利用矿井永久提升系统更换井筒装备技术探讨

唐山开滦建设 (集团) 有限责任公司 河北唐山 063000

井 筒装备主要由罐道梁、托架、罐道、梯子间、管路、电缆、井底套架、防撞梁、挡绳梁以及托管梁，以及电缆支架等组成[1]。矿井因井筒装备老化、故障等原因需要拆除和更换[2]，影响矿山的正常生产，而井筒装备工程施工又往往是工期紧、任务重、难度高、危险性大、专业性强的重点施工项目。

为了确保施工安全，缩短施工工期，研究了一套利用矿井永久提升设备更换井筒装备的施工技术，减少了临时设备的投入，简化了施工环节，保证了施工安全。

1 单绳双容器提升系统井筒装备更换施工方案

1.1 工程概况

图1 所示为荆各庄矿主井采用单绳缠绕式双箕斗提升机，井筒直径 5 m，井深 404.893 m，罐道梁 101层，标准段层间距 4.168 m。施工内容为：更换井筒内钢轨罐道，包括 120 根长 12.5 m 的标准节罐道，8根井底非标罐道、2 根井底标准罐道、14 根井口非标罐道和 606 块缺口板等。

图1 荆各庄矿主井单绳缠绕式双箕斗提升机平面图

1.2 设备布置方案

(1) 制作 2 套 4 层临时吊架，多层同时作业效率高。

(2) 利用 1 台 16 t 凿井绞车和矿井永久提升绞车，配合永久天轮悬挂 2 个临时吊架进行罐道的拆除与安装，永久提升绞车吊架作为主吊架，凿井绞车吊架作为副吊架。

(3) 利用主吊架将当班所需的全部工器具、材料及待更换的罐道等装到吊架上，人员随吊架一起到达指定位置。

(4) 在井架天轮平台上悬挂 2 套 16 t 单滑轮作为导向轮，井口布置 1 台 10 t 和 1 台 16 t 的凿井绞车，绕过导向轮的绳头作为井上下接件绳使用，拆除的旧罐道吊挂至吊架上。

(5) 上井口制作井口固定盘 1 套，设计大井口门，方便吊架进出井口，便于安装工件倒运。

(6) 井筒施工时吊架利用原钢轨罐道导向。

1.3 施工步骤

(1) 由下至上进行罐道拆除与安装。

(2) 每班开工前主吊架装好当班需要安装的新罐道、罐道卡子等附件入井。

(3) 副吊架侧的罐道由主吊架运至安装位置，再利用接件凿井绞车将罐道由主吊架送至副吊架安装位置。

(4) 在第 2 层和第 3 层吊架之间设置折页板，防止气割产生的火星烫伤人，防止卡皮、道心砖、螺栓等在拆除过程中坠落伤人。

(5) 利用 10 t 和 16 t 接件凿井绞车的绳头将罐道吊住，松开螺栓后，利用劈斧将卡子与罐道分开，罐道卡子拆除后再拆除罐道，拆除边道时必须先将伪罐道用 6×19-φ6 mm 钢丝绳栓绑，防止伪罐道坠入井筒，伪罐道拆除后放到吊架上清理备用。

(6) 将拆除的旧罐道悬吊在吊架上等候上井。

(7) 用气焊将需要更换的缺口板割掉，并清理干净。更换缺口板时，下缺口板不更换，直接拆除上缺口板，以下缺口板为安装基准点安装新的缺口板，然后安装罐道并用罐道卡子卡固。

2 多绳摩擦式混合井井筒装备更换施工方案

2.1 工程概况

开滦范各庄矿新井井筒直径 7.8 m，井深 580 m，罐道梁 168 层，层间距 3.5 m，井塔式结构，井筒内布置主、副井 2 套提升系统。集中停井 30 天，更换罐道 60 根，新安装罐道梁及管子梁 20 层，范各庄矿新井布置如图 2 所示。

2.2 设备布置方案

(1) 在井口周围布置凿井绞车 3 台并缠绳，其中 1台用于吊压风管和电缆，2 台用于井筒内接件。

(2) 分别为罐笼和箕斗布置加工操作平台 4 套、保护盘 2 套和折页盘 1 套，供施工人员在井筒内施工。

图2 范各庄矿新井布置

(3) 箕斗作为人员上下和物料的运输工具。20 层罐道梁安装完成后，拆除罐笼顶上的折页盘，在罐笼和箕斗上部安装更换罐道用的操作平台，更换 60 根罐道 。

2.3 施工顺序

检查凿井绞车的缠绳→加工施工平台→打眼安装锚杆、托架→安装施工平台→安装新罐道梁 20 层→更换 60 根罐道→拆除临设→调试验收。

2.4 罐道梁安装 (以北侧罐道梁为例)

施工人员站在西沟罐顶及折页盘组成的施工平台上，利用北沟箕斗西侧首绳吊起罐道梁，送箕斗至施工位置，用 1 号件车将罐道梁接过，提 1 号件车及北沟箕斗，北沟箕斗顶与施工平台打平，用 2 号件车吊住罐道梁，慢送 1 号件车，慢提 2 号件车，直至将罐道梁吊到两端托架上，找正罐道梁，安装连接螺栓，如图 3、4 所示。

图3 副井折页平台布置

2.5 罐道更换

图4 稳车及井筒吊点布置

(1) 拆除罐笼顶的折页盘，在罐顶安装操作平台2 套，位置如图 5 所示。1.2 号吊件稳车 2.北沟箕斗 3.2 号机械信号 4.南沟箕斗 5.1 号吊件稳车 6.吊风管和电缆稳车 7.1 号机械信号 8.西沟罐笼 9.东沟罐笼

图5 罐道更换示意

(2) 用专用板卡缆在首绳上卡好，在卡缆上提前焊接好吊点，悬挂绳扣 2 条，作为罐道吊运绳扣。

(3) 起吊罐道，将罐道与吊运绳扣连接好后，缓慢提升罐笼，罐道下端用调度绞车拉紧，随着罐笼的提升缓慢松调度绞车，将罐道吊进井筒，速度不超过0.5 m/s。

(4) 将罐笼送至需要更换罐道位置，在上道头的上层梁悬挂 2 t 手拉葫芦，在旧罐道上道头用气割加工起吊孔，用手拉葫芦吊好旧罐道。

(5) 施工人员由上往下拆除旧罐道螺栓，将旧罐道上道头与主绳上的吊运绳扣连接，松手拉葫芦，将旧罐道送至吊运绳扣受力为止，拆除手拉葫芦与旧罐道连接。

(6) 将手拉葫芦与新罐道上道头连接，操作手拉葫芦至新道吊运绳扣不受力为止。调整新罐道位置，使新道上下道头与旧道头接口符合规范要求。

(7) 由下至上安装罐道螺栓。

(8) 罐笼吊运旧道上井，利用上井口调度绞车牵出旧道，运至指定存放地点。罐道更换用平台如图 6所示。

图6 罐道更换用平台

3 新工艺的优点

(1) 在单绳缠绕式提升系统井筒装备更换过程中，利用永久提升机取代临时提升机悬挂吊架在井筒内施工，设计符合要求的井口固定盘及井口门，施工用的物料、人员随吊架一同入井，避免井筒吊运，提高了施工安全性。

(2) 该工艺简单，降低了施工投入，减少了工作量，减少了人员，提高了施工效率，降低了施工风险，增加了利润率。

(3) 在摩擦式提升系统中进行井筒装备更换，罐笼、箕斗等提升容器的拆除和安装工艺复杂，不便拆除，无法将吊架作为工作平台，在罐笼顶部加装 1 个折页平台并加装栏杆等安全设施作为施工操作平台。用提升绳的卡绳扣吊运构件，更换构件随施工人员同时上下井。

4 结语

利用矿井永久提升系统更换井筒装备技术，与传统的井筒装备施工方法相比，不需要重新布置临时提升机[3]，减少了施工准备工程量，缩短了准备工期；优化了劳动力结构、机具材料配置及施工工序，降低了施工费用；施工人员与材料等同时上下井，避免了井筒内的平行作业，提高了施工安全性。该技术在开滦荆各庄矿主井罐道的更换、唐山矿 3 号井排水管路更换、范各庄矿混合井罐道及罐道梁更换等工程中得到了成功应用，取得了良好的经济效益和社会效益，具有良好的推广价值。