗侧前机架为悬吊点，便于铲运机前后车体在狭小巷道内的组装，如图1所示。

1.主凿井提升机 2.多层股不旋转钢丝绳 3.凿井天轮 4.凿井井架 5.倒链 6.铲运机后机体 7.铲运机前机体 8.吊盘 9.副提升系统图1 铲运机分体下放示意图

1 样本参数

进风竖井-380 m水平处，井筒深度460 m。提升系统设备及待下放铲运机参数如表1、表2所示。

2 下放车体尺寸、强度校核

(1)井盖门尺寸2 555×2 810 mm，两罐道绳间距2 450 mm，铲运机悬吊时最大投影轮廓为2 125×2 200 mm，满足安全运输间距。

(2)铲运机解体后，前车体长4 730 mm，后车体长4 480 mm，满足竖井下放要求，满足马头门进入尺寸。

(3)钢丝绳安全系数计算。

(1)

式中M—计算的钢丝绳安全系数；

F′0—钢丝最小破断力总和，kN；

表1 提升系统参数

表2 铲运机参数

Q0—提升钢丝绳终端载荷，kN；

Ps—钢丝绳单位长度重量，kg/m；

H0—钢丝绳最大悬吊高度，m。

(2)

式中K′1—钢丝绳破断拉力换算系数；

K′—钢丝绳最小破断拉力系数；

d—钢丝绳公称直径，mm；

R0—钢丝绳公称抗拉强度，MPa。

Q0=QZ+Q

(3)

式中QZ—辅助设施重力，kN；

Q—提升物体重力，kN。

H0=Hsh+Hj

(4)

式中Hsh—井深，m；

Hj—井架含天轮高度，m。

(5)

式中m—规程要求升降物料安全系数7.5。

(4)最大静张力差计算

(6)

式中Fj—计算的钢丝绳最大静张力差，kN；

Pb—钢丝绳标准长度重量，kg/m。

(5)工具钢丝绳选用计算

1.铲运机后车体 2.悬吊工具钢丝绳 3.提升钢丝绳 F.后车体的重力 Ff.悬吊工具绳上收到的分拉力图2 悬吊工具钢丝绳受力分析

(7)

3 施工步骤

(1)施工前的准备工作

施工现场设有一名施工负责人进行统一指挥调度。作业前将所需的施工工具、联系通信工具准备齐全。凿井吊盘提前提升至-380 m水平，使上层盘与巷道底板水平。马头门后方15～20 m处提前打锚杆作为手拉倒链的固定点。

铲运机在拆装时，严格按照其本身结构进行合理拆解和安装。拆除上、下中央铰接销轴，转向油缸销轴，前传动轴，中央铰接处的所有液压油管。拆解后，需放净柴油箱、液压油箱油液、冷却水，并使用自封袋、尼龙扎带包扎阀口、管路接头。将所有独立部件和易损、易变形部件进行拆除。所有拆解下的零件，由专人管理存放，待铲运机主体下放后使用吊桶运至井下。

吊运工具、提升设备、保险装置及安全防护用品在使用前必须仔细检查，在确认工具完好后方可使用。调试好对讲机并时刻保持通话状态。调整提升机过卷保护系统，提升机设置为检修模式，运行速度不大于0.3 m/s。

(2)具体步骤

将保护伞固定于二层平台，使用2个45#卸扣，分别环扣在保护伞下方的2根罐道钢丝绳上，并用工具钢丝绳悬吊于二层平台。

把需吊运的铲运机体用钢丝绳套捆绑好(尤其对于前机体，铲斗、大臂与前机架需固定牢固，使用钢丝绳与卸扣捆绑机体，使用3吨手拉倒链锁紧)。将提升钩头与38 mm钢丝绳套连接，并穿好安全绳及防跳销。捆绑及拴吊等操作完毕，现场施工负责人检查并确认各连接部位紧固完好后。指挥井口信号工发信号，慢提钩头，至大件物体与地面垂直。待其稳定后，再次检查钢丝绳套固定情况、钢丝绳受力情况。确保绳套不松动、钢丝绳无异常。悬吊观察3分钟，确保无倾翻、滑动危险。使用自制滑架分别固定车体上下两端于罐道绳上。在车体下部固定牵引绳，便于井下人员连接、拖拽。

在下放操作前，由现场施工负责人与井口上、下信号工和提升机司机联系好升、降信号。通知井下等待拖拽人员，进入巷道内部躲避。无井下班组长通知，人员不得接近马头门。慢提铲运机体，使悬吊最低点高于井盖门200 mm以上。打开井盖门。通知信号工发送慢下信号，缓慢下放铲运机。铲运机体接近井口封口盘、二层平台时，各岗位把钩工应注意铲运机体与井口各结构钢梁、设施的安全间距，通过目测，发现有刮碰情况，提前向信号工发出停车信号。待自制滑架、铲运机体、钩头装置完全进入井筒后，关闭井盖门，防止落物。下放过程中，若发现意外问题或井筒内有响声，应立即停车，查明原因并处理后方可继续下放。

提升机司机根据深度指示器刻度，提前20 m停车(考虑钢丝绳承重后被拉伸长度，钢丝绳实际长度大于深度指示器显示数据)，通知井下班组长，井下班组长通过强光手电等设施在巷道内远距离观察铲运机是否到位。任何人不得将头探出马头门，向井筒上方张望。未见铲运机则继续发送慢下信号，直到铲运机就位，通知地表信号工停车。人员佩戴安全带，可靠固定后在上层盘上解除自制滑架与铲运机体的连接。使用长钩，钩取尾绳，任何人员不得处于提升重物下方，也不许在悬吊重物下方通过。将准备好的手动倒链与尾绳连接。井下平巷人员专人与地表信号工联系，提升机缓慢下放，平巷内人员配合将铲运机体拉入巷道内部。拖拽时，专人观察钩头装置、提升钢丝绳与马头门顶板的相对位置，防止钩头装置卡挂其上，防止提升钢丝绳在井壁处磨损。

后机体拖拽到位后，解除钩头装置与钢丝绳套连接。发出慢上信号，人员将钩头送回井筒中，无误后慢提至井口。重复以上步骤，将前机体同样下放至水平巷道内。悬吊前机体时，铲斗向上，铰接部位向下，便于拖拽后直接对接。

下放施工完成后，钩头装置提升至井口，顶起保护伞，拆卸锁住保护伞的卸扣，恢复滑架系统。恢复提升机过卷保护，恢复提升机至“运行”模式。

4 安全注意事项

(1)作业前，所有参加作业人员必须认真学习施工方案方法，做到熟悉施工程序，知道安全注意事项，服从分工安排。作业时严格按照施工方法执行，施工现场由施工负责人统一指挥。

(2)作业前严禁喝酒，有恐高症、高血压等疾病者严禁参与作业。

(3)进行搬运、起吊及下落时必须听从施工负责人统一指挥，所有施工人员要精力集中，遵守劳动纪律，以确保施工过程安全高效。

(4)作业前准备齐全所需的施工工具，钢丝绳、钩头装置等设施需按制度检查，安全无误后方可使用。

(5)施工人员在井口、二层平台、马头门附近作业时，应系好安全带，高挂低用，并将安全带挂在牢固可靠的生根点上，由现场施工负责人检查并确认可靠后方可作业。

(6)施工过程中，井口10 m范围内设置警戒带，专人看护，无关人员不得入内。

(7)提升机司机要持证上岗，提升机运行时必须一人操作、一人监护。提升机模式选至“检修”状态，速度控制在0.3 m/s以内。

(8)使用人力搬抬重物时，要有负责人统一指挥，齐心协力，喊齐口号，防止伤人或损坏物品(设备)，所有人员要注意保护自己及他人安全。

(9)井口、井下、提升机房各配备对讲机一台，并保持可随时通话状态。

(10)马头门处拖拽时，与提升机下落速度配合，实时沟通，遇任何问题，立即发出停车信号。

5 结语

(1)对金属矿山大型竖井单绳缠绕式提升系统中，单绳缠绕式提升机、提升钢丝绳的承载能力进行计算校核，并对工具钢丝绳的选型进行计算。

(2)总结了基建期竖井下放大型无轨设备的方法及主要注意事项。