煤礦井筒機械安裝技術分析

李森 厲廣偉 王超超

（棗莊礦業集團高莊煤業有限公司，濟寧 277600）

近年來，國家對煤炭資源的開采需求進一步提升。《煤炭工業“十四五”高質量發展指導意見》明確提出，要深化煤炭供給側結構性改革，推動煤炭科技創新發展，促進煤炭市場平穩運行。煤礦機械化是煤炭供給側結構性改革的主要方向之一，井筒機械是煤礦機械化的重要組成部分，因此探究煤礦井筒機械安裝技術具有非常突出的現實意義。

1 煤礦井筒安裝方法

煤礦井筒安裝方法主要分為一次安裝和分次安裝。一次安裝是由井底出發，借助多層吊盤（帶吊架）從下向上或逐層連續一次裝配井筒罐梁、管路、罐道等部件。分次安裝是從井口向下或從井底向上，先借助多層吊盤安裝井內全部罐梁、鋼梁，再由井底向上在吊架上安裝罐道，最后由井底向上進行管路安裝[1]。一次安裝具有工時利用率高、作業速度快、工程質量高的優點，缺點是工作組織復雜、設備設施較多、成本高、吊盤結構復雜。分次安裝的優點是操作簡單、過程安全、適應復雜罐梁層格布置、所需設備設施少，但是需要多次改裝安裝設施，工序重復，施工時間長。

2 煤礦井筒機械安裝技術流程

根據最新發布的《煤礦安全規程》、礦方提供的圖紙以及國家現行標準《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB 50205—2020）與《電氣裝置安裝工程、盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范》（GB 50171—2012），技術人員應規劃煤礦井筒機械安裝技術方案，確定適宜的安裝方法[2]。以分次安裝為例，井筒裝備安裝流程如圖1 所示。

圖1 井筒裝備分次安裝流程

由圖1 可知，井筒裝備分次安裝適合現場空間限制條件多、延伸段裝配上部生產壓力大的情況。具體操作時，技術人員應先根據交接的基準線布置臨時設施，再從井底向上借助組裝的吊盤安裝井筒全部罐道托架、鋼梁、管道和梯子。最后從井底向上安裝罐道與托罐梁，并將吊盤改為吊架，借助多層吊架安裝管道、罐道，確定無誤后進行驗收。

3 煤礦井筒機械安裝技術要點

3.1 安裝線點測量

煤礦井筒安裝基準點測量的依據是井筒平面布置圖中的原始點數據。在井筒基準點位置已知的情況下，技術人員需要以3 mm 厚鐵板為線根精準規定點，在鐵板上沿上井口開孔，孔中心線與井筒基準中心點重合，誤差小于1 mm。根據永久坐標點，將井筒口放置到已確定的中心線，在井口封口盤上設置臨時穩線點，穩線點數量為6 個。同時，借助直徑為1.5 mm的高碳鋼線放大線，并設置卡線裝置固定各穩線點，避免大放線期間線點晃動引發安裝精度不良的問題[3]。

在放大線完成后，根據煤礦井筒機械安裝工作高度復雜的特點，以上層梁為基準在下層罐道梁上安裝層間距尺，避免大井深下層間距尺出現累積誤差的問題。例如，在深井設置200 道梁時，以上層梁為基準將10 把100 m 鋼尺安裝到下層罐道梁的適宜位置，控制井筒安裝罐道梁標高誤差。借助模具定位法，根據大線位置找準模具，進行井筒錨桿的分層安裝，確保錨桿眼的定位精度。

3.2 地面設施建設

煤礦井筒機械安裝技術應用前，需要建設施工井架、天輪平臺、提升機、井口運輸平臺、提升容器、吊盤、保護盤、固定盤以及能源（水源、風源、電源等）懸吊繩。施工井架選擇礦井永久井架或臨時井架，應保證井架各柱腳之間距離與井架頂部外形尺寸無沖突，而且井架可以承受全部井筒機械荷載。天輪平臺是提升系統重要的組成部分，布置全部天輪、天輪梁，平臺主梁中線與井筒提升中線垂直。提升機為井筒的主要提升設備，滿足最長、最重工件提升要求。井口運輸平臺和提升容器應適應井筒上下的需要，兩者與井壁之間安全間隙大于350 mm，與井梁的安全間隙大于350 mm。吊盤為型鋼焊接結構（工字鋼為主梁，經槽鋼制作后弧形焊接，上鋪花紋板），位于井筒內，經鋼絲繩吊掛。保護盤與固定盤位于井口以上，為型鋼焊接骨架，上方為圓木鋪滿井口斷面，盤上開有井口門與電纜管路通過孔。能源懸吊繩負責自由懸垂水源、風源和電源，消除上下運行井壁晃動對能源輸送的影響[4]。

穩車、天輪平臺、提升機是整個地面設施建設的核心，技術人員應以解決穩車運轉同步性、天輪平臺僅可單線作業、臨時提升受力不均等問題為重點，在臨時鑿井井架上布置天輪平臺，協調穩車與提升繩的規格，見表1。

表1 煤礦井筒機械安裝穩車與提升繩規格

吊盤是井筒機械安裝人員的作業平臺，以往的吊盤為單層，占井工期長，無法實現上下分工協作。因此，在確定穩車規格達標后，技術人員可拆除已有吊盤和井口固定盤，重新制作4 層吊盤。其中，第1 層吊盤（直徑6 700 mm）負責安裝托架、罐道梁、梯子，縮短各種鋼梁安裝耗時；第2 層吊盤（直徑6 900 mm）負責打錨桿孔、安裝錨桿，提高錨桿孔的定位精度；第3 層吊盤（直徑6 900 mm）負責放置電焊機和變壓器；第4 層吊盤（直徑6 900 mm）負責安裝井筒下部托罐梁和尾繩。若需自下而上安裝罐道、管路，則將吊盤更改為3 層吊架，確保上下循環安裝，滿足下一道工序和下一個公眾組連續作業的要求。

3.3 錨桿安裝

應優選包裝尺寸與圖紙要求相符、理化性能與規范相符且材質檢驗單合格的樹脂錨桿，錨桿在規定時間內最終的拉力試驗結果應不小于圖紙設計要求。由于主提升與交通罐提升的罐道托梁標高不一，技術人員應根據設計標高重新找平模板支架，然后根據模板支架與錨桿孔模板的垂線找準模板架，使得模板架上模板支架上平為托架設計標高，此時錨桿模板指示錨桿孔為對應托架錨桿安裝位置。確定各個錨桿孔位置與設計要求相符后，技術人員可以利用電焊定位模板支架與模板架，并借助M16 螺栓連接。錨桿定位后，根據煤礦井筒上部井壁鋼筋稠密的特點，技術人員可以創新利用氧氣助燃法，借助風錘打孔，遇鋼筋時停止鉆孔并撤除鉆桿，有序打設錨桿眼。然后向其中一個孔內引入電焊機地線并將其與井壁鋼筋相連，向另外一個孔內引入電焊機子線的電焊鉗夾持電焊條，借助電流加熱鋼筋至紅熾狀態（表面溫度1 535 ℃），撤出電焊條并經不銹鋼管向孔內吹入高壓氧氣，促使鋼筋燃燒后鋼水流入井壁，確保井壁內的錨桿安裝質量[5]。

3.4 梁及托架安裝

托架需要借助錨桿固定在井壁，控制托架支承面水平度不大于規范要求的3‰，且井筒內單根梁兩頭托架水平面處于同一平面（兩端高差小于5 mm）。同時，利用樹脂膠泥封堵托架背板和井壁之間孔隙，最終層間距偏差不大于±7 mm。在安裝梁時，技術人員應先安裝井底排水設施，排除多余水分后連接臨時供風管與吊盤，再依據梁水平度小于1‰的標準進行操作。具體操作時，技術人員應根據煤礦井筒布置圖，在保護盤上搭設腳手架，并安裝一層精準定位基準梁，井內設置6 根側梁垂向穿越保護盤。從井底出發向上逐層安裝吊盤鋼梁，鋼梁安裝位置由測量垂線、層距尺和間距尺控制，梁兩端與托板穩固連接。

3.5 管座梁與管子梁安裝

安裝管座梁時，首先應在每層管子梁上安裝直管支承座。在確定井壁內直管支承座位置后，技術人員可以沿著測量垂線增設卡線板。相鄰卡線板之間的距離為50 m，確保梁架墊板與梁窩之間接觸面積大于90%。隨后技術人員可以將強度超出立井井壁設計強度的混凝土添堵到梁窩，并埋設導水管，避免出現梁窩漏水問題。在井筒內管路托梁安裝時，技術人員應控制梁中心線與設備安裝圖紙標定中心線之間的誤差小于±3 mm，水平度偏差不大于3‰。

3.6 管路安裝

在安裝井筒內管路時，技術人員應以管路安裝位置控制為重點，確保管路中心位置與設計位置偏差小于30 mm。技術人員應調整管路使其上下垂直，垂直偏差小于5‰或30 mm，且管路卡纜等卡固裝置間距偏差不大于300 mm。例如，在安裝直徑219 mm、長9 000 mm 的壓風管時，技術人員可以借助加套管焊接接長的方式，經3 t 絞車斜向吊放管道放在管道間，調正后施焊并安裝管卡，然后通過管卡緊固管道與鋼梁，控制管路垂直偏差小于5‰。如果需要并列布置管路，那么技術人員應控制管路并列間距偏差不大于15 mm。

3.7 罐道安裝

在罐道安裝過程中，技術人員應先借助深井中段絞車拆除測量平臺、托梁、吊盤和人工保護盤，再將吊盤改為吊架，將吊架掛設到罐籠位置，借助吊架從井底向上安裝罐道，包括罐籠4 根罐道、平衡錘2 根管道。安裝完畢后，技術人員可以借助罐道間距尺全面檢查管道間距，確保同一提升容器的2 個罐道接口位置非同層，水平間距偏差小于±7 mm，垂直度偏差不大于±7 mm，2 個管道中心線重合度偏差小于6 mm，組合罐道接口錯位1 mm，接頭間隙為3 mm±1 mm。

在確定罐道位置與設計要求相符后，技術人員應借助放松螺母固定罐道，并借助防松螺母牙根位置楔形斜面將管道固定在設計位置。具體操作時，技術人員可以從標準防松螺紋緊固著手，確保螺栓牙頂螺紋線全部進入防松螺母楔形斜面，并在楔形斜面施加法向作用力，促使其與螺栓軸成60°角。

4 結語

煤礦井筒機械安裝包括一次安裝、分次安裝兩種方法，不同方法的優缺點具有一定差異，技術人員應根據煤礦井筒實際情況選擇適宜的安裝方法。根據現場井下作業特點，技術人員應注重控制線點精度，合理規劃管道安裝、罐梁安裝、罐道安裝等過程，并注重安裝作業細節質量的控制，確保煤礦井筒機械安裝安全、順利推進。