副立井臨時改絞方案

摘 要：為加快礦井建設進度，滿足二、三期工程施工立井提升需要，并在主井井筒永久裝備未投運前，提高礦井提升能力，決定對副立井進行臨時改絞。在副立井臨時改絞期間，與其配套的各系統同步形成，突破礦井提升能力嚴重制約建設進度這一瓶頸，保證礦井按期投產，達到縮短建設工期、節約大量資金、提高經濟效益的目的。

關鍵詞：礦井；建設進度；副立井；臨時改絞

中圖分類號：TD262.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.063

1 工程背景及概況

礦井的副立井井口標高+1 460.826 m，井底馬頭門標高+825.00 m，井筒凈直徑7 m，包括表土段、基巖段、馬頭門、水窩等在內，井筒設計深度約665.4 m。

臨時改絞時，礦井井下二、三期工程施工的配套系統，例如提升、供電、壓氣、通風、排水、信號等，應在臨時改絞時同步形成。

就改絞本身的特點而言，由于工程包括地面、井筒和井下三部分，工程施工點分散，施工線較長，而且單線作業多、平行作業少，井筒吊掛多、安全風險大，因此抓好工序的轉換與銜接成為了加快工程建設進度的關鍵。

2 總體方案

2.1 改絞前提

改絞前提為：①臨時改絞前，建立過渡時期的井下變配電和排水系統；②與改絞相關聯的礦建工程全部結束；③立井馬頭門底板以下的深度滿足臨時改絞要求。

2.2 改絞總體方案

改絞的總體方案為：①采用罐籠和箕斗混合改絞的方式。②使用2JK-3.0×1.5/20型提升機配4 m3箕斗和JK-2.5×2/20型提升機配合1 t雙層兩車臨時罐籠提升。箕斗主要用來提升煤或矸石，罐籠主要用來上下運送人員和設備、材料的入井，也可用來提升矸石。③采用鋼絲繩柔性罐道，并采用液壓螺桿拉緊裝置張緊。④臨時改絞中，井下采用阻尼托罐裝置，井上采用手動托罐裝置。改絞施工完成后，要求阻尼托罐裝置、手動托罐裝置和上下安全門與提升信號閉鎖，地面運轉設備與提升信號閉鎖。⑤臨時改絞后，井下施工主要采用膠帶運輸機運輸，部分煤或矸石可以通過礦車提升，并通過臨時翻矸設備翻矸。⑥臨時改絞前，應先建立過渡期間的供電、排水系統。⑦為確保井下二、三期工程施工的安全，臨時改絞后，井下應設置臨時變電所和臨時泵房。

3 各主要系統

3.1 提升系統

罐籠提升系統：罐籠采用1 t雙層兩車臨時鑿井罐籠，提升機采用現有的JK-2.5×2/20型提升機，配套的電動機的功率為630 kW。

箕斗提升裝置：利用現有ⅣG型鑿井井架，箕斗采用4 m3臨時箕斗，提升機采用現有2JK-3.0×1.5/20型提升機，配套電動機的功率為800 kW。

3.2 排水系統

使用MD100-80×9型水泵2臺，其中，1臺使用，1臺備用。井下應設置臨時泵房和有效容積大于1 000 m3的臨時水倉。

3.3 通風系統

因無井下巷道開拓布置圖，井下二、三期工程施工期間的通風系統暫時無法確定。但副立井臨時改絞時，井筒內要設置兩個φ1 m的膠質風筒，臨時改絞后，在地面主通風機未形成之前，可在地面安裝2臺功率為2×55 kW的局部通風機，并通過井筒內的膠質風筒導風，為井下掘進工作面輸入新鮮風流。

4 具體實施方案和施工工序

4.1 施工方案

井筒工程結束后，先建立過渡期供水和排水系統，拆除鑿井所用的臨時電纜、臨時吊盤、二平臺、倒矸溜槽等臨時設施，安裝測量定位。

在井筒改絞工程中，由于井筒內的管路和線路較多，且是鋼絲繩懸吊，所以與一般井筒永久裝備的操作方法和施工方案截然不同，整體施工方案為先下后上，即先進行下部工作，后進行上部工作；先安裝封口盤，后下放管路、電纜和上部套架，最后安裝天輪平臺。

安裝井下出車平臺、井下臨時煤倉、井下裝載和套架時，要先在鑿井吊盤下掛第三層臨時吊盤做工作平臺。第三層臨時吊盤距鑿井吊盤下層盤的距離應大于井下出車平臺盤面至井下套架最下部的距離。

安裝天輪平臺時，將吊車作為起吊設備。在臨時改絞的同時，還要安裝和完善地面提升設備、翻矸設備等。

4.2 施工工序

本臨時改絞工程的具體施工順序如下：①施工準備；②下放1路高壓電纜，建立過渡期供電、排水系統；③安裝井下出車平臺；④安裝罐道繩生根平臺；⑤修建臨時煤倉繞巷，安裝井下臨時煤倉（100 m3）；⑥安裝井下裝載和套架；⑦拆除井筒內鑿井臨時設施和二平臺；⑧拆除鑿井封口，安裝新的封口；⑨下放各種管路、電纜、風筒并懸吊；⑩安裝井口套架和導向裝置；?下放制動繩和罐道繩，并在井口進行卡固；?拆除舊天輪平臺，安裝新天輪平臺；?掛罐道繩、制動繩，并張緊；?披繩掛罐和箕斗；?通訊、信號安裝，井上下鋪軌，完善各種安全設施；?試運行。

臨時改絞期間，在完成井筒作業項目的同時，安裝地面翻車機，并適時檢修提升機。

4.3 改絞前后提升能力對比

4.3.1 改絞前提升能力計算

提升速度圖如圖1所示。

絞車提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及減速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速時間及減速時間：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及減速距離：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速運行距離：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速運行時間：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止時間：θ=60～90 s，取60 s。

裝巖時間：240 s。

一次提升循環時間：T=t1+t2+t3+θ+θ2=445.36 s。

副提按主提速度算，平均提升容積按3.5 m3算，則改絞前的提升能力為：

AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）. （1）

式（1）中：Z為一次提升箕斗數量，Z=1；VC為吊桶容積，VC=3.5 m3；0.9為箕斗裝滿系數；kt為提升不均勻系數（1.15～1.25），取kt=1.2.

將相關數據代入公式（1）中得AT=21.22 m3/h。

每班提升8 h，每班凈提矸時間為6 h，每天分3班，每天提矸時間為18 h，提矸381.96 m3。每月26個工作日，每月出矸9 930.96 m3。按S=20 m2斷面，月進500 m計算，滿足不了1個掘進隊施工，不能滿足生產需要，所以必須進行改絞。

4.3.2 改絞后提升能力計算

絞車提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及減速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速時間及減速時間：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及減速距離：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速運行距離：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速運行時間：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止時間：θ=30～90 s，取50 s。

一次提升循環時間：T=t1+t2+t3+θ≈205.36 s。

取Z=1，VC=4 m3，kt=1.2，則改絞后的提升能力為AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）=52.59 m3/h。

每班提升8 h，每班凈提矸時間為6 h，每天分3班，每天提矸時間為18 h，提矸946.62 m3。每月26個工作日，每月出矸24 612.12 m3。按S=20 m2斷面，月進500 m計算，可供2個掘進隊同時施工。罐籠在不下人的時候也可以提升煤或矸石，提高了提升能力，并且罐籠與箕斗之間互不影響。

5 研究結論

副立井臨時改絞可提前9個月貫通3～5層回風、輔運大巷。

副立井井底車場、井底水窩、井底變電所、水倉、清理撒煤斜巷、行人繞道均可為臨時改絞服務。利用永久巷道643 m，只需要修建與回風立井貫通的措施巷125 m，臨時煤倉和裝載硐室417 m?即可，這樣加快了礦井的建設進度，縮短了建設工期，節約了大量資金，提高了經濟效益。經計算，提前9個月工期可創造經濟效益480萬元左右，且每月可節約工資200萬元，總共節約工資1 800多萬元；每月貸款利息約75萬元，節約投資貸款利息675萬多元。總共可節約2 955萬元。

試運行一個月后，對整個系統進行了檢驗，一次性取得成功。此方案已在同煤集團推廣使用，在加快整個煤礦系統建設進度、提高資源利用率等方面發揮了很大的作用。

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作者簡介：劉云生（1976—），男，山西大同人，碩士，主要從事礦業工程方面的研究。

〔編輯：王霞〕