利用礦井永久提升系統更換井筒裝備技術探討

唐山開灤建設 (集團) 有限責任公司 河北唐山 063000

井 筒裝備主要由罐道梁、托架、罐道、梯子間、管路、電纜、井底套架、防撞梁、擋繩梁以及托管梁，以及電纜支架等組成[1]。礦井因井筒裝備老化、故障等原因需要拆除和更換[2]，影響礦山的正常生產，而井筒裝備工程施工又往往是工期緊、任務重、難度高、危險性大、專業性強的重點施工項目。

為了確保施工安全，縮短施工工期，研究了一套利用礦井永久提升設備更換井筒裝備的施工技術，減少了臨時設備的投入，簡化了施工環節，保證了施工安全。

1 單繩雙容器提升系統井筒裝備更換施工方案

1.1 工程概況

圖1 所示為荊各莊礦主井采用單繩纏繞式雙箕斗提升機，井筒直徑 5 m，井深 404.893 m，罐道梁 101層，標準段層間距 4.168 m。施工內容為：更換井筒內鋼軌罐道，包括 120 根長 12.5 m 的標準節罐道，8根井底非標罐道、2 根井底標準罐道、14 根井口非標罐道和 606 塊缺口板等。

圖1 荊各莊礦主井單繩纏繞式雙箕斗提升機平面圖

1.2 設備布置方案

(1) 制作 2 套 4 層臨時吊架，多層同時作業效率高。

(2) 利用 1 臺 16 t 鑿井絞車和礦井永久提升絞車，配合永久天輪懸掛 2 個臨時吊架進行罐道的拆除與安裝，永久提升絞車吊架作為主吊架，鑿井絞車吊架作為副吊架。

(3) 利用主吊架將當班所需的全部工器具、材料及待更換的罐道等裝到吊架上，人員隨吊架一起到達指定位置。

(4) 在井架天輪平臺上懸掛 2 套 16 t 單滑輪作為導向輪，井口布置 1 臺 10 t 和 1 臺 16 t 的鑿井絞車，繞過導向輪的繩頭作為井上下接件繩使用，拆除的舊罐道吊掛至吊架上。

(5) 上井口制作井口固定盤 1 套，設計大井口門，方便吊架進出井口，便于安裝工件倒運。

(6) 井筒施工時吊架利用原鋼軌罐道導向。

1.3 施工步驟

(1) 由下至上進行罐道拆除與安裝。

(2) 每班開工前主吊架裝好當班需要安裝的新罐道、罐道卡子等附件入井。

(3) 副吊架側的罐道由主吊架運至安裝位置，再利用接件鑿井絞車將罐道由主吊架送至副吊架安裝位置。

(4) 在第 2 層和第 3 層吊架之間設置折頁板，防止氣割產生的火星燙傷人，防止卡皮、道心磚、螺栓等在拆除過程中墜落傷人。

(5) 利用 10 t 和 16 t 接件鑿井絞車的繩頭將罐道吊住，松開螺栓后，利用劈斧將卡子與罐道分開，罐道卡子拆除后再拆除罐道，拆除邊道時必須先將偽罐道用 6×19-φ6 mm 鋼絲繩栓綁，防止偽罐道墜入井筒，偽罐道拆除后放到吊架上清理備用。

(6) 將拆除的舊罐道懸吊在吊架上等候上井。

(7) 用氣焊將需要更換的缺口板割掉，并清理干凈。更換缺口板時，下缺口板不更換，直接拆除上缺口板，以下缺口板為安裝基準點安裝新的缺口板，然后安裝罐道并用罐道卡子卡固。

2 多繩摩擦式混合井井筒裝備更換施工方案

2.1 工程概況

開灤范各莊礦新井井筒直徑 7.8 m，井深 580 m，罐道梁 168 層，層間距 3.5 m，井塔式結構，井筒內布置主、副井 2 套提升系統。集中停井 30 天，更換罐道 60 根，新安裝罐道梁及管子梁 20 層，范各莊礦新井布置如圖 2 所示。

2.2 設備布置方案

(1) 在井口周圍布置鑿井絞車 3 臺并纏繩，其中 1臺用于吊壓風管和電纜，2 臺用于井筒內接件。

(2) 分別為罐籠和箕斗布置加工操作平臺 4 套、保護盤 2 套和折頁盤 1 套，供施工人員在井筒內施工。

圖2 范各莊礦新井布置

(3) 箕斗作為人員上下和物料的運輸工具。20 層罐道梁安裝完成后，拆除罐籠頂上的折頁盤，在罐籠和箕斗上部安裝更換罐道用的操作平臺，更換 60 根罐道 。

2.3 施工順序

檢查鑿井絞車的纏繩→加工施工平臺→打眼安裝錨桿、托架→安裝施工平臺→安裝新罐道梁 20 層→更換 60 根罐道→拆除臨設→調試驗收。

2.4 罐道梁安裝 (以北側罐道梁為例)

施工人員站在西溝罐頂及折頁盤組成的施工平臺上，利用北溝箕斗西側首繩吊起罐道梁，送箕斗至施工位置，用 1 號件車將罐道梁接過，提 1 號件車及北溝箕斗，北溝箕斗頂與施工平臺打平，用 2 號件車吊住罐道梁，慢送 1 號件車，慢提 2 號件車，直至將罐道梁吊到兩端托架上，找正罐道梁，安裝連接螺栓，如圖 3、4 所示。

圖3 副井折頁平臺布置

2.5 罐道更換

圖4 穩車及井筒吊點布置

(1) 拆除罐籠頂的折頁盤，在罐頂安裝操作平臺2 套，位置如圖 5 所示。1.2 號吊件穩車 2.北溝箕斗 3.2 號機械信號 4.南溝箕斗 5.1 號吊件穩車 6.吊風管和電纜穩車 7.1 號機械信號 8.西溝罐籠 9.東溝罐籠

圖5 罐道更換示意

(2) 用專用板卡纜在首繩上卡好，在卡纜上提前焊接好吊點，懸掛繩扣 2 條，作為罐道吊運繩扣。

(3) 起吊罐道，將罐道與吊運繩扣連接好后，緩慢提升罐籠，罐道下端用調度絞車拉緊，隨著罐籠的提升緩慢松調度絞車，將罐道吊進井筒，速度不超過0.5 m/s。

(4) 將罐籠送至需要更換罐道位置，在上道頭的上層梁懸掛 2 t 手拉葫蘆，在舊罐道上道頭用氣割加工起吊孔，用手拉葫蘆吊好舊罐道。

(5) 施工人員由上往下拆除舊罐道螺栓，將舊罐道上道頭與主繩上的吊運繩扣連接，松手拉葫蘆，將舊罐道送至吊運繩扣受力為止，拆除手拉葫蘆與舊罐道連接。

(6) 將手拉葫蘆與新罐道上道頭連接，操作手拉葫蘆至新道吊運繩扣不受力為止。調整新罐道位置，使新道上下道頭與舊道頭接口符合規范要求。

(7) 由下至上安裝罐道螺栓。

(8) 罐籠吊運舊道上井，利用上井口調度絞車牽出舊道，運至指定存放地點。罐道更換用平臺如圖 6所示。

圖6 罐道更換用平臺

3 新工藝的優點

(1) 在單繩纏繞式提升系統井筒裝備更換過程中，利用永久提升機取代臨時提升機懸掛吊架在井筒內施工，設計符合要求的井口固定盤及井口門，施工用的物料、人員隨吊架一同入井，避免井筒吊運，提高了施工安全性。

(2) 該工藝簡單，降低了施工投入，減少了工作量，減少了人員，提高了施工效率，降低了施工風險，增加了利潤率。

(3) 在摩擦式提升系統中進行井筒裝備更換，罐籠、箕斗等提升容器的拆除和安裝工藝復雜，不便拆除，無法將吊架作為工作平臺，在罐籠頂部加裝 1 個折頁平臺并加裝欄桿等安全設施作為施工操作平臺。用提升繩的卡繩扣吊運構件，更換構件隨施工人員同時上下井。

4 結語

利用礦井永久提升系統更換井筒裝備技術，與傳統的井筒裝備施工方法相比，不需要重新布置臨時提升機[3]，減少了施工準備工程量，縮短了準備工期；優化了勞動力結構、機具材料配置及施工工序，降低了施工費用；施工人員與材料等同時上下井，避免了井筒內的平行作業，提高了施工安全性。該技術在開灤荊各莊礦主井罐道的更換、唐山礦 3 號井排水管路更換、范各莊礦混合井罐道及罐道梁更換等工程中得到了成功應用，取得了良好的經濟效益和社會效益，具有良好的推廣價值。