礦井臨時改絞轉換期間主井水平提升設施設計應用

張品峰

（中煤第七十一工程處有限責任公司，安徽 宿州 234000）

1 工程背景

內蒙古烏審旗兗煤鄂爾多斯能化有限公司營盤壕煤礦主井、副井及回風立井于2012 年開工建設，全深凍結法施工，井筒設計為全深雙層鋼筋砼壁支護。主井井筒凈直徑9.4 m，井深849.5 m，回風立井井筒凈直徑7.5 m，井深757 m。根據井筒施工進展情況，預計主、副、回風立井將于2014 年12 月、11 月、8 月掘砌施工完成。結合礦井整體建設計劃，擬下一步先將主井和回風立井井下貫通，而后主井接續施工井塔工程和永久裝備，回風立井實施箕斗罐籠混合臨時改絞，利用回風立井施工礦建二期工程，副井則在盲井條件下直接實施永久裝備。

該礦井整體建設工程后續施工規劃中需考慮以下因素：

（1）為保證主井工程連續施工，在2014 年冬季來臨前先施工井塔樁基，待氣溫轉暖后再繼續施工井塔，可避開西部地區冬季氣候影響，實現礦建工程工期的優化。但主井井筒凍結段尚未解凍，無法立即對井壁實施注漿，而待井筒化凍后地層對井壁甚至井塔的影響無法預測，且屆時實施壁后注漿難度大、風險高。因此，需設計主井臨時提升系統用于井壁夾層注漿施工。

（2）回風立井掘砌到底后，先施工與主井短路貫通的巷道，以及臨時改絞所需的措施工程，預計2015 年3 月可實施臨時改絞。改絞工程量大，工期較長，改絞施工期間若主井井筒鑿井系統已經拆除，則人員再無下井通道，無法實施井下臨時排水和通風，造成安全風險。

經研究后，必須采取措施解決主井土、安工程與井壁注漿施工的矛盾，且在主井與回風立井井下已經貫通的情況下，該措施應能夠同時解決回風立井臨時改絞期間人員隨時上下井的問題。因此，實施了礦井臨時改絞轉換期間主井水平提升設施設計與應用研究。

2 系統設計方案

2.1 方案設計思路

主井井筒內壁套砌完成后，以鑿井吊盤為操作平臺，在井筒0～ -17.5 m 段布置井壁固定鋼梯，在-17.5 m 水平安裝一層臨時封口盤。將鑿井吊盤臨時懸吊在該封口盤下，懸吊繩與吊盤脫鉤，一并回收井筒內其它所有懸吊管線→拆除大部分鑿井設施，保留副鉤JK-3.5×/20 型提升機、懸吊鑿井吊盤的JZ-25/1300 型穩車4 臺、安全梯穩車。拆除Ⅵ型鑿井井架，將天輪平臺框梁結構臨時放置在井口旁側→將井口交給土建施工單位。施工主井永久鎖口，期間根據臨時提升系統設計在鎖口預埋鋼件→將天輪平臺框梁結構坐落在永久鎖口上，用預埋鋼件固定框梁，在框梁上重新布置簡易提升懸吊天輪平臺，采用鋼板封閉平臺，設置護欄和人員出入口→將留用穩車鋼絲繩引過天輪平臺，投放到-17.5 m水平重新連接懸吊吊盤，拆除生根在平臺上的臨時懸吊繩，下放吊盤到尾繩更換硐室水平，通訊信號及監控等其它線纜跟隨下放，分別在-17.5 m 平臺和井下連接處巷道內設值班崗位。

在拆除大部分鑿井設施后，土建施工單位即進場穿插平行作業，施工樁基和永久鎖口。提升系統布置如圖1 所示。

圖1 提升系統總體布置圖

2.2 系統實施目標

此臨時提升設備能夠讓出主井井口施工場地，確保樁基及井塔基礎等土建工程施工，同時也可以用于主井井壁注漿施工，且注漿施工不中斷井塔土建工程施工。另外，開辟一個輔助上下井通道，確保回風立井進行改絞期間，能夠上下人員、設備構件、物料，增加一個安全出口。

2.3 系統實施要點

（1）布置臨時提升系統時，地面提升懸吊設備要全部布置在土建工程基坑開挖、井塔立體施工范圍以外，并提前落實解決提升懸吊繩避讓施工設備、穿過施工平臺、穿過井塔結構等問題，采取醒目標識和護繩等安全防護措施。

（2）要求編排安全、高效的施工工序，確保井架天輪平臺框梁（60 t）布置在鎖口上時砼強度滿足要求，合理制定0～ -17.5 m 水平段天輪平臺安裝、壁梯安裝、-17.5 m 水平平臺安裝、吊盤奪鉤懸掛及恢復穩車懸吊等節點順序，組織快速施工。

（3）系統設計中提升及懸吊繩均為水平牽引懸吊，提升繩仰角2.76°，與普通鑿井提升懸吊布置有著顯著的差異。方案設計時深入研究并嚴格貫徹執行《煤礦安全規程》《煤礦建設安全規范》等國家和行業相關法規、規范要求，驗證提升懸吊荷載、平臺和天輪受力等情況，在此基礎上明確規定了系統工作使用范圍、提升懸吊技術要求，針對系統提升運輸、把鉤信號、防墜等方面專門制定操作規程和管理制度，確保系統應用安全。

3 系統應用

主井井筒比原先預計時間提前掘砌到底，主井臨時提升系統實際應用時間為2014 年10 月至2015年6 月。臨時提升系統在以下具體工程施工中得到了有效應用。

3.1 主井井塔工程及井壁注漿施工

自2014 年10 月始，主井鑿井系統具備拆除條件，礦建施工單位拆除部分鑿井設施，為土建工程騰出了工廣場地，土建施工單位進場與礦建施工單位穿插平行作業。臨時提升系統安裝期間，井塔樁基和永久鎖口工程同時施工。系統投入運行期間，土建實施了場地開挖、破樁頭、坑底基礎施工。2015 年土建復工后開始從坑底向上施工井塔，回填基坑，將臨時提升系統井口部分包容在井塔之內。井筒化凍后，地面繼續施工井塔，井筒中利用臨時提升系統從下向上實施井壁注漿，鑿井吊盤從井底回到井口。

3.2 巷道硐室工程施工維護

回風立井箕斗罐籠混合臨時改絞系統生產能力是傳統臨時改絞系統的2～3 倍，可承擔的掘進工作面多，因此系統所需要的供電、排水、運輸路線等巷道硐室措施工程比較復雜。利用主井臨時提升系統把部分措施工程施工完畢，并在改絞期間檢查，為后續工程的順利施工打下了堅實的基礎。在回風立井改絞施工期間，人員、設備、材料均通過主井臨時提升系統上下井。

3.3 回風立井臨時改絞施工

2015 年回風立井實施臨時改絞，拆除了鑿井系統，回風立井不再提升運行。臨時改絞期間充分利用了設計的主井臨時提升系統，組織下放皮帶機、排水泵、變配電設備及其它施工裝備，人員到井下平行作業，完成了供電、排水系統及機械化配套施工作業線等大量安裝工程，顯著加快了臨時改絞施工速度，并使臨時改絞完成后立即具備了多頭安全快速掘進施工的條件。

4 經濟社會效益

4.1 經濟效益

由于北方高寒地區對井塔土建施工的季節限制等因素，原預計最終主井于2017 年2 月才能投入試生產。通過實施本方案，主井永久系統于2016年6 月底實現礦井試生產，建井工期整整提前了8個月。

4.2 社會效益

本方案的實施解決了主井礦建工序和土、安工程的矛盾，優化了主井建設中各單位工程間的工序安排，提高了平行施工水平，加快了礦建工程整體進度。本系統方案為國內首創，項目的成功實施具有很高的參考價值。