箱式钢结构井架整体吊装安装的实践

孙 伟

(铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司机电安装分公司， 安徽 铜陵市 244000)

井架作为矿山立井提升的主要构筑物，在矿井工程中占有重要地位。井架按提升方式分为单绳井架、多绳井架；按用途分为主井井架、副井井架、风井井架、临时井架(凿井井架)、两用井架等；按结构材料分为钢井架、钢筋砼井架等。目前应用最多的是钢结构井架。

自1980年代初，大中型矿井广泛应用了箱式钢结构井架，其特点是：结构复杂、重量大、安装难度大、要求高，小型的大多采用吊车安装，大型的则多采用金属桅杆起吊安装。本文结合铜陵有色金属集团公司铜山矿业公司主井井架安装的实践，介绍井架整体吊装的成功经验。

1 工程概况

铜山矿业公司主井井架为大型箱式钢结构，总重量696 t，高度为64.56 m。该井架框架由32件箱体梁组成，箱体梁断面尺寸为2.2 m×1.4 m，长度6～9 m，每件箱体梁均由δ16钢板(材质为Q345)焊接而成。箱体梁在工厂制作完成后运抵施工现场进行安装，主斜架拼装后总重量300 t，副斜架拼装后重量为240 t。

铜山矿业公司主井井架是属于A型的大型箱式钢结构井架,由主、副斜架和立架组成，其中斜架为钢板焊接的等断面或变断面的箱型结构，立架为空间桁架结构，上下天轮及起重梁布置在斜架上，立架内安装罐道和防撞木等。

2 吊装方案的选择

箱式钢结构井架的安装，传统的方法是采用桅杆起吊法施工。桅杆起吊法施工，需用设备多，布置复杂，人员投入多，安装工期和占用井口作业时间长，安装工期一般需1～2个月。近年来，我公司对部分L型及A型箱式钢井架的安装均采用吊车吊装的方法，减少了人员的投入，大大缩短了安装工期，尤其对于在井口外组装的井架平移更加方便、快捷。针对铜山矿业公司主井井架安装的具体情况,提出了以下3种可供选择的方案。

方案一：脚手架平台单件安装。根据井架的结构及设计的安装位置，搭设脚手架，脚手架最大高度65 m，脚手架的层间距5～8 m，单件箱体梁起吊至安装位置，在脚手架的平台上逐步完成整个井架的安装工作。

方案二：套架靠装。在地面拼装主、副斜架的4根单斜腿，执行井口安装程序时，首先安装中间套架，之后在套架顶部的相应位置安装主斜架的连接箱体梁，然后吊装主斜架的1#斜腿与箱体梁连接固定，之后吊装2#斜腿与箱体梁连接固定。同样的方法安装副斜架的1#、2#斜腿。之后安装主、副斜架之间的其它连接箱体梁。

方案三：整体吊装。在井口以外的区域拼装主、副斜架，首先拼装副斜架，然后在副斜架的上方拼装主斜架。安装时，使用两台400 t吊车同时起吊主斜架，就位后使用缆风绳稳定主斜架，解除吊车。然后同样的方法起吊副斜架，就位后用两台400 t吊车稳定副斜架，然后使用240 t吊车起吊主、副斜架之间的连接箱体梁，校正后进行焊接，井架的主体框架形成。

方案一与方案二除了存在箱式钢结构井架安装的传统弊端外，还存在以下突出问题。

(1) 高空作业的工作量大，工效低。如果按照传统的方法进行安装，就是在井口一根一根地进行拼装焊接，势必会增加吊车起吊每段箱体梁的时间，而且在高空中作业时人的灵活性降低，操作程序增加，操作的难度增大，为此会降低工作效率

(2) 高空作业的安全风险高。操作人员在空中作业时由于受可活动空间的限制，避开风险因素的自由度小，同时在空中实施大件吊装就位时不确定性因素多，判断的准确性降低，这些因素的叠加会增加作业的风险。

(3) 高空作业时的劳动强度大，质量的可控性差。如果将大量的组装、焊接工作安排在空中进行，势必会大大增加钳工、焊工等作业人员的工作量，使得作业人员的劳动强度增大，同时在焊接过程中，由于受现场条件的影响，焊接质量难以控制

(4) 交叉工程多，工期紧、任务重。铜山主井井架安装是整个安装工程中的关键工程，同时在实施过程还与卷扬机基础、矿仓等工程相互交叉。按照安装总体工期的安排，要求10 d内在井口将整个井架安装完毕，以减少对其它工程的影响。

通过对3种方案的对比，最终选择了方案三作为铜山矿业公司主井井架吊装方案。

3 吊装方案的具体实施及对策

3.1 安装前的准备工作

(1) 签订吊车租凭协议，约定吊车进场时间。

(2) 安装2台JZ-10/600稳车，用于固定缆风绳。

(3) 各种钢丝绳、卸扣、动滑轮准备到位。

(4) 主、副斜架在井口以外的区域提前拼装完毕并安装吊耳。

(5) 安全、质量技术交底。

3.2 安装的具体程序

用2台400 t吊车将主斜架平移至井口起吊位置→用2台400 t吊车同时起吊主斜架至设计位置→安装缆风绳并使其受力→用同样的方法起吊副斜架至设计位置并使用吊车稳定→用1台240 t吊车起吊主、副斜架之间的连接箱体梁至设计位置→对整个框架进行校正后实施焊作业。

4 实际效果及结论

2013年4月20日，主、副斜架地面拼装结束，对焊缝进行了无损探测检验，合格率100%,在地面拼装，作业人员的劳动强度降低30%，并确保了安全施工。铜山主井井架吊装总耗时7 d，比目标工期提前3 d，比传统方法安装的工期提前73天，整个吊装过程安全、快速。

3 结 论

采取整体吊装法对铜山主井井架进行吊装，获得了成功，不仅确保了安全、质量，而且大大降低了工期。同时取得了良好的经济效益和社会效益。

(1) 经济效益。如果按传统工艺进行安装，完成主、副斜架合拢所需时间至少为73 d，每天的吊车使用费至少为3.7万元(240 t吊车每天台班费2.4万元，130 t吊车每天台班费1.3万元)，总吊车费合计为270.1万元，使用该工法，完成主、副斜架合拢总计吊车费(含前期拼装、平移、装卸等)总计为200万元，节约资金70.1万元。

(2) 社会效益。使用整体吊装法进行井架的安装，将大量的高空作业转移至地面完成，大大降低了作业人员的劳动强度，同时与传统安装方法相比节约工期73 d，赢得了业主及监理单位的赞誉。随着新技术、新工艺的应用，如“门式架—无锚吊推法”在井架吊装中的应用以及利用有限元法、CAD技术进行井架起吊相关力学分析；建立井架吊装的计算机安全监控模拟系统等，必将对井架的安全快速起吊、提高安装技术水平起到积极的促进作用。不久的将来箱式钢结构井架安装将融入数字化、信息化、智能化的高速发展，日新月异、不断创新。同时也面临着资源消耗、环境污染等诸多难题。这就要求我们在实际工作中不断探索、努力改进、降低消耗，最大限度的保护生态环境，走可持续发展的道路。

总而言之，箱式钢井架结构安装工程对矿山经济的发展至关重要，发展创新是大势所趋。随着科技与经济的继续深入发展，前景十分开阔。

参考文献：

[1]GB51640-2010.有色金属矿山井巷安装工程施工及验收规范[S].

[2]YBJ201-83.冶金机械设备工程安装施工及验收规范[S].

[3]GB50397-2007.冶金电气设备工程安装质量验收规范[S].

[4]GB50205-95.钢结构井架安装工程质量检验评定标准[S].