龍門煤礦井筒安裝特大型潛水電泵施工工藝研究與應用

李明

摘要：龍門礦井于1966年8月建井，1976年10月投產，原設計生產能力0.30Mt/a。2016年龍門煤礦核定生產能力0.51Mt/a。2016年5月10日13：07時，2003巖中巷22#鉆場段出水，本次出水水量增長較快，短時間內達到3000m3/h;突水水量較大，因突水量較大，礦井進行保護性停產，開展地面治水工程。本文基于此展開具體研究，對龍門煤礦井筒安裝特大型潛水電泵施工工藝進行分析。

關鍵詞：龍門煤礦;井筒安裝;特大型潛水電泵;施工工藝

一、礦井基本情況及研究背景

龍門煤礦地面堵水工程2017年6月由鄭州翔隆公司負責施工，2017年11月注漿施工工程經驗證達到預期注漿效果，需要進行下一階段礦井追排水施工。龍門煤礦礦井追排水施工方案需要在主井筒內安裝兩套1600kw、流量750 m?/h潛水電泵，在副井筒內安裝一套710kw、流量550 m?/h和一套220kw，流量200 m?/h潛水電泵進行礦井追排水施工。經計算主井每套1600kw潛水電泵及配套管路總重量70.2噸，副井710kw潛水電泵及配套管路重量44.7噸。龍門煤礦現有主副井架設計及井口承重能力遠遠無法滿足排水設備設施安裝需求，需對特大型潛水電泵井筒內安裝施工工藝進行研究并具體實施，以滿足排水設備設施安裝要求。

二、井筒安裝特大型潛水電泵施工基礎

由于主副井安裝的潛水電泵及配套管路重量分別為70.2噸和44.7噸，均遠遠超出雙速絞車的提升能力（提升能力28噸）和主井承重能力33噸，副井承重能力18噸。如果按照常規潛水電泵井筒下放方式將對主副井架造成破壞性影響，且施工安全無法保障。

經研究首先對主副井架進行加固，解決井架承載大型潛水電泵的承重能力。然后在井架上方安裝一套組合承重梁，在組合承重梁上固定安裝一套100噸的定滑輪組和一套100噸的動滑輪組，采用十字花穿的方式繞繩，利用滑輪組的方式解決起吊下放大型潛水電泵的提升問題。

三、井筒安裝特大型潛水電泵主要內容和關鍵技術

（一）對龍門煤礦主副井架進行合理加固

1、副井改造加固利用礦井已經安裝的專用制動鋼絲繩龍門套架，作為這次排水設備設施安裝承重架，進行改造加固。具體改造加固如下：

（1）套架主承重H型鋼四個角的底座鋪設鋼板與H型鋼整體焊接連接。

（2）將套架北側從下向上數第一根H型鋼橫梁在原有的位置向上抬高與主承重H型鋼整體焊接連接，便于以后下放抽水泵和管子。

（3）在套架東西兩側貼著地面各敷設5寸無縫鋼管，作為底部橫撐。

（4）在套架主承重H型鋼兩槽內敷設5寸無縫鋼管。

（5）副井加固后承載力達到80噸以上。

2、主井改造加固借助原井架和井口房承重柱共同承擔排水設備設施重量，進行改造加固。具體改造加固如下：

（1）先在主井口向上井架鎖口平房處，找到天吊的四個支柱點，在每個支柱點制作支點平臺（使用：厚20鋼板、8寸無縫鋼管）。

（2）平臺制作好后，用水平尺校平四個支柱點平臺。

（3）每根間隔500mm用20mm圓鋼與井架主承重支架焊接連接。

（4）在豎立的管子東西兩側貼著地面各敷設8寸無縫鋼管，作為底部橫撐。

（5）豎立的管子東西兩側，每間隔3m連接一根橫撐（8寸無縫鋼管）。防止整體變形。

（6）主井加固后承載力達到100噸以上。

（二）在主副井口安裝組合梁承擔潛水電泵下放到位后的整體重量

主副井口潛水電泵均需要安裝在井筒東碼，在井筒東碼設置一套組合梁，兩根焊接的9m長組合梁縱向安裝在井口上方，當潛水電泵下放到位后，使用專業的管座固定在井口組合梁上即可。組合梁下方鋪設枕木及專門設計的支撐底座以分擔電泵安裝到位后的泵體及管路重量，防止對井口鎖口造成破壞。

（三）合理利用滑輪組減輕潛水電泵下放安裝過程中絞車的承受重量

由于主副井安裝的潛水電泵及配套管路重量分別為70.2噸和44.7噸，均遠遠超出雙速絞車的提升能力（28噸），如果按照常規潛水電泵井筒下放方式不可能實現，經研究采用井架上方安裝一套組合承重梁，在組合承重梁上固定安裝一套100噸的定滑輪組和一套100噸的動滑輪組，采用十字花穿的方式繞繩，副井繞8道繩，主井繞10道繩，根據動滑輪組的原理鋼絲繩和雙速絞車所承受的重量分別為原重量的1/8和1/10。計算到具體重量為主副井雙速絞車及鋼絲繩承受重量分別為7.02噸和5.6噸，因此在主副井分別安裝了32噸和28噸雙速絞車，鋼絲繩選用φ30mm鋼絲繩即可滿足主副井筒內安裝潛水電泵的提升要求。

三、井筒安裝特大型潛水電泵創新點

1、通過副井井架加固后，在原井架不受力的情況下完成排水設備設施安裝達標，保證了以后副井的提升安全。

2、通過主井井架加固后，在原井架和天吊承重柱共同承擔情況下，及完成排水設備設施安裝達標，又加固個主井井架，增加了以后主井的提升安全。

通過主井井架改造加固后，在原井架和天吊承重柱共同承擔情況下，井架上方固定滑輪組的承重組合梁可承受100噸以上的重力，同時等于又加固個主井井架，增加了以后主井的提升安全。通過副井井架改造加固后，井架上方固定滑輪組的承重組合梁可承受80噸以上的重力。很好的解決了主副井大型潛水電泵下放過程中起吊點的承重問題。主副井口組合梁的合理設計施工，很好的解決了大型潛水電泵下放到位潛水電泵井口固定承重問題。合理設計安裝滑輪組很好的解決了井筒下放大型潛水電泵提升絞車和鋼絲繩選型問題。

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