金屬礦山立井多水平改絞施工實踐

劉 寧，郭保國，張品峰

（中煤七十一工程處，安徽 宿州234000）

1 工程概況

海南礦業(yè)聯(lián)合有限公司鐵礦北一采場深部開采工程，位于海南省西部的昌江黎族自治縣石碌鎮(zhèn)境內(nèi)，建設(shè)規(guī)模2.6Mt／a，地下開采設(shè)計有主井，副井，進風(fēng)井，東、西回風(fēng)井及斜坡道，由中冶北方工程技術(shù)有限公司設(shè)計。

我處同時承建主、副井井筒，目前兩井均已施工完畢，主井已進行臨時改絞，副井正在由我處安裝公司進行井筒永久提升系統(tǒng)及裝備作業(yè)。主井井筒設(shè)計凈直徑為Φ5.0 m，井筒全深673m，井口標(biāo)高＋132m，－360m水平為臨時馬頭門，－420m水平為大件道，－480m水平為計量裝置硐室及皮帶道，－540m水平為粉礦回收硐室，各個水平均為單側(cè)馬頭門。

主井井筒臨時改絞后，需考慮多水平提升，其中－360 m為主要提升水平，設(shè)計有措施巷與副井井底車場貫通，形成環(huán)形車場，以便于施工永久水倉、變電所，并盡快進行主要巷道施工；－420m水平連接大件道至破碎硐室，硐室掘砌體積大，矸石及支護工作量大；－480m水平為礦倉反井刷擴后出矸通道；－540m水平粉礦回收硐室施工完畢后，方可由臨時排水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為永久排水設(shè)施。此次改絞既有多水平的硐室掘砌工程施工，又有大量巷道掘砌任務(wù)，對臨時改絞的提升系統(tǒng)設(shè)計及配套方案提出了更高的要求。

為了滿足安全施工的需要，主井施工期間需配備足夠的排水能力，并根據(jù)多水平施工的特點制定針對性的排水方案。

2 臨時改絞提升設(shè)施的選擇

主井臨時改絞利用鑿井期間的IIIG型井架（高度20.165m）〔1〕，絞車為JK－2×4×1.8／10.5提升機，配1.5t雙層二車非標(biāo)臨時鑿井罐籠，罐籠每層各裝載一輛MGC1.7－9礦車；根據(jù)計算選18×7＋FC－42－1870特型多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，其標(biāo)準(zhǔn)每米重量PSB＝6.88kg／m，鋼絲破斷力總和 Qd＝1308660N〔2〕，計算安全系數(shù)為7.7＞7.5〔3〕；計算鋼絲繩在絞車滾筒上纏繞層數(shù)1.52層，滿足規(guī)范要求〔3〕；配備電機 YR143－46－10／2×500kW，提升機最大提升速度4.8m／s。

每部罐籠設(shè)防墜器一套，配2根18×7＋FC－30－1700制動鋼絲繩，4根18×7＋FC－30－1700型罐道繩。防墜制動繩的緩沖裝置安裝在天輪平臺上，下部固定裝置安裝在井底防墜制動繩固定梁上；罐道繩上端采用鎖繩器固定在臨時井架天輪平臺上，下端固定在井底罐道繩固定梁上，罐道繩采用LGS型液壓拉緊調(diào)繩裝置調(diào)繩。

本設(shè)計選用《鑿井工程圖冊》中的1.5t礦車雙層二車鑿井罐籠〔4〕，根據(jù)井筒凈徑要求進行非標(biāo)修改，罐籠長2800mm，剛性罐道導(dǎo)向卡增為兩組，并移位，以給予罐籠防墜系統(tǒng)空間；罐籠和井壁的理論最小間距431mm，滿足《煤礦安全規(guī)程》的350mm規(guī)定〔3〕；兩罐籠之間最突出部位間距506mm，滿足《煤礦安全規(guī)程》按井深所計算的距離。臨時改絞立面布置見圖1。

圖1 臨時改絞立面布置

3 上下井口相關(guān)設(shè)施的設(shè)計選型

改絞設(shè)施分為井架天輪平臺部分、井口部分、井底部分，其中井口部分設(shè)有封口盤、上井口套架、欄桿、安全門等設(shè)施。

3.1 井架天輪平臺

在IIIG型鑿井井架上搭設(shè)臨時提升天輪平臺，根據(jù)鋼梁選型計算，安裝4根850mm×200mm鋼板組焊型鋼鋼梁作為提升天輪梁，安裝2個Φ3m天輪；罐道繩、制動繩均通過天輪梁固定在天輪平臺上。

3.2 井口設(shè)施

為了降低勞動強度，提高施工效率，在井口、井下4個水平進車側(cè)設(shè)置臨時簡易推車裝置，推車機由電動卷揚機提供動力，鋼絲繩拉動牽引車在導(dǎo)軌上滑動，推動礦車運行。

由于本次改絞共有5個水平（含井口）提升，每個水平均設(shè)置了液壓阻尼搖臺，以便于穩(wěn)罐，提高施工效率。由于主井井筒凈直徑Φ5.0m，且布置了1.5t雙層二車罐籠，雖然采用了特制罐籠縮小了外形尺寸，但在單側(cè)馬頭門施工的情況下，若安裝兩側(cè)搖臺必須破一側(cè)井壁，對井壁質(zhì)量留下了安全隱患，故特在井下4個提升水平處設(shè)計了單側(cè)搖臺結(jié)構(gòu)，滿足了狹小空間下穩(wěn)罐的施工需要（見圖2）。

井上設(shè)封口盤、井口設(shè)YT型托罐搖臺，封口盤上設(shè)有套架、井口欄桿、活動欄桿等。井下設(shè)臨時馬頭門封口梁和各水平井下套架及剛性罐道；井底設(shè)仰井深度12m，其中安裝井底防過防裝置，制動繩底座固定梁，罐道鋼絲繩拉緊梁。

3.3 管路及線纜懸吊

在井筒內(nèi)設(shè)置Φ800mm膠質(zhì)風(fēng)筒兩路為鋼絲繩懸吊；Φ159×5mm壓風(fēng)管一路井壁固定；MYJV42—3×95 mm高壓電纜兩路鋼絲繩懸吊；Φ108×6mm排水管一路井壁固定，Φ219×7mm排水管一路井壁固定；通訊及監(jiān)控電纜各一路由鋼絲繩懸吊在封口盤上。井下馬頭門、井口、絞車房與調(diào)度室裝設(shè)多屏幕顯示電視監(jiān)控裝置一套，各懸吊管線布置時保證懸吊系統(tǒng)之間的最小間距不小于300mm，懸吊系統(tǒng)和罐籠之間的最小距離不小于500 mm〔5〕。

4 臨時改絞輔助設(shè)施

4.1 主井臨時排水方案

主井井筒在－360m水平與副井貫通，主要的巷道掘砌任務(wù)在這一水平，其它水平為主井單獨聯(lián)系的相關(guān)硐室。

本次施工主要的排水能力設(shè)置在－360m水平，設(shè)計有臨時主變電所、泵房及臨時水倉。臨時泵房安裝MD280—100×6型臥泵2臺〔6〕，一臺使用，一臺備用，電壓等級6kV，水泵主電機功率710kW，設(shè)計排水能力200 m3／h，采用Φ219×7mm排水管直接排至地面。臨時變電所為單獨硐室，巷道凈寬5.0m，凈高3.0m，凈斷面13.3 m2。泵房進口安裝水泵，水倉為傾斜式，容量600m3。

由于主井最下部水平為－540m，且為獨眼井，不與其他井筒貫通，故在－540m水平需單獨設(shè)置排水系統(tǒng)。利用12m深度的仰井作為臨時水窩，安裝MD100—100×7型臥泵2臺〔6〕，一臺使用，一臺備用，電壓等級6kV，水泵主電機功率315kW，設(shè)計排水能力100m3／h，可采用井壁固定的Φ108×6mm排水管直接排至地面。

4.2 多水平提升信號控制系統(tǒng)

主井井筒井下4個提升水平，為了防止誤操作、提高施工效率，故臨時信號系統(tǒng)采用徐州九益科技生產(chǎn)的KJC型多水平提升信號、操車電控系統(tǒng)〔7〕。該產(chǎn)品具有完善的閉鎖功能，可靠的實現(xiàn)各水平之間的信號閉鎖，推車機、搖臺、阻車器、安全門等井口操車設(shè)備之間的閉鎖，以及提升信號與操車電控之間的閉鎖。同時具有直觀的顯示功能，絞車房、井底各水平、井口采用LED顯示。也具有清晰的音響功能，實現(xiàn)了信號指令的打點報警、急停報警、擴音通訊、聯(lián)絡(luò)呼叫等功能。

4.3 井下通風(fēng)

主井與其它井筒未貫通前，在地面布置風(fēng)機，井筒內(nèi)布置兩路Φ800mm強力膠質(zhì)風(fēng)筒，采用壓入式向井下供給新鮮風(fēng)流，濁氣通過井筒向上排出。一路風(fēng)筒專供井底水平；另一路風(fēng)筒供中間3個水平，在上部2個水平風(fēng)路上設(shè)異形風(fēng)筒，形成分路。井筒貫通后，風(fēng)機移至井下，合理設(shè)計風(fēng)路保證正常安全通風(fēng)，使4個水平都可以施工。

5 結(jié)語

1）針對主井4個水平提升的特點，使用新型的提升信號控制系統(tǒng)，確保了安全、高效的施工要求。

2）由于井筒斷面小，安裝搖臺操車裝置較困難，為了不破壞井壁，采用了單側(cè)搖臺設(shè)計，滿足了施工要求。

3）在主井主要掘進巷道的－360m水平，－540m水平分別設(shè)計了排水系統(tǒng)，確保了施工安全。

〔1〕崔云龍主編.簡明建井工程手冊，北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

〔2〕GB8918－2006.重要用途鋼絲繩，2006.

〔3〕煤礦安全規(guī)程.北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

〔4〕王介峰.鑿井工程圖冊.北京：煤炭工業(yè)出版社，1988.

〔5〕GB50511－2010.煤礦井巷工程施工規(guī)范，2010.