李家灣銅礦豎井延深段井筒裝備安裝技術研究

2016-03-25 15:46:10曾漢東

采礦技術 2016年1期

曾漢東

(大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，　湖北大冶市　435122)

曾漢東

(大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，湖北大冶市 435122)

摘要：介紹了李家灣銅礦豎井井筒延深及井筒裝備概況和工程特點，對井筒裝備安裝的4種作業方式進行了簡述和優缺點比較，綜合考慮各作業方式的優缺點和礦山現狀及井下限制條件，最終選擇自下往上分次安裝的作業方式，并對井筒延深段井筒裝備安裝方案進行了詳細論述，為類似礦山井筒安裝施工提供借鑒。

關鍵詞：豎井延深；井筒裝備；分次安裝；作業方式

我國主要地下礦山大部分正逐步向深部礦床開采過渡，礦山將原有豎井延深是開拓方式之一，豎井延深段的井筒裝備的安裝，由于和新建的豎井井筒裝備安裝所受的限制條件比較起來相差很大，其對施工工藝提出了更高的要求。

1工程概況

1.1工程概述

李家灣銅礦主井凈直徑為5 m，井口標高為+54 m，井底標高原為-224 m，延深后井底標高為-365 m，延深深度141 m，井壁為噴射砼支護。井筒內配4#單層雙車罐籠和平衡錘，設有梯子間。原有-50，-100，-150，-200 m 4個中段，延深后最低中段為-350 m。井筒延深掘砌時，利用梯子間進行卷揚提升，-200 m中段兩側馬頭門布置穩車和絞車用于懸吊吊盤等設施。

延深段的井筒裝備與上部井筒裝備規格和布置保持一致，從標高-206.5 m以下至井底，包含有：6 m層間距的罐道梁，6條槽鋼組合罐道(其中罐籠4條)，梯子間、管路和井底金屬支承結構等。罐道梁為用錨桿加托板固定，梯子間層間距為6 m。

延深段井筒裝備拆裝工程主要內容：

(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臺。

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

(3) 組合鋼罐道自-206.5～-356.5 m共6條，總長900 m，井底楔形木罐道4根，共32.82 m。

(4) 梯子平臺、欄柵26層，梯子27部。

(5) 從-200～-350 m安裝Φ219 mm×9 mm壓風管、Φ159 mm×6 mm排水管和Φ89 mm×4.5 mm給水管各1趟。

1.2工程特點

(1) 延深段井筒裝備是在上部生產、下部安裝的情況下進行，增加了很大的安全風險。

(2) 罐道梁和罐道安裝定位要穿過兩層平臺(測量平臺、保護平臺)的測量才能進行，給定位測量工作提出了更高的精度要求。

(3) 井筒延深段井壁為噴射砼支護，井筒斷面規格不如現澆砼井壁規整，各層鋼梁的實際長度與設計長度均不相同，給下料和安裝速度帶來了影響。

(4) 部分安裝件長度較長，不能由罐籠直接下放，如組合鋼罐道單根長度達12 m，只能單獨安裝提升設備下放，也要占用礦方生產提升時間。

(5) 該井是礦方提升運輸的主要通道，安裝人員、材料、設備，工具的下放、提升必然要占用礦方生產提升時間，影響礦方的正常生產。

(6) 延深段井筒裝備安裝幾乎是在封閉的狀態下進行，井下施工現場空間有限，給施工增加了很大的安全風險。

(7) 延深段井筒裝備在安裝過程中，需保持井底排水。

2作業方式比較與選擇

2.1作業方式簡介

井筒裝備安裝的作業方式主要有2種，即一次安裝和分次安裝。

一次安裝是從井底向上，利用多層吊盤(或吊盤帶吊架)一次將井筒內的罐梁、罐道及管路等全部裝備完。一次安裝具體又可分為2個方式：分段循環一次安裝法，其是由下向上連續安罐梁10～20層，同時安裝管路，再從下向上安裝罐道；逐層連續一次安裝法，其是在采用樹脂錨桿固定井筒裝備的井筒中，用多層吊盤一次完成全部裝備。

分次安裝也可分為2個方式，一般先從井口向下在吊盤上安裝井內的全部罐梁及其他鋼梁等，再從井底向上在吊架上安裝罐道，待罐道安裝完畢后，最后從井底向上安裝管路，在此簡稱為先下后上分次安裝法。特殊情況下，也可先從井底向上利用多層吊盤安裝井筒內全部罐梁、管路等，再從井底向上在吊架上安裝罐道，在此簡稱為自下往上分次安裝法。

2.2優缺點比較

針對上述幾種井筒裝備安裝作業方式，進行優缺點比較:

(1) 分段循環一次安裝法。優點是工時利用率較高，施工速度較快；有利于提高工程質量。缺點是工作組織較復雜；需要設備設施較多；吊盤要有活動折頁，結構復雜。

(2) 逐層連續一次安裝法。優點是工時利用率高，施工速度快；有利于提高工程質量。缺點是工作組織復雜，但由于采用樹脂錨桿固定井筒裝備，為一次安裝提供了有利條件；需要設備設施較多；吊盤要有活動折頁，結構復雜。

(3) 先下后上分次安裝法。優點是簡單、安全；適應任何復雜的罐梁層格布置。缺點是安裝設施需兩次改裝；施工工序重復、繁瑣；施工時間長。

(4) 自下往上分次安裝法。優點是工作組織簡單；需要設備設施相對較少。缺點是安裝設施需改裝一次；吊盤要有活動折頁，結構復雜。

2.3作業方式選擇

根據上述優缺點比較和本工程特點，考慮到井筒延深施工設備設施的布置幾乎都在井下，受現場條件限制井下布置設備不可較多，井筒延深段裝備安裝時上部堅持生產，應降低施工作業的安全風險，使工作組織簡單，并應滿足井底排水人員上下的要求，故采用第4種作業方式，即自下往上分次安裝法。

3井筒裝備安裝方案

3.1施工前的準備工作

3.1.1 措施工程

(1) 根據本工程井筒水文地質情況，在井底安裝1臺電動潛水泵，將井底積水排至-350 m中段馬頭門處修筑的臨時水倉內，并在-350 m中段馬頭門臨時水倉上安裝1臺D80-30×6型臥式多級離心泵，利用井筒掘砌用的臨時排水管道將水排至-200 m中段主水倉，然后轉排至地表。

(2) 在井口安裝3 t絞車1臺，在-200 m中段靠近馬頭門處安裝3 t絞車1臺，用以下放和吊裝材料。

(3) 在-200 m以下的測量平臺和人工保護盤中部各開800×800活動門。

(4) 在罐道由地表下放之前，經礦方同意后在罐籠底部靠中間位置開500×400活動門用以下放罐道，工程完后予以恢復。

3.1.2 施工準備

(1) 對井筒裝備用的所有鋼材、管材、金屬構件等進行清點編號，并按設計要求作防腐處理。

(2) 根據井筒-200 m馬頭門以上3～5層鋼梁及罐道位置，測量并確定出井筒延深段鋼梁及罐道安裝的基準位置，確定布置測量定位點。

(3) 加工多層吊架、水平間距尺、層間距尺及其他專用工具。

(4) 在測量平臺上安裝測量小絞車投放垂線。

3.2 作業方式

依前述，延深段井筒裝備采用自下往上分次安裝的作業方式。第一次：從井底向上，利用雙層吊盤安裝井筒全部鋼梁、梯子平臺、管道、梯子和柵欄,此段時間井筒上部礦方正常生產。第二次：從井底向上，利用多層吊架安裝罐道,此段時間需礦方停產。第一次從井底向上作業，考慮了井底排水上下作業人員的需要。水泵工可通過吊桶下到吊盤上，然后經吊盤下已經安裝好的梯子間下到-350 m中段進行排水作業，上來時再經過梯子間和吊桶。

3.3施工順序

第一次：裝排水泵、接臨時風管→裝工作平臺裝基準梁(-212.5 m層)→從井底向上安裝保護盤以下各層鋼梁和柵欄及全部管道、梯子平臺和梯子。

第二次：拆測量平臺、原井底楔形罐道及其托梁，拆保護盤、吊盤→改裝吊盤為吊架并掛設→從井底向上安裝井筒延深段罐道→恢復-212.5 m層以上柵欄→拆除施工設施。

3.4施工方法

3.4.1材料下放

(1) 除組合鋼罐道外的工程材料由罐籠運至-200 m中段馬頭門出車端車場內，分門別類碼放待用。

(2) 鋼梯、柵欄和管道從罐籠頂插放到罐籠中，綁好后放到-200 m中段馬頭門出車端堆放。

(3) 每層鋼梯、欄柵、管道等由-200 m水泵房內Φ1.2 m卷揚下放到安裝位置，短鋼梁由卷揚吊桶下放到吊盤上以待安裝。

(4) 鋼罐道用井口3 t絞車吊起后，穿過罐籠頂蓋和底部活動門吊掛在罐籠底部，下放到井下-200 m中段。再利用-200 m中段靠馬頭門處的3t絞車將罐道送至井筒安裝處安裝，每次1根。

3.4.2鋼梁、梯子間、管道和柵欄安裝

安裝之前先裝好井底排水設施排水，并從-200 m接一趟臨時供風管至吊盤上，以備打錨桿眼之用。

首先在保護盤上(-216.7 m)搭設腳手架鋪木板，在-212.5 m處安裝一層精確定位的基準梁。按井筒裝備布置圖，在井內設6根測量垂線穿過保護盤。接著即可借助雙層吊盤自井底向上逐層安裝。吊盤上層可進行打錨桿眼作業、臨時放待安裝的材料。吊盤下層設有活動折頁，扇形折板放平時人員可在其上進行鋼梁安裝等作業，扇形折板收起時吊盤可向上提起。

安裝順序為：裝鋼梁→裝梯子平臺和梯子→裝管道→裝柵欄。

(1) 鋼梁安裝。其作業順序為：打錨桿眼→注錨桿→安裝錨桿托架、托板→裝鋼梁。首先打錨桿眼，由于井筒內鋼梁主要采用錨桿托板固定，因此錨桿眼的定位必須準確，采用逐層放線的方式定眼位，注意眼深應符合要求，打完每層錨桿眼后，應及時將眼孔吹干凈。其次錨桿安裝，錨桿錨固材料采用快硬錨桿卷，作業人員先清除孔內巖粉和積水，將錨桿卷在水中浸漬，依次送入錨桿眼底，裝滿至孔口，用風鎬加裝專用套筒將錨桿送至眼底。為方便錨桿送進，特將錨桿端部加工成斜面。當錨桿桿體安裝中途被卡時，應拉出重新安裝。錨桿安裝后，在規定固化時間內不得敲擊或碰撞。再次安裝托架、托板，錨桿卷固化后即可在吊盤下層工作平臺上安裝鋼梁托架和托板。注意托架應緊貼井壁，空隙處應按設計要求密實，各托架、托板面應保證水平。最后梁的安裝，鋼梁安裝的先后順序為：罐籠罐道梁→平衡錘罐道梁→梯子平臺梁和管子梁。操作人員站在吊盤下層平臺上，根據測量垂線、間距尺和層距尺將梁定位，用安裝專用器具將梁操平，并將兩端與托板或其他梁聯接牢固。每層鋼梁安裝完后，應對鋼梁間距進行復核，并做好記錄。每層鋼梁安裝完后，便可安裝該層的梯子平臺和梯子。

(2) 管道安裝。該井延深段在井筒管子間布置管道3趟，分別是Φ219×9的壓風管、Φ159×6的排水管和Φ89×4.5的給水管。延深段的管道采取加套管焊接接長的工藝，采用利用管卡緊固管道于鋼梁上的導向方式，并且每趟管道均在-248.5 m、-296.5 m和-344.5 m層管子梁上各安裝1個直管支承座。管道利用-200 m中段3 t絞車吊裝，吊放時應將管道向管子間斜向插入，調正后便可施焊、安裝管卡和支座。注意管接頭的位置應與管子梁錯開。每層管道安裝完后，便可掛裝柵欄。

3.4.3罐道安裝

先利用-200 m中段的絞車拆除測量平臺、原井底楔形木罐道和托梁、人工保護盤、吊盤，然后改裝吊盤為吊架，并在罐籠間掛設吊架，而后便可借助吊架自下往上安裝罐道。

施工順序由井底向上進行安裝，先安裝罐籠的4根罐道，再安裝平衡錘的2根罐道；同一容器的罐道安裝完后，用罐道間距尺檢查罐道之間的距離；全部罐道安裝完后，再進行一次全面檢查。安裝過程中應注意兩節鋼罐道的接頭應位于罐道梁中心線上，其偏差不應超過50 mm；兩節罐道的接頭處留2～4 mm的伸縮縫；同一提升容器的2條罐道的接頭位置，不得位于同層梁上。

3.5輔助作業

(1) 提升。井筒裝備安裝時，作業人員由吊桶從-200 m中段下到吊盤。水泵工由吊盤從下部裝好的梯子間爬梯子到-350 m馬頭門開水泵。安裝罐道時，作業人員由吊架和裝好的梯子間上下。

(2) 壓氣、供水。使用風鉆打錨桿眼，需要壓縮空氣和供水。壓氣和供水管使用塑料管，從-200 m中段馬頭門內的風水管上接支管至吊盤上。

(3) 供電、照明。供電和照明利用原延深掘進時設置的供電設備和線路，并將井底排水用的電纜從-200 m中段接至-350 m中段馬頭門配電箱。

(4) 通風。利用井筒延深掘進時使用的通風機和風筒等設施。

(5) 信號、通訊。吊盤(吊架)上下運行，信號由吊盤(吊架)上的信號工操作。吊盤(吊架)與

-200 m中段之間設置一對電話機。為應對緊急情況，應保證地表井口與-200 m中段之間有一對電話機，確保正常通訊。

4結論

井筒裝備安裝的作業方式有多種，需從優缺點比較和施工現場實際條件等多方面進行考慮，從中找出最優方案。該礦豎井延深段井筒裝備采用自下至上分次安裝的作業方式，符合礦山井下現狀，保證了井筒上部的正常生產，解決了井底排水問題，施工組織簡單，施工安全可靠。

該豎井延深段井筒裝備拆裝工程總共用時51 d，施工中未出現人身或設備事故,已通過驗收,工程質量優良。李家灣銅礦井筒延深段井筒裝備的施工對類似礦山具有很好借鑒意義。

參考文獻：

[1]大冶有色井巷有限公司.李家灣銅礦豎井延深井筒裝備施工組織設計[R].