矿井改扩建工程千米混合立井提升系统施工工艺优选研究与应用

■马建飞 ■上海大屯能源股份有限公司，江苏 徐州 221611

1 概述

工程概况:孔庄矿井改扩建工程项目设计生产能力由105 万吨/年增加到180 万吨/年，需新建一个直径为8.1 米、深度为1083 米的混合立井，装备一对16 吨标准箕斗及一个加宽罐笼和带乘人的平衡锤。开拓水平为-1015 米，新增一个采区和综采工作面。

提升系统组成:混合立井副提升机房设备安装、混合立井主提升机房设备安装、混合立井井筒装备、上下井口操车系统安装、装载硐室设备安装等单位工程。

提升系统施工特点:(1)改扩建工程为混合立井提升系统，内容多，工艺复杂，时间跨度大，设备重，安装位置错落差别大，设备安装质量要求高，安全风险系数大。(2)千米混合井筒提升系统安装，在国内尚未有成熟的安装工艺，在中煤集团公司更是首次，按照传统的施工工艺和管理手段，无法保障整个项目的按时投产，将直接影响公司的生产任务和经济效益;如何优化施工工艺，采取有效的施工管理手段，成为提升系统安装工程能否按期完成的关键。

2 提升系统安装施工工艺优化

2.1 安装设备及井筒装备主要参数

(1)副提升机:包括1 台JKMD-4×4E 型落地式多绳摩擦提升机及配套的直流电动机，提升机总重32 吨，配套电机总重65.4 吨。提升钢丝绳为Φ44-6×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根总长1370 米，自重10吨，三根平衡尾绳为Φ48-34×7SE，每根长1200 米，每根绳重12 吨。

(2)主提升机:包括1 台JKMD-4 ×4(III)型落地式多绳摩擦提升机及配套直流电动机，提升高度为1051.5m，提升机总重32 吨，配套电机总重65.4 吨。提升钢丝绳为Φ44-6 ×36ws-fc-1770bzs/sz，共四根，每根总长1370 米，自重10 吨，平衡尾绳为Φ48-34 ×7SE，共三根，每根长1200 米，每根绳重12 吨。

(3)井筒装备:井筒有效直径Φ8.1m，井口标高为36.5m，井底车场标高-1051.5m，井筒内布置两套提升系统:即双箕斗提升系统、单罐笼配平衡锤提升系统。罐道采用180 ×180 方钢罐道，罐道长12 米∕根，梯子间层间距4 米∕层，托架有3012 个，罐道梁、梯子梁和管道梁共2008 根，罐道梁为250 ×150 ×8 方钢兼做梯子大梁，共251 层罐道梁，井筒布置2 趟Φ325 排水管路2100 米，，一趟Φ325 降温管路1050 米，1 趟Φ219 消防洒水管路1120 米，1 趟Φ219 压风管路1050米，井下供电采用电缆在井筒敷设，电缆支架共550 个，井筒内布置两套提升系统:即双箕斗提升系统、单罐笼配平衡锤提升系统。

(4)主、副提升机天轮:分别位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天轮平台上，天轮直径4 米、重25T(含轴座重27T)，共4 套天轮装置。

(5)上井口立架:立架采用钢框架结构，上端立柱与井架采用槽钢滑动连接，下端为铰支座。立柱、防撞梁等构件采用Q235-C 碳素结构钢，其他构件采用Q235-B 碳素结构钢，各平台的钢梯及栏杆等次要构件采用Q235-A 碳素结构钢。维护板采用0.8mm 厚V125 型彩色压型钢板。立架顶点标高+42.9m，立架底框梁底面标高-1.735m，副提防撞梁标高+18.5 米，主提防撞梁标高+40.8 米。立架设计重量156 吨，立架共四节。

2.2 提升系统安装施工工艺及关键线路

根据矿井改扩建工程总体进度要求和提升系统安装的特点，提升系统安装施工关键线路为:井筒装备准备工作(井筒拆除、掏梁窝、改绞等)→井底下部结构→井筒装备(标准段)→永久锁口及井口房施工→上井口立架→井筒电缆敷设→主、副提升机天轮→副提升机上绳、挂罐及调试→装载硐室设备安装→主提升机上绳、挂箕斗及调试→联合试运转。其他非关键线路包括:主、副提升机安装、上下井口操车设备、提升信号等。

2.3 提升系统安装施工工艺优化

2.3.1 提升系统安装施工工艺优化的必要性

由于矿建工程施工工期滞后，移交混合井筒安装较晚，副提升系统为改扩建项目能否按期投产的关键节点(承担中央泵房设备、首采区液压支架、轨道大巷材料下井等)，若按照正常的施工工期安排，计划生产的时间节点目标就不能实现。围绕着提升系统安装施工关键线路，对安装施工工艺优化势在必行。

2.3.2 提升系统安装施工工艺优化的重点

施工工艺优化的好坏直接影响到矿井投产日期，根据本工程的特点及单井筒、单提升的安装工艺，公司建设管理部门会同建设单位、监理单位、施工单位多次到现场勘察协调，召开专业会议，搜集大量资料，结合立体交叉作业、流水施工等特点，以关键线路重点节点为突破口，围绕着副提升系统试运，以安装工程优先的原则，制定优化了混合立井提升系统快速、安全、高效的安装施工工艺，主要体现在:

(1)井筒内敷设电缆施工优化:井筒内设计有通讯电缆7 趟、动力电缆4 趟，动力电缆支架1 趟，通讯电缆支架1 趟，其中电力电缆长1400m，重约26 吨。由于混合井筒内布置了主副提升系统、梯子间、各种管道，井筒装备完成后，井筒内设施密集，空间狭小，对井筒内的电缆敷设带来很大困难，而且工期也较长，需要25 天时间。为此，在井筒装备施工中，先安装吊挂2 层圆吊盘，将电缆盘在吊盘上，自上而下进行井筒电缆敷设施工，此方法虽然推迟了井筒装备开工时间，却有施工安全、时间短的益处，井筒电缆敷设用时14 天全部敷设完成，很好的解决关键线路上难点，为副提升系统按时试运行创造了条件。

(2)井筒装备标准段施工优化:采用五层吊盘自下而上一次成型施工工艺，安装托架、电缆支架、梁、梯子踏板、罐道、管路、梯子间栏网等。按施工区段工作量大小，合理安排各道工序，进行循环作业，保证24 小时连续施工，确保工程施工进度。井筒装备标准段用时67 天完工。

(3)主、副提升天轮吊装就位施工优化:主、副提升机天轮装置分别位于井架43.65 米、50.15 米、56.65 米天轮平台上，天轮直径4 米、重25T(含轴座重27T)，共4 套天轮装置。按照传统施工工艺，采用永久井架起吊梁、16 吨稳车、滑车等设施，将天轮放置在井口进行垂直起吊就位，此方法占用井口空间，而且施工工期长(需要10 天)。经过参建各方的调研和研究，采用先进的500 吨汽车吊，在井架外侧直接起吊就位，该方案不占用井口空间，可以和井口施工进行平行作业，只用2天就安全的将4 只天轮吊装就位，节省了关键线路时间7 天。

(4)上井口立架施工优化:立架采用钢框架结构，总重156.1T，共四小节，G1 重51.76T，G2 重48.4T，G3 重24.96T，G4 重30.94T。由于立架安装为关键线路，与井口房土建施工交叉影响，为了将影响降到最低，采用井口房土建先施工，预留立架安装空间，立架安装采用预先组装分两节整体吊装，吊装时将G1、G2 组装成一个整体，重100.2T;G3、G4 组装成一个整体，重55.9T。采取此方案可以确保关键线路按期完成，又不影响井口房的土建施工，完成立架安装后，即可进行副提升系统挂罐、上绳、调试，确保了副提升系统按时投入运行，在副提升系统运行期间，采取可靠的防范措施，继续施工井口房。

3 总结

孔庄改扩建提升系统安装，以施工工艺优化为主线，以加强施工的管理和协调为保障手段，打破常规，不断创新，严格按照既定的施工进度计划安排，通过参建各方的共同努力，安全高效的完成了孔庄煤矿改扩建工程千米混合井提升系统的施工任务。通过施工工艺优化和现场管理，比计划工期提前2 个月，生产原煤15 万吨，创造直接效益约4000万元，提前发挥了投资效益。