礦山箱型鋼井架起立安裝技術(shù)研究與應(yīng)用

岳廣義

(平煤神馬建工集團有限公司安裝處，河南省平頂山市，467000)

井架起立是礦山立井提升系統(tǒng)安裝工程中一項關(guān)鍵的單位工程，由于其施工技術(shù)難度大且安全風險高，因此在礦井工程建設(shè)中處于重要施工地位。20世紀80年代以來，在大中型礦井立井提升系統(tǒng)的建設(shè)中，逐漸淘汰了造價高、占用井口工期較長的鋼筋混凝土框結(jié)構(gòu)井塔，廣泛采用了投資少且工期短的箱型鋼結(jié)構(gòu)井架，因此，如何實現(xiàn)箱型鋼井架快速安全起立成了施工單位必須解決的重要課題。本文介紹了在施工場地狹小、常用的單桅桿和雙桅桿不具備安裝條件以及僅用大噸位輪式起重機滿足不了技術(shù)要求的情況下起立安裝箱型鋼井架的施工技術(shù)及應(yīng)用。

1 工程概況

義馬煤業(yè) (集團)孟津煤礦主井井架起立安裝工程主要技術(shù)參數(shù)為:井架為櫓式鋼井架，分為立架和斜架兩部分，立架部分為桁架式鋼結(jié)構(gòu)，斜架部分為斜雙柱框架式鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件為焊接封閉箱型斷面，井架總重約為326t、井架全高為55.7m，其中立架圖紙設(shè)計重量為96t、高度為40.4m、重心位置為26.8m，斜架圖紙設(shè)計重量為226t、斜架長度為58.9m、其重心位置為33.5m。其井架技術(shù)特征如下:

(1)提升機。1臺落地式多繩提升機，直徑為3.5m的天輪兩組，鋼絲繩最大靜張力為470kN，每組鋼絲繩破斷力為818×4＝3272kN，提升速度V＝11.728m／s，加速度a＝0.75m／s2。

(2)提升容器。12t四繩箕斗。

(3)施工場地條件。主井絞車房等建筑物已建成，井架左右空間狹小，無法布置桅桿攬風繩，由于斜架重量較大，使用大噸位輪式起重機不能將井架的斜架吊裝到位。

2 施工技術(shù)工藝的研究制定

為了保質(zhì)保量快速安全地完成井架起立的安裝，根據(jù)施工的場地條件和井架結(jié)構(gòu)質(zhì)量，結(jié)合現(xiàn)場建筑物情況，確定了起立安裝該井架的技術(shù)工藝。

2.1 井架組裝

首先在井架斜架安裝位置準確布置一組鉸鏈，作為斜架翻轉(zhuǎn)起立的支撐點和軸心，然后將井架斜架以鉸鏈為基準點沿安裝中心完成水平組裝，將斜架腿部、鉸鏈和斜架基礎(chǔ)相連，在斜架側(cè)前方完成井架的立架水平組裝。

2.2 臨時設(shè)施布置

在井架中心線絞車房后面布置兩基承重能力為120t的混凝土地錨，安裝4臺16t鑿井絞車，布置一套滑輪組作為起立井架的主纜風繩兼做主提升繩。

2.3 斜架起立

使用大噸位輪式起重機將井架的斜架起立到與水平夾角55°，然后用布置在井架正后方一套主溜繩兼做主提升繩將井架拉到預(yù)定角度 (與水平夾角75°)。大噸位起重機配合主溜繩起立井架示意圖如圖1所示。

圖1 大噸位起重機配合主溜繩起立井架示意圖

2.4 立架起立

斜架起立后利用3臺大噸位起重機將立架吊裝到位。

2.5 井架合攏、找正、安裝

井架吊裝到位后，將井架按照技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求調(diào)整到預(yù)定位置，并進行立架與井口板梁、立架與斜架聯(lián)接安裝。

3 項目實施

3.1 項目實施前的準備工作

3.1.1 技術(shù)準備

首先對施工場地和絞車房進行測量，初步確定主溜繩錨樁位置和大噸位輪式起重機站位，初選斜架和立架的各吊點位置，經(jīng)受力分析并進行優(yōu)化，計算出使用大噸位輪式起重機起立斜架的最佳角度(按照要求，必須滿足主溜繩受力繼續(xù)起立斜架時主溜繩高度高于絞車房的高度)，選擇確定輪式起重機、主溜繩錨樁、提升用鑿井絞車、滑輪組和吊耳等設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和安裝位置。

3.1.2 施工進場前準備

(1)場地平整。按照井架組裝所需尺寸、井架構(gòu)件、臨時設(shè)備進場通道、輪式起重機進場通道等進行場地平整，輪式起重機站位要進行特別壓實填平。

(2)鉸鏈安裝。與土建配合在制作斜架基礎(chǔ)時，將翻轉(zhuǎn)起立斜架用的鉸鏈基礎(chǔ)同時完成，基礎(chǔ)澆筑前把鉸鏈埋入件找正并固定，待鉸鏈埋入件與混凝土凝固程度達到要求后，敷設(shè)翻轉(zhuǎn)鉸鏈。

(3)設(shè)備、機具準備。按照技術(shù)方案的要求，準備符合要求的4臺16t鑿井絞車、2臺500t輪式起重機、1臺300t輪式起重機、構(gòu)成主溜繩(兼做提升繩)的鋼絲繩、滑輪組及其他所需機具和材料。

(4)吊具探傷及破斷力試驗。每個卡環(huán)、滑車、吊耳銷軸均要進行金屬無損探傷，自制吊耳及鉸鏈與構(gòu)件焊接位置均要進行焊縫探傷檢查，吊裝用鋼絲繩和提升繩均要進行鋼絲繩破斷力試驗，符合強度要求后方可使用。

3.2 井架組裝和臨時設(shè)備設(shè)施布置

3.2.1 井架組裝

將主斜架在井架永久位置的正投影方向完成水平組裝，并將斜架兩腿根部與翻轉(zhuǎn)鉸鏈按預(yù)設(shè)尺寸焊接，副斜架在主斜架側(cè)前方完成水平組裝。

3.2.2 井架上吊點布置

分別在斜架構(gòu)件G103正及G103反水平組裝時的上部焊設(shè)4個80t的起重吊耳 (吊耳孔中心距斜架底腳35m)作為起重機吊裝點，穿設(shè)6×37＋1-1520-φ60鋼絲繩扣作為輪式起重機的吊裝井架的繩扣。分別在斜架構(gòu)件G105正及G105反水平組裝時的上部焊設(shè)6個80t的起重吊耳，其中2個作為300t輪式起重機的吊裝點，4個作為鑿井絞車起立斜架的吊裝點并掛設(shè)H50×2D滑輪。

3.2.3 提升設(shè)施布置

在地錨上設(shè)置的起重吊耳上分別掛設(shè)H50×2D滑車組及H32×1D滑車，分別在1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車上纏繞6×37＋1-1667-φ32.5鋼絲繩950m，然后將鋼絲繩和井架、地錨上的滑輪穿繞成滑輪組。考慮到鋼絲繩要跨越主井絞車房，在鋼絲繩穿設(shè)時直接在主井絞車房頂部進行穿設(shè)，并在絞車房棱角位置設(shè)置護繩裝置。

3.2.4 輪式起重機布置

3臺起重機分別按照平面布置位置的設(shè)計站立斜架兩側(cè)。孟津礦主井井架安裝平面布置示意圖如圖2所示。

圖2 孟津礦主井井架安裝平面布置示意圖

3.3 井架起立

各項準備工作完成后，考慮到這種施工技術(shù)工藝的特點，為保證施工安全，整個起立過程應(yīng)不間斷進行，利用一天的時間完成井架起立工作。上午9時輪式起重機就位并完成起吊的準備工作，同時所有臨時設(shè)施準備完成具備起立井架條件。下午13時斜架起立到預(yù)定位置，并完成立架起吊工作并進行井架超平找正。

3.3.1 斜架吊裝

(1)同步啟動3臺輪式起重機進行試吊，待斜架架體脫離組裝支撐架50～100mm后，停止起吊，靜止5min左右。仔細檢查輪式起重機受力情況和各個連接裝置的安全情況，確認安全后，3臺輪式起重機再同時同步進行起吊，在起吊過程中要在現(xiàn)場總指揮的指揮下保持各輪式起重機受力在預(yù)定范圍內(nèi)，并保持平衡并根據(jù)實際位置情況將起重機大臂向井筒方向旋轉(zhuǎn)。

(2)在利用輪式起重機起吊的同時，1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車司機根據(jù)總指揮的指揮，按預(yù)定方案逐步收緊主溜繩滑輪組鋼絲繩，當斜架起升到與地面水平夾角為55°時輪式起重機停止起升。繼續(xù)利用1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車將吊滑輪組鋼絲繩收緊，直到全部張緊承受井架向前的傾斜重力后，4臺鑿井絞車同時停止提升，并檢查鑿井絞車、錨樁、滑輪組及各連接件安全無誤。

(3)300t及500t輪式起重機松鉤，并摘除吊裝繩扣。

(4)同時同步啟動1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車，將主井斜架起立到75°時停止提升，安裝斜架地腳螺栓并適當緊固。

3.3.2 立架吊裝

(1)用起立斜架時使用的3臺輪式起重機將立架吊起平移到靠近井口的位置。

(2)改變輪式起重機吊點，用2臺500t輪式起重機分別吊立架頭部兩側(cè)，300t輪式起重機吊立架底部將立架吊離地面，采用空中翻轉(zhuǎn)的方法將立架樹立與地面垂直后，300t輪式起重機摘鉤。

(3)用2臺500t輪式起重機將立架平移到井口安裝位置并找正。

3.3.3 合攏操平找正

(1)立架找正后同時開動1＃、2＃、3＃和4＃鑿井絞車使斜架與立架合攏。

(2)對井架進行整體操平找正。

(3)聯(lián)接緊固立架底部與井口板梁的螺栓連接滑塊螺栓。

4 結(jié)語

該井架起立利用1d時間將準備好的斜架和立架起立到位，做到了連續(xù)施工，避免了斜架長時間在空中等待立架的安全風險，實踐證明，該安裝技術(shù)未發(fā)生任何安全質(zhì)量問題，探索出了一套在主井絞車房等周邊建筑物已建成、井架左右空間狹小、無法布置桅桿攬風繩以及由于斜架重量較大無法使用大噸位輪式起重機將井架的斜架吊裝到位等情況下的安全可靠的井架起立安裝技術(shù)工藝。施工中總結(jié)的經(jīng)驗和要注意的要點如下:

(1)選擇的施工技術(shù)工藝要與現(xiàn)場條件相匹配，初選方案后還要逐步細化優(yōu)化，即做到安全可靠又要盡可能簡潔、操作方便。

(2)起立安裝過程中輪式起重機和主溜繩受力變化很大，受力計算復(fù)雜，各種狀態(tài)的受力計算分析都要求精準并滿足安全系數(shù)的要求。

(3)輪式起重機司機和鑿井絞車司機等各崗位操作人員要高度協(xié)同作業(yè)，要事先進行培訓(xùn)教育，將每一項任務(wù)都分解落實到人，做的崗位明確職責清楚，確保操作準確可靠。

(4)所有進場設(shè)備和材料必須性能良好，關(guān)鍵部件和關(guān)鍵材料必須經(jīng)過試驗或檢測。投入使用前進行全面檢查。

(5)井架組裝位置尤其是立架組裝位置和輪式起重機站的位置要緊湊合理，在起立井架過程中輪式起重機盡量不移動位置，以確保施工聯(lián)系緊湊進行。