金属矿山立井多水平改绞施工实践

刘 宁，郭保国，张品峰

（中煤七十一工程处，安徽 宿州234000）

1 工程概况

海南矿业联合有限公司铁矿北一采场深部开采工程，位于海南省西部的昌江黎族自治县石碌镇境内，建设规模2.6Mt／a，地下开采设计有主井，副井，进风井，东、西回风井及斜坡道，由中冶北方工程技术有限公司设计。

我处同时承建主、副井井筒，目前两井均已施工完毕，主井已进行临时改绞，副井正在由我处安装公司进行井筒永久提升系统及装备作业。主井井筒设计净直径为Φ5.0 m，井筒全深673m，井口标高＋132m，－360m水平为临时马头门，－420m水平为大件道，－480m水平为计量装置硐室及皮带道，－540m水平为粉矿回收硐室，各个水平均为单侧马头门。

主井井筒临时改绞后，需考虑多水平提升，其中－360 m为主要提升水平，设计有措施巷与副井井底车场贯通，形成环形车场，以便于施工永久水仓、变电所，并尽快进行主要巷道施工；－420m水平连接大件道至破碎硐室，硐室掘砌体积大，矸石及支护工作量大；－480m水平为矿仓反井刷扩后出矸通道；－540m水平粉矿回收硐室施工完毕后，方可由临时排水系统转换为永久排水设施。此次改绞既有多水平的硐室掘砌工程施工，又有大量巷道掘砌任务，对临时改绞的提升系统设计及配套方案提出了更高的要求。

为了满足安全施工的需要，主井施工期间需配备足够的排水能力，并根据多水平施工的特点制定针对性的排水方案。

2 临时改绞提升设施的选择

主井临时改绞利用凿井期间的IIIG型井架（高度20.165m）〔1〕，绞车为JK－2×4×1.8／10.5提升机，配1.5t双层二车非标临时凿井罐笼，罐笼每层各装载一辆MGC1.7－9矿车；根据计算选18×7＋FC－42－1870特型多层股不旋转钢丝绳，其标准每米重量PSB＝6.88kg／m，钢丝破断力总和 Qd＝1308660N〔2〕，计算安全系数为7.7＞7.5〔3〕；计算钢丝绳在绞车滚筒上缠绕层数1.52层，满足规范要求〔3〕；配备电机 YR143－46－10／2×500kW，提升机最大提升速度4.8m／s。

每部罐笼设防坠器一套，配2根18×7＋FC－30－1700制动钢丝绳，4根18×7＋FC－30－1700型罐道绳。防坠制动绳的缓冲装置安装在天轮平台上，下部固定装置安装在井底防坠制动绳固定梁上；罐道绳上端采用锁绳器固定在临时井架天轮平台上，下端固定在井底罐道绳固定梁上，罐道绳采用LGS型液压拉紧调绳装置调绳。

本设计选用《凿井工程图册》中的1.5t矿车双层二车凿井罐笼〔4〕，根据井筒净径要求进行非标修改，罐笼长2800mm，刚性罐道导向卡增为两组，并移位，以给予罐笼防坠系统空间；罐笼和井壁的理论最小间距431mm，满足《煤矿安全规程》的350mm规定〔3〕；两罐笼之间最突出部位间距506mm，满足《煤矿安全规程》按井深所计算的距离。临时改绞立面布置见图1。

图1 临时改绞立面布置

3 上下井口相关设施的设计选型

改绞设施分为井架天轮平台部分、井口部分、井底部分，其中井口部分设有封口盘、上井口套架、栏杆、安全门等设施。

3.1 井架天轮平台

在IIIG型凿井井架上搭设临时提升天轮平台，根据钢梁选型计算，安装4根850mm×200mm钢板组焊型钢钢梁作为提升天轮梁，安装2个Φ3m天轮；罐道绳、制动绳均通过天轮梁固定在天轮平台上。

3.2 井口设施

为了降低劳动强度，提高施工效率，在井口、井下4个水平进车侧设置临时简易推车装置，推车机由电动卷扬机提供动力，钢丝绳拉动牵引车在导轨上滑动，推动矿车运行。

由于本次改绞共有5个水平（含井口）提升，每个水平均设置了液压阻尼摇台，以便于稳罐，提高施工效率。由于主井井筒净直径Φ5.0m，且布置了1.5t双层二车罐笼，虽然采用了特制罐笼缩小了外形尺寸，但在单侧马头门施工的情况下，若安装两侧摇台必须破一侧井壁，对井壁质量留下了安全隐患，故特在井下4个提升水平处设计了单侧摇台结构，满足了狭小空间下稳罐的施工需要（见图2）。

井上设封口盘、井口设YT型托罐摇台，封口盘上设有套架、井口栏杆、活动栏杆等。井下设临时马头门封口梁和各水平井下套架及刚性罐道；井底设仰井深度12m，其中安装井底防过防装置，制动绳底座固定梁，罐道钢丝绳拉紧梁。

3.3 管路及线缆悬吊

在井筒内设置Φ800mm胶质风筒两路为钢丝绳悬吊；Φ159×5mm压风管一路井壁固定；MYJV42—3×95 mm高压电缆两路钢丝绳悬吊；Φ108×6mm排水管一路井壁固定，Φ219×7mm排水管一路井壁固定；通讯及监控电缆各一路由钢丝绳悬吊在封口盘上。井下马头门、井口、绞车房与调度室装设多屏幕显示电视监控装置一套，各悬吊管线布置时保证悬吊系统之间的最小间距不小于300mm，悬吊系统和罐笼之间的最小距离不小于500 mm〔5〕。

4 临时改绞辅助设施

4.1 主井临时排水方案

主井井筒在－360m水平与副井贯通，主要的巷道掘砌任务在这一水平，其它水平为主井单独联系的相关硐室。

本次施工主要的排水能力设置在－360m水平，设计有临时主变电所、泵房及临时水仓。临时泵房安装MD280—100×6型卧泵2台〔6〕，一台使用，一台备用，电压等级6kV，水泵主电机功率710kW，设计排水能力200 m3／h，采用Φ219×7mm排水管直接排至地面。临时变电所为单独硐室，巷道净宽5.0m，净高3.0m，净断面13.3 m2。泵房进口安装水泵，水仓为倾斜式，容量600m3。

由于主井最下部水平为－540m，且为独眼井，不与其他井筒贯通，故在－540m水平需单独设置排水系统。利用12m深度的仰井作为临时水窝，安装MD100—100×7型卧泵2台〔6〕，一台使用，一台备用，电压等级6kV，水泵主电机功率315kW，设计排水能力100m3／h，可采用井壁固定的Φ108×6mm排水管直接排至地面。

4.2 多水平提升信号控制系统

主井井筒井下4个提升水平，为了防止误操作、提高施工效率，故临时信号系统采用徐州九益科技生产的KJC型多水平提升信号、操车电控系统〔7〕。该产品具有完善的闭锁功能，可靠的实现各水平之间的信号闭锁，推车机、摇台、阻车器、安全门等井口操车设备之间的闭锁，以及提升信号与操车电控之间的闭锁。同时具有直观的显示功能，绞车房、井底各水平、井口采用LED显示。也具有清晰的音响功能，实现了信号指令的打点报警、急停报警、扩音通讯、联络呼叫等功能。

4.3 井下通风

主井与其它井筒未贯通前，在地面布置风机，井筒内布置两路Φ800mm强力胶质风筒，采用压入式向井下供给新鲜风流，浊气通过井筒向上排出。一路风筒专供井底水平；另一路风筒供中间3个水平，在上部2个水平风路上设异形风筒，形成分路。井筒贯通后，风机移至井下，合理设计风路保证正常安全通风，使4个水平都可以施工。

5 结语

1）针对主井4个水平提升的特点，使用新型的提升信号控制系统，确保了安全、高效的施工要求。

2）由于井筒断面小，安装摇台操车装置较困难，为了不破坏井壁，采用了单侧摇台设计，满足了施工要求。

3）在主井主要掘进巷道的－360m水平，－540m水平分别设计了排水系统，确保了施工安全。

〔1〕崔云龙主编.简明建井工程手册，北京：煤炭工业出版社，2003.

〔2〕GB8918－2006.重要用途钢丝绳，2006.

〔3〕煤矿安全规程.北京：煤炭工业出版社，2011.

〔4〕王介峰.凿井工程图册.北京：煤炭工业出版社，1988.

〔5〕GB50511－2010.煤矿井巷工程施工规范，2010.