井筒装备快速安装新工艺关键技术改进

摘要：井筒是矿井的咽喉部位，井筒装备安装的好坏，直接影响到提升系统的正常运行。如何安全、优质、高效地完成井筒装备，又符合节能环保的要求，对井筒装备快速安装新工艺关键技术进行研究与探讨尤为重要。

关键词：井筒装备；新工艺；关键技术

1 问题的提出

国内外对井筒装备安装工艺技术研究由来已久，目前基本形成了较成熟的理论和技术管理体系，取得了一定的研究成果。在研究分析传统的井筒装备安装方案的基础上，确定经济合理、安全可靠的井筒装备安装新工艺，解决井筒施工中存在的以下问题：（1）吊盘在松起过程中运行不平稳；（2）利用风锤打眼噪音大且高压风管容易爆管，处理困难；（3）眼孔定位偏差较大，构件间的几何尺寸不易控制；（4）罐道接头不在同一标高，施工作业平台不好设置等问题。需要采取一系列的技术措施解决此类问题。

2 关键技术特点

（1）应用矿山井筒施工用吊盘导向装置稳固双层吊盘的运行，应用一种液压钻机装置打托架锚杆孔和梁窝，在吊盘上层盘上一次成行先安装同层锚杆、托架、罐道梁、电缆支架等钢构件；同时将同层的信号、通讯电缆固定在电缆支架上；两层罐道梁等构件安装完成后，启动吊盘上的液压升降操作系统至罐道安装位置，安装同层罐道；按照这个顺序逐层向下循环安装其他井筒装备直至全部完成；然后进行挂绳挂罐。实现了整个施工过程安全、快速、高效、经济的目的。

（2）新工艺利用永久信号电缆和通讯电缆作为临时信号通讯电缆，提前将电缆放置在吊盘上，在安装罐道梁时，将同层的信号电缆和通讯电缆敷设固定在电缆支架上，避免了临时通讯信号电缆的回收，比传统工艺利用罐笼敷设提升了安全系数和工作效率。

（3）液压钻机装置主要包括一台液压凿岩机、一台液压破碎镐、一台液压动力站、远程遥控器等构成。在使用过程中，液压凿岩机、液压破碎镐和远程遥控装置放置在吊盘的第一层上，液压动力站放置在吊盘的第二层上，油管采用高压橡胶软管连接。在远程遥控装置上设有液压凿岩机、液压破碎镐、吊盘液压稳固装置的开、停开关，便于操作人员的控制。取消跟随吊盘升降的压风管，钻孔打梁窝等施工中风动系统，便于吊盘的运行，减少了风动系统的故障点（施工中经常出现漏风、断管等现象）。

（4）矿山井筒施工用吊盘导向装置主要包括由底座、支撑架、中心轴、滚轮和调节丝杠组成；调节丝杠上设有压力弹簧；采用两个滚轮结构，滚轮与井壁接触面积更大，结构强度更好，确保了导向平衡。吊盘升降过程中，靠弹簧伸缩量及聚氨酯外层有效地补偿吊盘不平衡及井壁垂直度偏差，确保了升降平稳。通过顺时针旋转调整丝杠，压缩弹簧，使滚轮紧压井壁，实现工作状态时的吊盘稳固；通过逆时针旋转调整丝杠，释放弹簧，靠弹簧弹力使滚轮贴紧井壁，升降过程中，靠弹簧伸缩量及滚轮聚氨酯外层有效地平缓吊盘不平衡及井壁垂直度偏差，确保吊盘升降平衡。该技术具有在吊盘升降过程中起导向平衡确保吊盘升降平稳、在吊盘工作时确保稳固的作用。

（5）在制作吊盘时将液压升降操作系统沉坐在双层吊盘的上层盘上，尽量减小占用吊盘的空间。其动力装置共用液压钻机系统设备的液压站，升降高度达到6m 。液压升降操作系统的顶面平台尺寸根据其沉降口尺寸制作，该技术用于安装同层、不同高度、跨度大的多根罐道，具有速度快、安全性高的特点，有效避免了更改吊盘、制作吊笼、多次升降提升设施等工序。

（6）锚杆眼位导向环形模具装置。a.该装置采用钢性组合结构，主要有底座、顶丝闭锁装置、眼位导向管样板组合而成。在底座上面，根据井筒平面设计图纸要求的支座位置焊接与托架尺寸相同的眼位导向管样板，眼位导向管样板包括导向管导套和壁板，壁板尺寸与托架外形尺寸相符，导向管导套焊接在壁板的位置尺寸与托架锚杆孔位置尺寸一致，导向管导套长度一般取150170mm，其内孔直径尺寸、钻头尺寸由托架锚杆孔尺寸来决定。在眼位导向管样板导套的根部下方设有开口，供钻出的混凝土碎末顺利导出。在底座上设置四个顶丝闭锁装置，对称放置，用来顶住井壁固定模具使用。b.将模具自身找平找正，复测牌子线标高与模具标高一致，将模具上的标记点对着安装大线，测量垂线，调整环形模具眼位导线管样板大线，所有锚杆眼的空间位置全部确定，将丝杠用力顶紧。最后将液压凿岩机插入模具各眼位导向管，直接钻眼，依次将同层锚杆眼打出。利用模具盘打出的锚杆孔位置准确，操作简单，安全快捷，提高了施工质量，加快了生产效率。c.该技术可将同层全部锚杆孔依次打出，极大地简化了在井壁上确定锚杆眼位及其方向的工作，达到了优质快速高效的目的。

3 施工操作要点

（1）临时吊挂系统提升设施安装。包括凿井绞车、临时提升绞车、小绞车等提升设施安装；临时提升天轮平台安装；双层吊盘挂设；井口封口盘和保护盘安装；井下稳绳梁、稳线梁安装；工程定位测量。

9液压站；10双层吊盘；11液压凿岩机；12液压破碎镐；14矿山井筒施工用吊盘导向装置；15井壁；16远程遥控操作装置

图2 吊盘导向装置和液压钻机系统布置

（2）锚杆打眼和托架安装。A.吊盘导向装置：利用矿山井筒施工用吊盤导向装置将吊盘稳定牢靠，使之与井壁间间隙为100mm，确保吊盘升降平稳。B.锚杆导向环形模具装置找正：利用水准仪将模具自身找平找正，复测牌子线标高与模具标高一致，准备进行打锚杆孔。C.打锚杆眼，安装托架：启动液压钻机系统，用液压凿岩机将一层所有的托架锚杆孔和电缆支架孔打眼，然后依次将同层锚杆、锚杆托架及电缆支架安装。锚杆托架与井壁之间的间隙必须用树脂胶泥或砼砂浆充填，托架及电缆支架修正螺孔应加厚垫圈并焊在托架上。

（3）罐道梁安装。A.托架安装后进行测量罐道梁的实际尺寸，确认与加工件罐道梁尺寸是否相符合。B.根据实际测量尺寸选取罐道梁，利用提升绞车接钩将一层罐道梁下放至所需位置的托架上，连接固定。C.提前将信号、通信电缆放在吊盘上，罐道梁施工的同时将信号电缆和通讯电缆卡，卡设在对应的电缆支架上，在吊盘达到每个中段，施工人员按照设计及矿方要求，在每个中段预留足够长的电缆。D.罐道梁安装的同时，测量人员在二层吊盘上放线、打锚杆眼，完成后下放吊盘安装第二层罐道梁。

（4）罐道安装。A.当第二层罐道梁安装完成后，施工人员站在液压升降系统操作平台上，启动液压升降系统上升至第一层罐道梁处，利用提升绞车将罐道下放至安装位置，并用凿井绞车接钩将罐道提升指定位置，找平找正后，连接第一层罐道梁，将罐道连接板与罐道梁连接板连接。同时，吊盘上施工人员将罐道与第二层罐道梁的连接板用螺栓连接。B.按照顺序逐层向下循环安装，直至井筒装备罐道施工完毕。

4 结语

该工艺采用液压钻机装置，锚杆模具装置、吊盘稳固装置、吊盘导向装置、液压升降操作系统、液压凿岩机、液压破碎镐、液压站和远程遥控操作等系统，具有定位精准、安装质量高、稳固吊盘、提高了工作效率、降低了职工劳动强度，大幅度改善了作业环境等优点。符合节能环保和少人化的要求，施工成本较低，有较好的经济效益和社会效益，有较为广泛的应用前景和较好的推广价值。

作者简介：孙红英（1973），女，汉族，安徽桐城人，大专，机电工程师，1997年毕业于合肥工业大学机械制造工程系机械设备及自动化专业，现在中煤第三建设集团机电安装有限责任公司工程管理部工作。曾参与一项煤炭行业标准的编制，获一项国家发明专利，获三项国家实用新型专利。