吊桶提升的豎井改絞工藝在工程建設中的應用

賈穩宏 等

摘要：礦井建設中，二期平巷工程施工通常改絞為臨時罐籠提升，在實際生產過程中，工程由于條件限制，進行臨時罐籠改絞會經濟上不合理或時間上不允許。基于吊桶提升的豎井改絞工藝的優勢便在于改絞費用低、時間短。

關鍵詞：采礦工程；豎井；改絞；吊桶提升

1 實施的必要性

某礦區回風井工程作為地下主體工程的施工入口，在井筒建設完成后，將承擔地下1450m水平、1350m水平、1250m水平部分平面工程施工。

由該入口施工平面工程具有以下特點：工期緊張，依照主體工程施工計劃安排，該入口承擔的工程必須于主體工程投產前完成施工，純施工作業時間約為16個月；因工期緊張，所以需在井筒施工完畢后盡快開始施工平面工程，不能在臨時改絞過程中花費過多的時間；常規改絞費用過高，無法有效進行攤銷，將導致巷道施工費用較高。

鑒于以上特點，須對改絞方案進行優化，重點對施工安全、改絞時間、改絞費用等方面進行考量，重新制定出一種施工安全有保障、改絞花費時間短、改絞費用低的改絞技術方案。

2 總體思路

豎井轉入平巷施工后，施工工期緊張，純施工作業時間有限，不能在臨時改絞過程中花費過多的時間；改絞成罐籠提升所需費用較高，無法有效攤銷；因此綜合考慮后不再進行臨時罐籠改絞，而采用一種豎井改絞新工藝——一期立井吊桶提升施工平巷工程工藝技術。

2.1 總體部署

利用鑿井期提升系統進行廢石提升和物料下放，在回風井1450m、1350m水平馬頭門處重新安裝承載平臺，將鑿井時使用的吊盤下層吊盤落于1250m水平馬頭門底板作為承載平臺；在各已施工中段馬頭門處安裝信號電閉鎖裝置，同時在各中段馬頭門和聯絡道內安裝皮帶運輸機和耙矸機：1450m水平采用耙矸機+長距離皮帶運輸機+溜槽進行廢石運輸，皮帶緊隨作業面掘進不斷延伸；1350m、1250m水平采用耙矸機+礦車+廢石倉+耙矸機+皮帶運輸機+溜槽進行廢石運輸，軌道緊隨作業面敷設，前端的耙矸機緊隨作業面推進。

2.2 巷道前期施工

因巷道施工前期工作面距離井筒較近，為防止爆破崩壞相關設施，先不安裝承接平臺，待1450m及1350m水平巷道施工30m后再安裝相應水平的承載平臺。各水平前30m巷道施工順序為：1250m水平30m巷道→1350m水平30m巷道→1450m水平30m巷道，然后起吊盤拆除原有部分設施，再落吊盤安裝新設施：用吊盤安裝1450m水平承載平臺及附屬設施→落吊盤至1350m水平安裝1350m水平承載平臺及附屬設施→吊盤落至1250水平馬頭門底板，改造吊盤并安裝附屬設施。

各水平安裝平臺后繼續掘進，由于放炮距離井筒較近，需減少單次爆破裝藥量，同時在巷道內用大木板等遮擋保護，防止爆破沖擊破壞鋼絲繩等設施。各水平放炮均需至其他水平進行躲避；放炮時將所有水平的平臺井蓋門打開。

2.3 巷道后期施工

直道施工距井筒120m，平巷加彎巷施工距井筒100m后，可在本水平躲避并設立掩體。放炮時所有人員全部躲避于掩體后側并蹲好確認安全后方可放炮，所有盤面的井蓋門必須全部打開。

3 豎井轉平巷施工改絞方案

3.1 總體方案

在滿足生產和安全的前提下，充分利用鑿井期提升設備和設施，減少改造工作量和改造費用，以便改造后盡快形成提升、供電、供水、供風、排水、監測監控、通信、信號及井上下運輸等系統。

主要改造內容包括：安裝承載平臺，安裝多水平提升信號系統，供電系統改造，施工臨時泵房、臨時水倉、信號硐室，安裝各水平耙矸機和皮帶運輸機，坑內鋪軌，通風、排水系統改造，井架保暖封閉，更換鋼絲繩。

3.2 系統改造

系統改造步驟如下：①起吊盤拆除舊風筒及放炮電纜，②落吊盤安裝新風筒和敷設通信、信號、監控、動力電纜，③吊盤落至各水平安裝承載平臺及附屬設備設施。此處主要詳細敘述承載平臺及附屬設備設施安裝。

第一步，吊盤落至1450m水平。

①安裝1450m水平承載平臺。

a鋼梁預組裝。按照承載平臺加工圖，地面加工并進行試組裝，確認無誤后拆分、編號，按照安裝先后順序下放并安裝。

b各梁利用提升機使用下放，并安置到馬頭門底板梁窩內，梁下放時先下放主梁再下放副梁，井筒內的副梁采用牛腿與井壁固定連接。

c抄平找正。梁系組裝完成后，利用十字線和水準管、撬杠通過加減墊鐵的方法將各個鋼梁依次操平找正。

d鋪設盤面槽鋼。梁系抄平找正后再鋪設槽鋼，槽鋼與梁系焊接，確保穩固。

e安裝承載平臺井蓋門。利用提升機下放蓋門至承載平臺后安裝蓋門，然后在馬頭門的東側安裝蓋門絞車，在承載平臺蓋門北側安裝龍門架，蓋門絞車的鋼絲繩通過龍門架接入井蓋門控制裝置以控制井蓋門的開啟和閉合。

f安裝圍欄。井蓋門兩側安裝安全圍欄，高度不小于1.5m，圍欄與平臺焊接牢靠。

g安裝回風口。承載平臺東側合適位置預留一個回風口，回風口四周安裝圍板，高度不小于1.2m，圍板頂部安裝傘帽。

②安裝1450m水平輔助設備設施。

a在馬頭門側水平巷道內鋪設軌道，軌道自承載平臺井蓋門延伸至作業面，供物料、廢石運輸。

b在馬頭門側巷道安裝皮帶運輸機，機頭端采用架高，安裝活動溜槽溜槽頭可伸入吊桶，機尾伸入耙矸機漏斗下方。

c在水平巷道的信號硐室安裝多水平提升信號裝置。

設施布置示意圖

廢石裝載示意

下料示意

第二步，吊盤落至1350m水平。

①安裝1350m水平承載平臺及輔助設備設施。

1350m水平承載平臺及輔助設備設施安裝方法與步驟同1450m水平。

②安裝臨時供電和井筒內設施。

a在吊盤自1450m水平向1350m水平下移過程中，從1450m水平向1350m水平敷設風筒、排水管線及供電、信號、監控、通信線纜，并牢固懸吊于1450m水平承載平臺鋼梁上。

b吊盤落至1350m水平并完成承載平臺及其他輔助設備設施安裝后，下放高低壓供電設備至1350m臨時變電所內，并進行接線安裝調試。

第三步，落吊盤排水至1250m水平。

①安裝1250m水平承載平臺及輔助設備設施。

吊盤落至1250m水平，封閉吊盤上的吊桶喇叭口，對吊盤進行穩固處理，敷設馬頭門與吊盤連接的鋪板并固定牢固，形成1250m水平承載平臺。巷道內輔助設備設施安裝方法與步驟，同1450m、1350m水平。

②安裝臨時排水和井筒內設施。

a在吊盤自1350m水平向1250m水平下移過程中，從1350m水平向1250m水平敷設風筒、排水管線及供電、信號、監控、通訊線纜，并牢固懸吊于1350m水平承載平臺鋼梁上。

b臨時水泵房設置在1250m水平，改造安裝過程中采用吊盤上安裝的水泵進行排水。在吊盤落至1250m水平并完成吊盤改造及其他輔助設備設施安裝后，將吊盤上的水泵安裝到臨時水泵房，進行調試后形成排水系統。

第四步，調試、完善三水平信號閉鎖裝置。

對多水平提升信號系統、通信、監測監控、電視監控系統進行調試，合格后投入使用。

第五步，井架封閉。

為確保冬季正常施工，防止井筒結冰，在井口安裝暖風爐，對井架進行密閉。

①用花紋鋼板封堵天輪鋼梁之間的空隙。

②在井架底部四周砌筑磚墻。

③井架外部使用彩鋼板包圍，彩鋼板與方鋼采用螺絲固定。

④彩鋼板從井口地坪一直密封到二平臺上方，彩鋼板搭接處再鋪一層彩鋼瓦密閉。

⑤為了方便設備、行人進出，在井架南北兩側修建人員、設備進出通道。

4 方案評價

4.1 改絞時間

利用吊桶提升的豎井改絞工藝，無須改變原有提升系統，改造內容主要是承載平臺，通風、供電，井下廢石運輸設備設施等，可在較短時間內進入平面工程施工。

該回風井井筒工程于2014年10月7日施工完畢，于2014年11月20日開始臨時改絞，2014年12月18日改造調試完畢，正式開始施工平巷，改造共花費時間29天。同比同一礦區類似工程的常規改絞，可縮短改絞時間2個月以上。

4.2 主要設備設施

設備設施改造過程中，沿用了鑿井期的主要設備設施，只對部分附屬設備設施進行了更新，并新增、新購了少許設備，形成了新的施工設備配套方案。系統改造中新增新購的設備設施主要是鋼絲繩、電纜、風筒和信號系統、監控系統等。相較于常規罐籠改絞，改造范圍小，工作量少，發生的費用少。

4.3 巷道施工效率

該回風井為入口施工的平面巷道均為長距離獨頭巷道，平巷施工期間作業面巖石較為破碎，節理裂隙較為發育，滲水量較大，在巷道施工過程中造成了諸多不利影響，制約了巷道掘進速度。

盡管在巷道掘進過程中出現了諸多不利影響，改絞后的系統亦能夠同時滿足兩個平面巷道的施工作業，單個作業面月進尺可保持在35m以上，平均月進尺為40m，可滿足平巷施工進度要求。

4.4 優點與不足

與常規罐籠改絞方案相比較，吊桶提升的豎井改絞工藝具有以下優點：改絞花費時間短，可較快進入平面工程施工，時間效益明顯；改絞費用低，投入少，同比得出可減少費用50%左右，經濟效益顯著。

與常規罐籠改絞方案相比較，吊桶提升的豎井改絞工藝具有以下不足：井下增加了一次倒運，運輸、提升能力固定，無法進行趕工，適用工程范圍受限；人員進入吊桶不方便，占用時間長，材料下放需摘鉤換桶，花費時間長，效率低。

5 結語

利用吊桶提升的豎井改絞新工藝，無須建設地表窄軌線路和專門的翻毛設施，可有效節約井口場地，可在較小的場地內組織施工；系統沿用了大部分鑿井期的設備、設施，改造范圍小，新購置、新增設備少，改絞費用少、時間短。可廣泛應用于平面開拓工程量不大、工期緊張、可作業時間短、進行常規罐籠改絞經濟上不合理的工程中，能有效降低改絞費用，節約改絞時間，增加平巷工程施工純作業時間。

參考文獻：

[1]程志彬，付萬貴.利用吊桶提升施工平巷工程[J].建井技術，2006，27（6）：34-36.