礦井改擴建工程千米混合立井提升系統施工工藝優選研究與應用

■馬建飛 ■上海大屯能源股份有限公司，江蘇 徐州 221611

1 概述

工程概況:孔莊礦井改擴建工程項目設計生產能力由105 萬噸/年增加到180 萬噸/年，需新建一個直徑為8.1 米、深度為1083 米的混合立井，裝備一對16 噸標準箕斗及一個加寬罐籠和帶乘人的平衡錘。開拓水平為-1015 米，新增一個采區和綜采工作面。

提升系統組成:混合立井副提升機房設備安裝、混合立井主提升機房設備安裝、混合立井井筒裝備、上下井口操車系統安裝、裝載硐室設備安裝等單位工程。

提升系統施工特點:(1)改擴建工程為混合立井提升系統，內容多，工藝復雜，時間跨度大，設備重，安裝位置錯落差別大，設備安裝質量要求高，安全風險系數大。(2)千米混合井筒提升系統安裝，在國內尚未有成熟的安裝工藝，在中煤集團公司更是首次，按照傳統的施工工藝和管理手段，無法保障整個項目的按時投產，將直接影響公司的生產任務和經濟效益;如何優化施工工藝，采取有效的施工管理手段，成為提升系統安裝工程能否按期完成的關鍵。

2 提升系統安裝施工工藝優化

2.1 安裝設備及井筒裝備主要參數

(1)副提升機:包括1 臺JKMD-4×4E 型落地式多繩摩擦提升機及配套的直流電動機，提升機總重32 噸，配套電機總重65.4 噸。提升鋼絲繩為Φ44-6×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根總長1370 米，自重10噸，三根平衡尾繩為Φ48-34×7SE，每根長1200 米，每根繩重12 噸。

(2)主提升機:包括1 臺JKMD-4 ×4(III)型落地式多繩摩擦提升機及配套直流電動機，提升高度為1051.5m，提升機總重32 噸，配套電機總重65.4 噸。提升鋼絲繩為Φ44-6 ×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根總長1370 米，自重10 噸，平衡尾繩為Φ48-34 ×7SE，共三根，每根長1200 米，每根繩重12 噸。

(3)井筒裝備:井筒有效直徑Φ8.1m，井口標高為36.5m，井底車場標高-1051.5m，井筒內布置兩套提升系統:即雙箕斗提升系統、單罐籠配平衡錘提升系統。罐道采用180 ×180 方鋼罐道，罐道長12 米∕根，梯子間層間距4 米∕層，托架有3012 個，罐道梁、梯子梁和管道梁共2008 根，罐道梁為250 ×150 ×8 方鋼兼做梯子大梁，共251 層罐道梁，井筒布置2 趟Φ325 排水管路2100 米，，一趟Φ325 降溫管路1050 米，1 趟Φ219 消防灑水管路1120 米，1 趟Φ219 壓風管路1050米，井下供電采用電纜在井筒敷設，電纜支架共550 個，井筒內布置兩套提升系統:即雙箕斗提升系統、單罐籠配平衡錘提升系統。

(4)主、副提升機天輪:分別位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天輪平臺上，天輪直徑4 米、重25T(含軸座重27T)，共4 套天輪裝置。

(5)上井口立架:立架采用鋼框架結構，上端立柱與井架采用槽鋼滑動連接，下端為鉸支座。立柱、防撞梁等構件采用Q235-C 碳素結構鋼，其他構件采用Q235-B 碳素結構鋼，各平臺的鋼梯及欄桿等次要構件采用Q235-A 碳素結構鋼。維護板采用0.8mm 厚V125 型彩色壓型鋼板。立架頂點標高+42.9m，立架底框梁底面標高-1.735m，副提防撞梁標高+18.5 米，主提防撞梁標高+40.8 米。立架設計重量156 噸，立架共四節。

2.2 提升系統安裝施工工藝及關鍵線路

根據礦井改擴建工程總體進度要求和提升系統安裝的特點，提升系統安裝施工關鍵線路為:井筒裝備準備工作(井筒拆除、掏梁窩、改絞等)→井底下部結構→井筒裝備(標準段)→永久鎖口及井口房施工→上井口立架→井筒電纜敷設→主、副提升機天輪→副提升機上繩、掛罐及調試→裝載硐室設備安裝→主提升機上繩、掛箕斗及調試→聯合試運轉。其他非關鍵線路包括:主、副提升機安裝、上下井口操車設備、提升信號等。

2.3 提升系統安裝施工工藝優化

2.3.1 提升系統安裝施工工藝優化的必要性

由于礦建工程施工工期滯后，移交混合井筒安裝較晚，副提升系統為改擴建項目能否按期投產的關鍵節點(承擔中央泵房設備、首采區液壓支架、軌道大巷材料下井等)，若按照正常的施工工期安排，計劃生產的時間節點目標就不能實現。圍繞著提升系統安裝施工關鍵線路，對安裝施工工藝優化勢在必行。

2.3.2 提升系統安裝施工工藝優化的重點

施工工藝優化的好壞直接影響到礦井投產日期，根據本工程的特點及單井筒、單提升的安裝工藝，公司建設管理部門會同建設單位、監理單位、施工單位多次到現場勘察協調，召開專業會議，搜集大量資料，結合立體交叉作業、流水施工等特點，以關鍵線路重點節點為突破口，圍繞著副提升系統試運，以安裝工程優先的原則，制定優化了混合立井提升系統快速、安全、高效的安裝施工工藝，主要體現在:

(1)井筒內敷設電纜施工優化:井筒內設計有通訊電纜7 趟、動力電纜4 趟，動力電纜支架1 趟，通訊電纜支架1 趟，其中電力電纜長1400m，重約26 噸。由于混合井筒內布置了主副提升系統、梯子間、各種管道，井筒裝備完成后，井筒內設施密集，空間狹小，對井筒內的電纜敷設帶來很大困難，而且工期也較長，需要25 天時間。為此，在井筒裝備施工中，先安裝吊掛2 層圓吊盤，將電纜盤在吊盤上，自上而下進行井筒電纜敷設施工，此方法雖然推遲了井筒裝備開工時間，卻有施工安全、時間短的益處，井筒電纜敷設用時14 天全部敷設完成，很好的解決關鍵線路上難點，為副提升系統按時試運行創造了條件。

(2)井筒裝備標準段施工優化:采用五層吊盤自下而上一次成型施工工藝，安裝托架、電纜支架、梁、梯子踏板、罐道、管路、梯子間欄網等。按施工區段工作量大小，合理安排各道工序，進行循環作業，保證24 小時連續施工，確保工程施工進度。井筒裝備標準段用時67 天完工。

(3)主、副提升天輪吊裝就位施工優化:主、副提升機天輪裝置分別位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天輪平臺上，天輪直徑4 米、重25T(含軸座重27T)，共4 套天輪裝置。按照傳統施工工藝，采用永久井架起吊梁、16 噸穩車、滑車等設施，將天輪放置在井口進行垂直起吊就位，此方法占用井口空間，而且施工工期長(需要10 天)。經過參建各方的調研和研究，采用先進的500 噸汽車吊，在井架外側直接起吊就位，該方案不占用井口空間，可以和井口施工進行平行作業，只用2天就安全的將4 只天輪吊裝就位，節省了關鍵線路時間7 天。

(4)上井口立架施工優化:立架采用鋼框架結構，總重156.1T，共四小節，G1 重51.76T，G2 重48.4T，G3 重24.96T，G4 重30.94T。由于立架安裝為關鍵線路，與井口房土建施工交叉影響，為了將影響降到最低，采用井口房土建先施工，預留立架安裝空間，立架安裝采用預先組裝分兩節整體吊裝，吊裝時將G1、G2 組裝成一個整體，重100.2T;G3、G4 組裝成一個整體，重55.9T。采取此方案可以確保關鍵線路按期完成，又不影響井口房的土建施工，完成立架安裝后，即可進行副提升系統掛罐、上繩、調試，確保了副提升系統按時投入運行，在副提升系統運行期間，采取可靠的防范措施，繼續施工井口房。

3 總結

孔莊改擴建提升系統安裝，以施工工藝優化為主線，以加強施工的管理和協調為保障手段，打破常規，不斷創新，嚴格按照既定的施工進度計劃安排，通過參建各方的共同努力，安全高效的完成了孔莊煤礦改擴建工程千米混合井提升系統的施工任務。通過施工工藝優化和現場管理，比計劃工期提前2 個月，生產原煤15 萬噸，創造直接效益約4000萬元，提前發揮了投資效益。