矿山立井尾绳长度没有富余情况下的安装工艺研究

(中煤第五建设有限公司第五工程处,江苏徐州 221000)

0 引言

矿山立井提升系统一般由提升机、井架（或井塔）、导向轮、首绳、提升容器及尾绳等构成。提升系统的尾绳也叫平衡钢丝绳，是为了平衡另一侧首绳的重量，减少设备运行的静张力差。尾绳有两种形式，一种为圆绳，在小型矿井中应用较多；另一种为矩形断面的钢丝绳，也称扁尾绳，在大型矿山立井中广泛采用。随着矿井开采规模的不断提升，设备大型化，重量增加、尺寸增大，施工难度也相应增大。扁尾绳因重量重，外形尺寸大，传统安装工艺是将其运输到井底，在井底利用提升机带绳的方式完成安装，要求下井运输的提升容器能够容纳下整卷尾绳的体积，还要满足井下巷道的运输要求；当不能满足时，需要采用另一套方案，即需要从地面利用凿井绞车进行下放和安装。这样就需要考虑因为安装工艺的原因要增加尾绳的采购长度，有些矿井因各种原因，仅按设计图纸的长度购买尾绳，尾绳偏短，造成安装施工困难。

本文所述的立井尾绳长度没有富余情况下的安装工艺，就是针对这种情况，采取了一系列措施，最终顺利完成了尾绳的安装工作。

1 工程概况及技术特征

宁夏宝丰能源集团红四煤矿位于宁夏回族自治区银川市月牙湖乡，矿井生产规模为2.4Mt/a。主井采用塔式多绳摩擦式箕斗提升，井筒直径5.5m，井深952m。

主井提升机为JKM-4×6（Ⅲ）E型多绳摩擦式提升机，提升容器为28t双箕斗，箕斗本体高度为17.2m，重40t，首绳共6根，型号为43-6×36WS+FC-1770；平衡钢丝绳（下称扁尾绳）3根，型号为P8×4×19（宽×厚：166×26mm），每根长度1010m，每根绳重13.8t。

2 施工难点

尾绳到货后因外形尺寸较大，无法从副井利用罐笼下放到主井井底，且主井井底清理斜巷断面尺寸不足以放置尾绳滚筒，只能考虑从主井进行安装的方案。从主井下放尾绳需要利用地面布置的凿井绞车通过井口天轮改向后向井筒内下放。利用凿井绞车下放尾绳，需要在井口一定距离的地面上安装凿井绞车，将尾绳全面缠绕在凿井绞车的卷筒上，且在下放完尾绳后，凿井绞车上要留有不少于6圈绳，加上凿井绞车距离井口30m距离，也就是至少尾绳长度要比设计长出55m才能满足下放安装的工艺要求。然而实际甲方采购的尾绳长度为1010m，比安装工艺要求的长度短了55m，给尾绳的安装带来了很大困难。

为了解决尾绳下放的难题，项目管理团队经过认真的谋划和方案的论证，通过一套安装工艺的应用，顺利的完成了尾绳的安装工作。

3 施工工艺流程

尾绳安装施工工艺流程：地面安装一台25t凿井绞车并缠绕一根扁尾绳→井口布置尾绳改向天轮→尾绳一端安装悬挂装置并经井口宽槽天轮放入井筒内→下放第一个尾绳→用自制钢板卡配合钢丝绳套在25t凿井绞车上留住尾绳→将25t凿井绞车上的余绳倒出并缠绕第二根尾绳→第二根尾绳与第一个尾绳连接并带劲→利用一台16t凿井绞车通过自制钢板卡将井筒内尾绳带劲上提→拆除留在25t凿井绞车上的钢板卡及绳索→将尾绳下放到位→井底尾绳连接→井口尾绳连接→第二根尾绳下放及安装→第三根尾绳下放安装→拆除临时天轮平台及凿井绞车→调试、试运行。

4 施工方案

井架立架安装：

（1）地面25t凿井绞车布置。施工前根据现场实际情况在井塔南侧约30m处布置1台25t凿井绞车。根据25t凿井绞车基础图开挖凿井绞车基础，安装地脚螺栓，浇筑设备基础砼。待凿井绞车基础达到设计强度后进行25t凿井绞车安装，用地脚螺栓固定，进行基础二次灌浆。二次灌浆强度达到设计要求后，开动凿井绞车将一根尾绳缠绕在凿井绞车的卷筒上。

（2）尾绳绳头与凿井绞车的固定。尾绳设计为矩形断面，断面尺寸宽×厚：166×26mm，而25t凿井绞车固定钢丝绳的绳孔和压绳槽均为圆形，需要对尾绳的绳头部位进行处理。将尾绳一端的头部3m长度范围内拆除横向连接钢丝，将尾绳编成近似圆形，将绳头穿入25t凿井绞车的绳孔，使用钢板卡将绳头部分固定。开动凿井绞车将尾绳缠绕在凿井绞车卷筒上，每层尾绳之间都加有橡胶皮垫，防止尾绳受伤，如图1所示。

图1 扁尾绳绳头编织图

（3）井口安装改向宽槽天轮。根据方案图纸加工一台宽槽天轮，详见图2。在井口东箕斗正下方棚放工字钢，将宽槽天轮通过落实固定在工字钢梁上。提前加工3副自制钢板卡，加工图见图3，用于在井口临时留住尾绳。

图2 宽槽天轮加工图

图3 留尾绳的自制钢板卡

在井塔23.5m临时天轮平台上布置临时天轮，利用井塔东侧的一台10t凿井绞车悬挂吊桶形成临时提升系统，用于尾绳在井筒内敷设期间人员在吊桶内观测尾绳下放情况。

（4）尾绳下放及连接。凿井绞车缠完一根尾绳后，将尾绳绳头卡设好尾绳悬挂装置，使用井口布置的调度绞车经改向后将尾绳绳头拴住，通过导向将扁尾绳披过井口的宽槽天轮。然后开动25t凿井绞车向井下下放尾绳。在敷设前将尾绳绳头卡设固定在加工的滑架（见附图4）上，利用首绳作为滑道，防止尾绳在下放过程中旋转。开动25t凿井绞车将尾绳慢慢下放，下放期间用凿井绞车挂设吊桶全程监控。待尾绳下放至井底马头门处施工人员拆除滑架，并在套架上用棕绳将尾绳紧靠套架梁，防止扁尾绳自转打搅。井底发出信号，尾绳继续下放。待凿井绞车上剩余6圈绳时停车，利用尾绳板卡和自制钢板卡、Φ42钢丝绳套先将扁尾绳卡设固定在凿井绞车基座上。将Φ42钢丝绳套绕25t凿井绞车设备底盘一周后用20t卸扣配合将绳套与尾绳上卡固的自制钢板卡连接固定，用于留住尾绳。

图4 尾绳下放用滑架加工图

将25t凿井绞车上剩余的尾绳倒出放在地面，然后将第二根尾绳缠绳到25t凿井绞车上，缠完绳后，将绳头与第一根尾绳的绳头用9付尾绳板卡固定牢靠。开动25t凿井绞车将第一根尾绳剩余部分缠在凿井绞车上，尾绳板卡与扁尾绳间加皮带隔离防止挤伤尾绳。

利用23.5m临时天轮平台布置的改向天轮将一台16t凿井绞车绳改向到井口，将凿井绞车绳用自制钢板卡、5付尾绳板卡在井口宽槽天轮下方卡设牢靠后，上提尾绳，使地面段的尾绳松动不受力，拆除地面留在25t凿井绞车基座上的钢丝绳套及板卡。再开动25t凿井绞车使搭接后的尾绳带劲，然后用上述两台凿井绞车配合向井下敷设尾绳，直到井底尾绳达到设计位置后停止尾绳下放工作。利用井底调度绞车将尾绳头提吊到西箕斗下方，进行西箕斗的尾绳挂设。在井底西箕斗下方套架梁处搭设临时作业平台，棚放50mm厚木板，木板使用前进行试验，确保强度满足要求。将木板用8#铁丝与套架梁连接固定成整体。在箕斗下方挂设两台2t手拉葫芦，利用手拉葫芦将尾绳头（包含尾绳悬挂装置）吊装到箕斗下方，使用销轴将尾绳悬挂装固定在箕斗下方，完成井底西箕斗尾绳的连接。

井口东箕斗尾绳连接。待井底西箕斗下方的尾绳安装完成后，用白漆在井口扁尾绳上做标记一是为了标示扁尾绳方向防止旋转方向与井下施工时不一致造成扁尾绳搅拧，二是标示尾绳长度。利用1台16t凿井绞车挂设吊篮下放至距井口向下约30m处，将下放尾绳的自制钢板卡拆除。

施工人员在施工平台上用尾绳板卡和自制板卡在宽槽天轮下方与吊尾绳的16t凿井绞车绳（尾绳保险绳）卡设牢靠。板卡卡设完成后利用Φ32钢丝绳套、2个17t卸扣与16t凿井绞车绳连接后开动凿井绞车使之受力，检查无问题后根据实际需要截取扁尾绳长度，牵引绳头绕过箕斗下方安装完成的悬挂装置后根据设计要求卡设5付尾绳板卡，从而完成了一根尾绳的安装工作。

其余两根扁尾绳采用上述相同方法完成安装工作，然后进行提升系统试运行。

5 安全注意事项

施工前，应组织有关人员对所有施工场所进行全面检查，对所用吊具、索具、设备及防护设施进行认真检查。起重设备、机具、绳索应严格按施工措施要求选用，机具使用前必须进行检查检修，确保动作和制动可靠。

尾绳下放时，应保证井上下通讯畅通，在井口20米范围内设置警戒线，井底装载硐室及井底平巷与井筒连接处均设置警戒线，并安排专人看护，非工作人员不得通行。

尾绳安装期间，专人统一指挥，其他工作人员集中精神，并服从指挥，施工人员均要持证上岗。

6 应用效果

根据现场实际条件，采用地面凿井绞车进行尾绳的下放安装，因尾绳到货长度偏短，经过后留、接绳、缓劲、接力的方法，实现了尾绳的安装工作，整个施工过程中投入设备少，施工安全性佳。

尾绳安装期间不影响井下及地面的平行作业。在尾绳敷设安装期间，在井塔外侧搭设安全通道，在井口设临时封口盘，井塔土建工程可以与安装工程交叉平行作业，井口留有专门的通风口，确保井下通风的需要，井下可以照常生产。

本工艺最大的优点是，在采购的钢丝绳长度偏短（没有考虑安装工艺需要）的情况下，仍能安全可靠的完成安装工作，适用于煤矿及非煤矿山立井的罐笼或箕斗系统安装中，用于进行扁尾绳的敷设安装中，也可以用于圆尾绳的安装中，特别适用于大型矿井的大型扁尾绳的敷设安装。