煤矿特大型套架吊装施工技术

叶大干

（中煤第三建设集团机电安装工程有限责任公司，安徽 宿州 234001）

1 概况

巴彦高勒煤矿位于鄂尔多斯高原之东南部，一期建设规模30.0Mt/a，井筒采用冻结法施工，立井开拓方式，工业广场内布置主、副、风三个井筒。主井基建工程施工结束，下部进行提升系统安装工作。立井钢结构套架是井筒提升系统的重要组成部分。套架由立柱、横梁、叉梁、底部固定梁、顶部固定梁、爬梯等组成。上井口套架为大型四棱钢框架结构，套架内附有罐道梁、刚性罐道、防过卷装置及防撞木等。井架、套架技术参数见表1。

表1 井架、套架技术参数

2 特大型套架起吊的施工

2.1 组装方案选择

由于套架结构复杂、超高度、特大重量、工期紧及现场施工条件受限等因素，套架采用整体组装方式，将套架及套架内附属设备一次组装完毕，然后采用大稳车及多点复式滑车整体吊装。如图1所示。

图1 特大型套架组装起吊图

2.2 套架组装场地选择

由于井口北侧为卸载站，正在施工，井口东西侧为永久提升车房，井口正南为联合楼，距离井口40m，无法一次组装完整。综合实际情况，采取在井口西南侧组装套架，如图2所示。

2.3 套架整体吊装方案

用4台JZ2-40/1600T稳车起吊套架，稳车地锚采用浇注混凝土地锚，在井架上天轮平台位置布置4个32T单柄滑车，作为4台稳车跑头绳改向滑车。在套架头部及井架平台梁上的钢性吊耳采用滑动提升法整体吊装。套架竖立后，再与底板梁连接固定。

图2 套架组装场地布置图

2.4 施工难点分析

由于套架结构复杂、超高度、重量大等因素，施工重点难点集中在组装和起吊环节上。施工技术难点主要有以下几个方面：

（1）地面组装时套架钢结构几何尺寸精度要求高，焊接时容易出现弯曲变形等现象，且变形很难矫正。

（2）现场组装时焊接位置复杂，现场焊接条件差，焊接质量要求高。

（3）套架立柱长，重心高，结构刚度低，所以在套架吊装时整体稳定性差，容易变形。

（4）套架结构重量大，套架及附属罐道总重量500t，吊装设备机具选择较困难。

（5）由于套架结构尺寸大，结构复杂，测量调校困难。

3 套架组装技术

3.1 套架组装工艺

由于套架结构体积大，整体出厂运输困难，所有构件在工厂进行制作和防腐之后，以分装形式运输到施工现场，然后再进行现场组装。套架各构件单体自重大、件长、精度要求高，组装时应按组装控制线摆放到位，尽量减小找正时的移动距离。组装时钢梁下部要摆放井字形道木，做为支撑，地基要夯实，以减小因地基沉降而导致的变形。根据现场实际情况，组装顺序要从套架头部至根部依次组装，套架头部要超过井筒中心线。套架头部组装时与土建单位交叉作业，无法正常组装，组装时从+45m处向套架尾部开始组装,套架头部等土建施工完锁口后再进行组装。组装过程要严格按设计控制立柱的直线度及水平度等，施工中要经常测量立架对称点的标高，检查各垫点的可靠性。按顺序组装时要充分考虑套架在焊接过程中的变形，合理预留接缝间隙，综合考虑接缝间隙预留量为3mm。

3.2 套架焊接工艺

组装结束经检验合格后转入焊接工作。套架焊接主要有柱与柱、柱与梁、斜插连接梁、爬梯及斜撑等。焊接时为了减少焊接变形，必须制定合理的焊接顺序。焊接顺序在平面上，要从四周向中间进行，先焊接收缩量大的焊缝，再焊接收缩量小的焊缝，严格执行对称焊接的原则。

3.3 焊接质量控制

焊接工作必须由专业电焊工持证上岗。焊缝坡口切割形式及尺寸必须符合设计及工艺要求。焊接前要要将坡口清理干净，使用合格焊条，不得使用药皮脱落或焊芯锈蚀的焊条，露天作业要采取有效的防风措施。焊接时要采取多层多道焊接，确保焊接接头的力学达到最佳状态。为防止夹渣或其他焊接问题，采用风动打渣机逐层逐道清渣。焊接过程中设专人对焊接规范、焊接质量、焊接顺序等进行检查，发现问题及时处理，确保施工质量。

4 特大型套架吊装施工技术

4.1 稳车、地锚选用

（1）选择依据：根据设计荷载选择稳车和地锚。

（2）套架起吊使用4台JZ2-40/1600T稳车，采用混凝土地锚。

4.2 套架起吊点选择

井架及套架上各采用四个起吊点，井架上吊点设在预定的平台梁上。套架上吊点分别布置于标高预定的横梁上，均采用钢性吊耳连接。

4.3 特大型套架吊装

（1）套架的整体吊装通过四套滑车系统来完成，南北两侧复试平衡，采用滑移提升法提升。

（2）主提升系统选用4台JZ2-40/1600T稳车提升，用2台260t汽车起重机辅助提升及后留,并在套架尾部增加布设一台JZ2-10/800T稳车做为后留双保险，确保套架后留安全。套架滑移、起吊过程中，汽车起重机辅助起吊，以减轻稳车的提升力。起吊时要同时从多角度观察每台稳车的提升速度及提升力，提升的全过程要保持各个吊点的受力平衡。

（3）当起吊过程需要临时停车时，保证各个吊点的受力均匀，安排专人时刻观察跑头绳的松紧状态，并通过测量仪表监控跑头力的大小。

（4）当套架尾部提升到接近井口时，按照设计位置进行调整。

用2台260t吊车和H50×3滑车系统做双保险后留，再将套架提升离开地面合适高度后，缓慢将套架尾部送入井筒中，稳定后再进行立柱下部分割段的安装。

分割段安装完毕，几何尺寸校验合格后将套架整体下放至底板梁处，与底板梁连接。

（5）套架起吊前准备工作就绪后，开动起吊稳滑车组的牵引稳车，将套架头部抬起离开地面300mm，停车检查。检查内容包括：井架上部吊耳、起吊滑车组及钢丝绳、稳车固定及受力情况、套架变形情况、稳车供电及控制系统工作情况等，确认无误后方可进行起吊。

立井套架采用地面组装，利用井架布置吊点，通过滑移抬吊法整体吊装，保证套架的组装和安装质量，减少高空作业不利因素，滑移抬吊平稳可靠，操作安全方便。

5 结语

（1）由于立井套架结构复杂、超高度、大重量、工期紧及现场施工条件受限等因素，通过方案比较排除了散装、空中二次组装及整体翻转安装的方案。采用整体组装，将套架及套架内附属设备一次组装完毕，然后采用大稳车及多点复式滑车整体吊装的方案。通过施工实践，收到较好的技术经济效果。

（2）套架起吊具有极强的专业性和不可预测的高风险性，因此要求精心策划，实地考查，建立模型，编制详细的起吊施工方案，组织专家进行论证，确保施工人员及设备的安全。

（3）立井特大型套架起吊在施工过程中要根据不同的设计、不同的套架结构、不同的现场条件而采用不同的施工方法，不能局限于一种施工方法。并在实践中不断地总结改进、创新，才能保证安全快速优质的施工。