副立井臨時(shí)改絞方案

摘 要：為加快礦井建設(shè)進(jìn)度，滿足二、三期工程施工立井提升需要，并在主井井筒永久裝備未投運(yùn)前，提高礦井提升能力，決定對(duì)副立井進(jìn)行臨時(shí)改絞。在副立井臨時(shí)改絞期間，與其配套的各系統(tǒng)同步形成，突破礦井提升能力嚴(yán)重制約建設(shè)進(jìn)度這一瓶頸，保證礦井按期投產(chǎn)，達(dá)到縮短建設(shè)工期、節(jié)約大量資金、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：礦井；建設(shè)進(jìn)度；副立井；臨時(shí)改絞

中圖分類號(hào)：TD262.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.063

1 工程背景及概況

礦井的副立井井口標(biāo)高+1 460.826 m，井底馬頭門標(biāo)高+825.00 m，井筒凈直徑7 m，包括表土段、基巖段、馬頭門、水窩等在內(nèi)，井筒設(shè)計(jì)深度約665.4 m。

臨時(shí)改絞時(shí)，礦井井下二、三期工程施工的配套系統(tǒng)，例如提升、供電、壓氣、通風(fēng)、排水、信號(hào)等，應(yīng)在臨時(shí)改絞時(shí)同步形成。

就改絞本身的特點(diǎn)而言，由于工程包括地面、井筒和井下三部分，工程施工點(diǎn)分散，施工線較長(zhǎng)，而且單線作業(yè)多、平行作業(yè)少，井筒吊掛多、安全風(fēng)險(xiǎn)大，因此抓好工序的轉(zhuǎn)換與銜接成為了加快工程建設(shè)進(jìn)度的關(guān)鍵。

2 總體方案

2.1 改絞前提

改絞前提為：①臨時(shí)改絞前，建立過(guò)渡時(shí)期的井下變配電和排水系統(tǒng)；②與改絞相關(guān)聯(lián)的礦建工程全部結(jié)束；③立井馬頭門底板以下的深度滿足臨時(shí)改絞要求。

2.2 改絞總體方案

改絞的總體方案為：①采用罐籠和箕斗混合改絞的方式。②使用2JK-3.0×1.5/20型提升機(jī)配4 m3箕斗和JK-2.5×2/20型提升機(jī)配合1 t雙層兩車臨時(shí)罐籠提升?；分饕脕?lái)提升煤或矸石，罐籠主要用來(lái)上下運(yùn)送人員和設(shè)備、材料的入井，也可用來(lái)提升矸石。③采用鋼絲繩柔性罐道，并采用液壓螺桿拉緊裝置張緊。④臨時(shí)改絞中，井下采用阻尼托罐裝置，井上采用手動(dòng)托罐裝置。改絞施工完成后，要求阻尼托罐裝置、手動(dòng)托罐裝置和上下安全門與提升信號(hào)閉鎖，地面運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備與提升信號(hào)閉鎖。⑤臨時(shí)改絞后，井下施工主要采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，部分煤或矸石可以通過(guò)礦車提升，并通過(guò)臨時(shí)翻矸設(shè)備翻矸。⑥臨時(shí)改絞前，應(yīng)先建立過(guò)渡期間的供電、排水系統(tǒng)。⑦為確保井下二、三期工程施工的安全，臨時(shí)改絞后，井下應(yīng)設(shè)置臨時(shí)變電所和臨時(shí)泵房。

3 各主要系統(tǒng)

3.1 提升系統(tǒng)

罐籠提升系統(tǒng)：罐籠采用1 t雙層兩車臨時(shí)鑿井罐籠，提升機(jī)采用現(xiàn)有的JK-2.5×2/20型提升機(jī)，配套的電動(dòng)機(jī)的功率為630 kW。

箕斗提升裝置：利用現(xiàn)有ⅣG型鑿井井架，箕斗采用4 m3臨時(shí)箕斗，提升機(jī)采用現(xiàn)有2JK-3.0×1.5/20型提升機(jī)，配套電動(dòng)機(jī)的功率為800 kW。

3.2 排水系統(tǒng)

使用MD100-80×9型水泵2臺(tái)，其中，1臺(tái)使用，1臺(tái)備用。井下應(yīng)設(shè)置臨時(shí)泵房和有效容積大于1 000 m3的臨時(shí)水倉(cāng)。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)

因無(wú)井下巷道開(kāi)拓布置圖，井下二、三期工程施工期間的通風(fēng)系統(tǒng)暫時(shí)無(wú)法確定。但副立井臨時(shí)改絞時(shí)，井筒內(nèi)要設(shè)置兩個(gè)φ1 m的膠質(zhì)風(fēng)筒，臨時(shí)改絞后，在地面主通風(fēng)機(jī)未形成之前，可在地面安裝2臺(tái)功率為2×55 kW的局部通風(fēng)機(jī)，并通過(guò)井筒內(nèi)的膠質(zhì)風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，為井下掘進(jìn)工作面輸入新鮮風(fēng)流。

4 具體實(shí)施方案和施工工序

4.1 施工方案

井筒工程結(jié)束后，先建立過(guò)渡期供水和排水系統(tǒng)，拆除鑿井所用的臨時(shí)電纜、臨時(shí)吊盤、二平臺(tái)、倒矸溜槽等臨時(shí)設(shè)施，安裝測(cè)量定位。

在井筒改絞工程中，由于井筒內(nèi)的管路和線路較多，且是鋼絲繩懸吊，所以與一般井筒永久裝備的操作方法和施工方案截然不同，整體施工方案為先下后上，即先進(jìn)行下部工作，后進(jìn)行上部工作；先安裝封口盤，后下放管路、電纜和上部套架，最后安裝天輪平臺(tái)。

安裝井下出車平臺(tái)、井下臨時(shí)煤倉(cāng)、井下裝載和套架時(shí)，要先在鑿井吊盤下掛第三層臨時(shí)吊盤做工作平臺(tái)。第三層臨時(shí)吊盤距鑿井吊盤下層盤的距離應(yīng)大于井下出車平臺(tái)盤面至井下套架最下部的距離。

安裝天輪平臺(tái)時(shí)，將吊車作為起吊設(shè)備。在臨時(shí)改絞的同時(shí)，還要安裝和完善地面提升設(shè)備、翻矸設(shè)備等。

4.2 施工工序

本臨時(shí)改絞工程的具體施工順序如下：①施工準(zhǔn)備；②下放1路高壓電纜，建立過(guò)渡期供電、排水系統(tǒng)；③安裝井下出車平臺(tái)；④安裝罐道繩生根平臺(tái)；⑤修建臨時(shí)煤倉(cāng)繞巷，安裝井下臨時(shí)煤倉(cāng)（100 m3）；⑥安裝井下裝載和套架；⑦拆除井筒內(nèi)鑿井臨時(shí)設(shè)施和二平臺(tái)；⑧拆除鑿井封口，安裝新的封口；⑨下放各種管路、電纜、風(fēng)筒并懸吊；⑩安裝井口套架和導(dǎo)向裝置；?下放制動(dòng)繩和罐道繩，并在井口進(jìn)行卡固；?拆除舊天輪平臺(tái)，安裝新天輪平臺(tái)；?掛罐道繩、制動(dòng)繩，并張緊；?披繩掛罐和箕斗；?通訊、信號(hào)安裝，井上下鋪軌，完善各種安全設(shè)施；?試運(yùn)行。

臨時(shí)改絞期間，在完成井筒作業(yè)項(xiàng)目的同時(shí)，安裝地面翻車機(jī)，并適時(shí)檢修提升機(jī)。

4.3 改絞前后提升能力對(duì)比

4.3.1 改絞前提升能力計(jì)算

提升速度圖如圖1所示。

絞車提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及減速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速時(shí)間及減速時(shí)間：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及減速距離：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速運(yùn)行距離：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速運(yùn)行時(shí)間：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止時(shí)間：θ=60～90 s，取60 s。

裝巖時(shí)間：240 s。

一次提升循環(huán)時(shí)間：T=t1+t2+t3+θ+θ2=445.36 s。

副提按主提速度算，平均提升容積按3.5 m3算，則改絞前的提升能力為：

AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）. （1）

式（1）中：Z為一次提升箕斗數(shù)量，Z=1；VC為吊桶容積，VC=3.5 m3；0.9為箕斗裝滿系數(shù)；kt為提升不均勻系數(shù)（1.15～1.25），取kt=1.2.

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（1）中得AT=21.22 m3/h。

每班提升8 h，每班凈提矸時(shí)間為6 h，每天分3班，每天提矸時(shí)間為18 h，提矸381.96 m3。每月26個(gè)工作日，每月出矸9 930.96 m3。按S=20 m2斷面，月進(jìn)500 m計(jì)算，滿足不了1個(gè)掘進(jìn)隊(duì)施工，不能滿足生產(chǎn)需要，所以必須進(jìn)行改絞。

4.3.2 改絞后提升能力計(jì)算

絞車提升速度：Um=4.5 m/s。

提升加速度及減速度：a1=a3=0.6 m/s2。

加速時(shí)間及減速時(shí)間：t1=t3=Um/a1=7.5 s。

加速及減速距離：h1=h3=0.5a1×（t1）2=16.9 m。

等速運(yùn)行距離：h2=Hs-h1-h3=631.6 m。

等速運(yùn)行時(shí)間：t2=h2/Um=140.36 s。

提升休止時(shí)間：θ=30～90 s，取50 s。

一次提升循環(huán)時(shí)間：T=t1+t2+t3+θ≈205.36 s。

取Z=1，VC=4 m3，kt=1.2，則改絞后的提升能力為AT=3 600×Z×0.9VC÷（kt×T）=52.59 m3/h。

每班提升8 h，每班凈提矸時(shí)間為6 h，每天分3班，每天提矸時(shí)間為18 h，提矸946.62 m3。每月26個(gè)工作日，每月出矸24 612.12 m3。按S=20 m2斷面，月進(jìn)500 m計(jì)算，可供2個(gè)掘進(jìn)隊(duì)同時(shí)施工。罐籠在不下人的時(shí)候也可以提升煤或矸石，提高了提升能力，并且罐籠與箕斗之間互不影響。

5 研究結(jié)論

副立井臨時(shí)改絞可提前9個(gè)月貫通3～5層回風(fēng)、輔運(yùn)大巷。

副立井井底車場(chǎng)、井底水窩、井底變電所、水倉(cāng)、清理撒煤斜巷、行人繞道均可為臨時(shí)改絞服務(wù)。利用永久巷道643 m，只需要修建與回風(fēng)立井貫通的措施巷125 m，臨時(shí)煤倉(cāng)和裝載硐室417 m?即可，這樣加快了礦井的建設(shè)進(jìn)度，縮短了建設(shè)工期，節(jié)約了大量資金，提高了經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)計(jì)算，提前9個(gè)月工期可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益480萬(wàn)元左右，且每月可節(jié)約工資200萬(wàn)元，總共節(jié)約工資1 800多萬(wàn)元；每月貸款利息約75萬(wàn)元，節(jié)約投資貸款利息675萬(wàn)多元。總共可節(jié)約2 955萬(wàn)元。

試運(yùn)行一個(gè)月后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗(yàn)，一次性取得成功。此方案已在同煤集團(tuán)推廣使用，在加快整個(gè)煤礦系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度、提高資源利用率等方面發(fā)揮了很大的作用。

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作者簡(jiǎn)介：劉云生（1976—），男，山西大同人，碩士，主要從事礦業(yè)工程方面的研究。

〔編輯：王霞〕