特大型箱型钢井架安装关键技术改进探讨

摘要：箱型钢井架是矿井提升系统的支撑体，井架安装的顺利与否直接影响矿井系统的形成。多年来，通过对井架安装工艺的不断完善，总结出一套成熟的箱型钢井架安装关键技术，具有一定的推广价值。文章对特大型箱型钢井架安装关键技术改进进行了探讨。

关键词：箱型钢井架；井架安装；关键技术；矿井系统；提升系统 文献标识码：A

中图分类号：TD541 文章编号：1009-2374（2017）10-0227-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.114

1 概述

箱型钢井架一般有L-A和A型，特大型箱型钢井架A型较多。在井架安装的过程中，不仅要保证井架的吊装安全，还要保证井架安装的精度，因此针对特大型箱型钢井架安装采用的关键技术进行研讨与改进显得更为重要。

2 箱型钢井架安装流程

井架现场拼装、焊接，地锚埋设、稳车布置、缠钢丝绳→桅杆竖立（穿滑车绳）→主斜架竖立→副斜架竖立→主、副斜架空中合拢、找正、焊接→桅杆拆放→井架整体找正。

3 关键技术研讨与改进

3.1 井架地面预组装技术

采用地面预组装技术，将构件在施工现场起吊位置预组装成一体，经验收合格后，将井架构件焊接在一起，使井架的整体尺寸得到有效控制。若受场地限制，可在场地外分段组装焊接成若干个起吊单元；利用空中散装法完成井架安装时，采用地面预组装技术来保证空中对接质量。

3.2 井架整体平移技术

由于施工条件的限制，可以在场地外将井架组装成整体后，利用承载平车将井架整体平移至起吊位置完成后续的起吊工作。

3.3 折页定位与翻转技术

3.3.1 折页的设计与定位在井架安装中，起到至关重要的作用，折页的强度影响着井架起吊的安全，折页的定位（标高与角度）影响到井架安装的几何尺寸。

3.3.2 折页的结构设计根据井架受力情况，采取不同的形式。对于特大型钢井架活动折页建议设计为带沟槽的形式，同时折页的材质应与主斜架的材质一致，焊条的选型及焊机/加强板的布置应按规定要求进行。

3.3.3 折页的受力按主斜架抬头时/副斜架采用滑动提升快就位时/副斜架采用大翻转法刚抬头时等临界状况下的最大受力设计折页，折页的眼孔及与销轴在直径方向相差宜小于2mm。

3.3.4 设计活动折页时，应综合考虑主斜架箱体的高度及基础的大小，同时要考虑固定折页与基础预埋板的焊接，一般销轴中心线与预埋板之间宜為220～350mm，预埋件基础部分建议做成凸台型式。

3.3.5 活动折页与箱体焊接时，应保证折页与箱体垂直，对于大型井架建议先将活动折页与箱体焊接后，再在折页两侧加腹板和筋板，同时在箱体内部活动折页的受力部位应采取合适的方式进行加固（方钢/钢管）。

3.3.6 应校核活动折页的平行度，同时严格保证两轴心线的标高及同轴度，以保证在主斜架起吊到位后在设计位置。

3.3.7 固定折页焊接定位时，在核对活动折页的位置尺寸无问题后，应将固定折页外侧板与活动折页贴实，内侧板与活动折页留一定的间隙（一般为10mm），考虑到主斜架在起吊时，腿部有向外水平的推力作用，销轴宜从内侧往外侧穿。

3.3.8 在井架横梁及斜梁的组装过程中，采用折页定位与翻转技术和手拉葫芦辅助配合，能安全快速地完成构件的定位。

3.4 桅杆站位选择与基础处理关键技术

3.4.1 桅杆站位选择应综合考虑主提升力的大小，桅杆底部受力与基础处理，周围障碍物及桅杆的竖立与拆除放置等问题。

3.4.2 桅杆的站位应考虑主斜架起吊到位后，桅杆与井架滑车及桅杆与主斜架横梁的安全距离，桅杆尽量靠近主斜架吊点的位置。通过定性分析及同一方案的定量比较，选择桅杆站位，在综合考虑现场条件的前提下，尽量让主提升绳与主牵绳的夹角不能相差太大，以减少桅杆的弯曲应力。

3.4.3 选择桅杆站位时，应考虑桅杆底部离冻结圈的距离，尽量远离冻结圈，有必要时，要考虑冻结圈的侧向受力而进行加固。

3.4.4 双桅杆的站位应沿井架中心线对称布置，同时两副桅杆的间距应与主斜架吊耳中心线一致，否则桅杆易产生扭曲。主斜架抬头时，应保证桅杆处于垂直状态，至主斜架快到位时，根据具体情况，可适当进行仰杆。

3.4.5 采用双桅杆吊装特大型箱型井架，桅杆底部受力大，桅杆底部基础处理应注意如下五个问题：（1）应挖至老土后，用3∶7石灰土分层夯实至设计标高；（2）石灰土上平面应放置通长工字钢底板，工字钢底板与钢板之间应加垫道木；（3）道木与底钢板之间可用细砂或软土衬平；（4）道木间用扒钉扒牢，考虑到桅杆竖立时的推力，在工字钢底板上加焊挡块，以防钢板与道木的横向移动；（5）若采用混凝土基础，应在混凝土基础上平面与钢构件之间加垫道木，不能直接将钢构件放置在混凝土基础上。

3.5 混凝土大地锚关键技术

井架吊装安全取决于桅杆的稳定性，桅杆的稳定性除自身的抗弯强度满足要求外，还取决于桅杆底部的受力是否均匀和地锚的强度与稳定性。特大型箱型井架双桅杆主牵地锚若采用以往的锚桩形式，主牵的锚桩位置无法满足要求，主牵地锚采用混凝土大地锚，在锚坑内设预埋件，钢性吊耳受力部位从地锚侧面预留，地锚上表面预留预埋件，将若干台主牵稳车固定在混凝土地锚的上平面预埋钢板上，两桅杆主牵地锚受力均匀，与主提升系统受力对称，桅杆稳定，安全可靠，克服以往的锚桩存在的以下问题：（1）双桅杆的主牵地锚占地面积大，文明施工差；（2）主斜架抬头时，桅杆的主牵力最大，由于锚桩及稳车的局部受力有变动趋势，造成桅杆在起吊主斜架时抱杆不垂直，且造成两侧缆风绳可能受力大而失稳趋势，很不安全；（3）主牵地锚及桅杆底部采用混凝土大地锚解决了现场场地空间小的问题，保证主牵系统及桅杆底部的稳定性，安全可靠，文明施工。

3.6 桅杆头部专用夹具与多吊点钢性吊耳水平布置技术

3.6.1 在桅杆头部对称设专用夹具，夹具上滑车呈水平方向布置，主斜架起吊过程中，随主斜架起吊角度的变化，主提升方向的专用夹具随销轴上翻转；若桅杆需要仰杆，直接同步收紧主牵绳，专用夹具及时调整角度，桅杆受力均匀。

3.6.2 主斜架的吊耳采用多吊点钢性吊耳水平布置，吊耳布置在天轮平台梁有筋板的位置处，同时，对大吨位的起吊吊耳进行内外加固，吊耳水平方向布置具有如下优点及注意事项：（1）井架受力计算时，计算更准确，另外桅杆头部连接板的受力好；（2）主斜架起吊若采用双桅杆，两套复式滑车之间应设置平衡吊耳，平衡吊耳挂三星板，三星板对称布置2只单柄导向滑车；（3）吊耳的材质应与井架母材一致，吊耳与箱体内侧筋板的主焊缝强度应足够，平焊缝尽量少，平焊不能多焊，否则吊耳的关键受力部位因焊接导致吊耳材质的金相组织发生变化，即使吊耳头部不出现问题，很可能在起吊过程中出现疲劳，导致吊耳与井架箱体处断裂，吊耳尽可能多点布置。

3.7 复式平衡及穿绳技术

3.7.1 双桅杆起吊井架过程中，为保证井架起吊过程中受力均匀，避免单根桅杆的受力过大而发生意外，在井架两套主提升系统之间设置平衡吊耳，同時在主牵混凝土地锚处两主牵系统之间也设置平衡吊耳，平衡吊耳处挂设三星板，通过三星板的角度变化及桅杆底部跑头滑车的受力监测，及时调整稳车，保证井架起吊过程中的系统大平衡。

3.7.2 小绳带大绳引渡技术。即先利用棕绳引渡小钢丝绳，依次穿渡滑车滑轮，小绳绳头由专人负责，小绳穿渡足够数量的滑轮后，绳头一端上调度绞车，另一端与提大钢丝绳采用扎丝绑扎绳扣的工艺将大小钢丝绳绑扎牢固，启动调度绞车，小绳牵引大钢丝绳依次穿过滑轮，完成穿绳工作。采用小钢丝绳引渡大钢丝绳穿渡技术优点及应注意的问题：（1）穿绳引渡技术的采用大大减小了劳动强度，安全可靠性高；（2）小绳与大绳的绑扎应牢靠，绳头应做细部处理，绳头过滑轮时，应有专人负责监护，发现问题及时停车处理；（3）地面穿绳采用小钢丝绳引渡技术，小钢丝绳直径及调度绞车的选择应有足够的安全系数，且抱杆头部及其绊腿应采取措施，防止在穿绳过程中拉斜桅杆；（4）穿完大绳后，一副桅杆的两根钢丝绳应拉到一边留住，以防绳头连接时绳头穿绳挡而返工。两根钢丝绳头建议采取插接形式连接，保证接头能顺利通过滑轮，以免在主斜架起吊角度不大时空中调绳过程中两副桅杆受力不一致。

3.8 空中对接工艺技术（空中合拢技术）

3.8.1 主斜架的吊装一般利用桅杆采用半翻转法将主斜架起吊到位，副斜架的吊装是利用主斜架采用滑动提升法与主斜架合拢、找正、焊接。主、副斜架在空中对接时，综合利用桅杆的主牵系统调整主斜架的倾角，副斜架两侧的副提升系统及副斜架腿部的千斤顶和后留系统的配合，完成主、副斜架的空中对接、合拢工作。空中合拢应注意以下问题：（1）主、副斜架吊耳的设置应尽量呈上下垂直状态，且上下滑车保证足够的安全距离；（2）起吊副斜架时，主斜架底部靠近折页侧不应设置垫铁；（3）合拢过程中，副斜架的后留系统应留住副斜架腿部且落实在垫铁上，穿上地脚螺栓，以防止在对接过程中，副斜架严重偏离基础而出现意外。

3.8.2 副斜架吊装若采用大翻转法工艺，主、副斜架空中对接工艺应注意以下问题：（1）副斜架头部应设置后留系统，通过桅杆的主牵系统与副斜架后留系统的调整进行空中合拢，调整好接头错口后，再进行空中焊接；（2）地面组装时，应保证空中合拢部位的开档及相对中心线的尺寸一致，以保证空中合拢尺寸。

3.8.3 技改项目的矿井特大型井架竖立，障碍物多，主副斜架整体起吊无法实现，此井架的组装采用地面预组装技术，分片组焊成一体，利用空中对接技术将井架在空中散装成一体。

3.9 计算机辅助模拟技术

计算机辅助技术在方案设计中可以节省大量的时间，直接显示出有关计算的力矩及滑车的安全距离，计算机模拟技术可以校核折页的角度及标高是否正确，构件的尺寸是否合理，通过sketchup软件可以模拟构件在空中的具体情况，从而确定设计是否正确、方便、高效、实用，尤其在散装法吊装井架中更显示出其优越性。

4 结语

特大型箱型井架安装是一项复杂的系统工程，除采用以上关键技术外，还涉及双抱杆的竖立与拆放、机具选型、井架组装方法等关键技术，在此不再赘述，根据现场不同的条件，采用不同的关键技术和方法，力求方案科学合理、工艺先进、安全可靠、节能环保。

作者简介：吴向东（1972-），男，安徽枞阳人，中煤第三建设集团机电安装工程有限责任公司总工程师，机电高级工程师。

（责任编辑：秦逊玉）