淺談大型箱型井架安裝關鍵技術改進

張志偉

（河北中煤四處礦山工程有限公司，河北 邢臺 054000）

井架作為礦山立井提升的主要構筑物，主要用于支承提升天輪、固定提升套架和承受礦井提升荷重。由于大型箱型鋼結構井架結構復雜、重量大、安裝難度及要求較高，所以井架構件的現場組對工藝和吊裝方案的選擇是關鍵，如果現場組對工藝和吊裝方法選擇不當、計算不夠嚴密、施工過程中的疏漏常常會導致吊裝成本過大、施工存在隱患甚至失敗造成重大事故。我公司在施工中積累了豐富的現場組對和吊裝施工經驗，并且在多年的施工實踐中，針對不同的井架結構和不同的施工現場條件，不斷總結改進，形成一系列鋼結構井架的安裝工藝。現就我公司在幾座大型箱型井架安裝中對一些關鍵技術的改進做一下介紹。

1 工程概況

L型（櫓式）井架為箱型鋼結構井架的典型代表，為大多數礦井所采用，由斜架、立架組成，斜架為鋼板焊接的等截面或變截面的箱型體結構，立架為各種型鋼組合而成桁架結構。井架為空間桁架結構，上、下天輪及起重梁布置在斜架上，立架內安裝穩罐罐道和防撞木等。

主要施工順序為：平整場地，井架組裝→斜架、立架分別起立→斜架與立架連接→天輪平臺及附屬件安裝→拆除起吊設施。

2 關鍵技術改進與創新

2.1 無地錨整體吊裝技術的改進

（1）傳統方法。一般情況下，礦山永久井架起立，都是在立井井筒裝備完成后，先拆除鑿井井架及臨時穩絞設施、封堵井口、平整場地，再組裝永久井架。井架斜架壓井口組裝，立架組裝于井口外。起立時，先用吊車把斜架起立抬頭到一定角度后，利用斜架后部的穩車滑輪組把斜架起立到設計位置，然后再用吊車或斜架滑輪組把立架吊裝到位。

（2）改進方法。井筒工程收尾之前，離結束還有20天左右時間時，在井口外組裝斜架和立架，組裝工作同井筒工程收尾工作平行作業，同時施工井架斜架基礎。

在井筒工程全部結束后，封堵井口，拆除臨時鑿井井架，拆除地面以上部分的臨時井架混凝土基礎，并安裝找正井口大板梁。

起吊前，主吊車按照一次站位能夠起立立架、斜架的要求，嚴格按照設計的站車位置支好吊車。起吊時，先起立架，在立架平臺梁上焊接板式吊耳，繩扣與主吊車鉤頭連接，在立架下半部綁扎一繩扣并與副吊車鉤頭連接，主吊車慢慢抬起立架頭部使之脫離地面，副吊車鉤也慢慢起但不使立架底部脫離地面，主吊車起的過程中副吊車把立架底部慢慢往前送，直到立架起立到豎直狀態，然后拆除立架底部的吊具，用主吊車把立架就位并找正。起立斜架用同樣的方法將斜架吊至豎直狀態，然后將斜架底部與斜架基礎預埋好的鉸鏈連接，斜架牛腿與立架頂部鉸支座連接并找正。

（3）優缺點對比分析。傳統施工方法占用井口工期一般在20天左右，占用場地比較大，使用的穩絞設備及鋼絲繩等較多，施工準備時間較長，施工人力資源占用多，施工工序多，需要控制的環節多，容易出現不可控的環節，施工成本較大。

無地錨整體吊裝技術，實現了井架組裝與其他工程平行作業，使整個工程工期大為縮短。該方法節省了地錨的開挖、掩埋、臨時穩車的布置與鋼絲繩的纏繞，節省了大量的人力物力與機械消耗，施工成本大大降低。

（4）應用實例。無地錨整體吊裝技術已在多座井架的起立中成功應用，以山西煤運集團紫金煤業副井井架為例，該井架垂直高度38.44m，斜架重約98.4t，立架重約53.7t。從井架組裝到施工結束，只占用井口工期3天，比傳統方法節省工期20天。由于施工過程計算精確，布置合理，工程施工質量一次驗收達到合格標準。

2.2 鉸鏈定位與翻轉技術的改進

（1）鉸鏈作用簡介。鉸鏈的設計與定位在井架安裝中，起到至關重要的作用，鉸鏈的強度影響著井架起吊的安全，鉸鏈的定位（標高與角度）能有效地控制井架豎起后各幾何尺寸的準確性，使找正既快又準。鉸鏈由上、下兩部分及銷軸組成，上鉸鏈焊接在箱型斜架腿部，下鉸鏈固定在斜架基礎上。

（2）傳統方法。傳統的下鉸鏈布置方法為，由土建單位在斜架基礎施工時預留鉸鏈基礎并預埋鋼板，待斜架基礎施工完畢后，下鉸鏈焊接在預埋鋼板上，如圖1所示。

（3）改進方法。改進的方法為，在斜架基礎施工完畢后，用6條φ28×500螺紋錨桿將特制鋼底座固定在斜架基礎外側，下鉸鏈焊接在鋼底座上面，如圖2所示。井架起吊找正完畢后，拆除鋼底座，割掉錨桿頭。

（4）優缺點對比分析。傳統方法優點為，鉸鏈基礎與斜架基礎為一整體，且預埋板生根，鉸鏈穩定性有保障；缺點為，增加土建施工難度和工作量，需與土建單位取得良好溝通，且臨時性的鉸鏈基礎與永久井架基礎為一整體，影響美觀。改進方法減小了施工難度和工作量，不受土建單位制約，鋼底座施工完后可拆除，不影響基礎美觀，且兼顧了鉸鏈的穩定性保障。

（5）應用實例。此方案在晉煤集團趙莊煤業南蘇風井進風立井井架安裝工程中成功應用。該井架垂直高度35m，總重約為204t，其中斜架約重129t，立架及其他重約75t。

2.3 分體組裝—空中對接工藝技術創新

（1）背景分析。L型井架的箱型斜架跨度大、長度長，平放時占地面積極大，若整體組裝，不僅占用有限的廠區面積，使其他單元布置更加困難，并且起吊時需選用較大型號的吊車以滿足起吊高度和荷載。甚至有些場地極為狹小，只能先將立架組裝、起立后，再組裝、起立斜架，這無疑極大延長了工期，增加了施工成本。“分體組裝—空中對接”的創新工藝使得以上難題迎刃而解，將大而長的斜架分成較小的兩部分組裝，使得場地內各單元布置更加緊湊，并且較小型號的吊車就能滿足起吊要求。

（2）工藝概述。①箱型斜架組裝時，分兩部分組裝，第一部分包含斜腿、鉸支座、下天輪平臺等構件，第二部分包含上天輪平臺及“7”字形頭部等構件，即在上、下天輪平臺之間位置分開。②通過安全計算，在斜架頂部合適部位的箱體上開孔焊接管軸式吊耳，在斜架第一、二部分對接處焊接鉸鏈，并在距斜架第一部分頂部1m的位置搭設焊接接口的平臺。③先起吊立架，就位、找正，然后起吊斜架第一部分，與斜架基礎、立架上部鉸支座固定。④施工人員和機具乘坐吊桶到斜架第一部分頂部臨時平臺就位。起吊斜架第二部分，利用主、副吊車配合，主吊車吊管式吊耳慢慢抬起頭部，副吊車溜下部防止拖地，吊至豎直狀態時，松開副吊車，主吊車繼續起吊，將第二部分吊至第一部分上部。施工人員在臨時平臺處穿好接口鉸鏈銷軸，完成斜架的空中對接，電焊工進行接口焊接。

（3）應用實例。“分體組裝—空中對接”的創新工藝先后在中加礦業冷崗鐵礦副井井架和晉煤集團趙莊煤業南蘇風井井架等多座井架安裝中得到成功應用。冷崗鐵礦斜架斜長32.9m，垂高30.8m，重量93.8t，分成兩部分后分別重45.1t和48.7t；南蘇風井斜架斜長37m，垂高35m，重量129t，分成兩部分后分別重80t和49t。兩處施工現場均存在場地狹小、無法同時組裝完整斜架的情況。采用新工藝后，使得工期至少節省15天，人工費和機械費也大幅減少。

3 結語

大型井架吊裝是一項復雜的系統工程，除以上所述外，還涉及地面預組裝技術、整體平移技術、吊耳選型與布置技術等多項關鍵技術。根據現場不同的條件，采用不同的關鍵技術和方法，力求方案科學合理、工藝先進、安全可靠、節能環保。而每一座井架的成功起立，也都是各項關鍵技術有機組合運用和改進創新的實踐檢驗。