特大型箱型鋼井架安裝關鍵技術改進探討

摘要：箱型鋼井架是礦井提升系統(tǒng)的支撐體，井架安裝的順利與否直接影響礦井系統(tǒng)的形成。多年來，通過對井架安裝工藝的不斷完善，總結出一套成熟的箱型鋼井架安裝關鍵技術，具有一定的推廣價值。文章對特大型箱型鋼井架安裝關鍵技術改進進行了探討。

關鍵詞：箱型鋼井架；井架安裝；關鍵技術；礦井系統(tǒng)；提升系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD541 文章編號：1009-2374（2017）10-0227-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.114

1 概述

箱型鋼井架一般有L-A和A型，特大型箱型鋼井架A型較多。在井架安裝的過程中，不僅要保證井架的吊裝安全，還要保證井架安裝的精度，因此針對特大型箱型鋼井架安裝采用的關鍵技術進行研討與改進顯得更為重要。

2 箱型鋼井架安裝流程

井架現(xiàn)場拼裝、焊接，地錨埋設、穩(wěn)車布置、纏鋼絲繩→桅桿豎立（穿滑車繩）→主斜架豎立→副斜架豎立→主、副斜架空中合攏、找正、焊接→桅桿拆放→井架整體找正。

3 關鍵技術研討與改進

3.1 井架地面預組裝技術

采用地面預組裝技術，將構件在施工現(xiàn)場起吊位置預組裝成一體，經(jīng)驗收合格后，將井架構件焊接在一起，使井架的整體尺寸得到有效控制。若受場地限制，可在場地外分段組裝焊接成若干個起吊單元；利用空中散裝法完成井架安裝時，采用地面預組裝技術來保證空中對接質量。

3.2 井架整體平移技術

由于施工條件的限制，可以在場地外將井架組裝成整體后，利用承載平車將井架整體平移至起吊位置完成后續(xù)的起吊工作。

3.3 折頁定位與翻轉技術

3.3.1 折頁的設計與定位在井架安裝中，起到至關重要的作用，折頁的強度影響著井架起吊的安全，折頁的定位（標高與角度）影響到井架安裝的幾何尺寸。

3.3.2 折頁的結構設計根據(jù)井架受力情況，采取不同的形式。對于特大型鋼井架活動折頁建議設計為帶溝槽的形式，同時折頁的材質應與主斜架的材質一致，焊條的選型及焊機/加強板的布置應按規(guī)定要求進行。

3.3.3 折頁的受力按主斜架抬頭時/副斜架采用滑動提升快就位時/副斜架采用大翻轉法剛抬頭時等臨界狀況下的最大受力設計折頁，折頁的眼孔及與銷軸在直徑方向相差宜小于2mm。

3.3.4 設計活動折頁時，應綜合考慮主斜架箱體的高度及基礎的大小，同時要考慮固定折頁與基礎預埋板的焊接，一般銷軸中心線與預埋板之間宜為220～350mm，預埋件基礎部分建議做成凸臺型式。

3.3.5 活動折頁與箱體焊接時，應保證折頁與箱體垂直，對于大型井架建議先將活動折頁與箱體焊接后，再在折頁兩側加腹板和筋板，同時在箱體內(nèi)部活動折頁的受力部位應采取合適的方式進行加固（方鋼/鋼管）。

3.3.6 應校核活動折頁的平行度，同時嚴格保證兩軸心線的標高及同軸度，以保證在主斜架起吊到位后在設計位置。

3.3.7 固定折頁焊接定位時，在核對活動折頁的位置尺寸無問題后，應將固定折頁外側板與活動折頁貼實，內(nèi)側板與活動折頁留一定的間隙（一般為10mm），考慮到主斜架在起吊時，腿部有向外水平的推力作用，銷軸宜從內(nèi)側往外側穿。

3.3.8 在井架橫梁及斜梁的組裝過程中，采用折頁定位與翻轉技術和手拉葫蘆輔助配合，能安全快速地完成構件的定位。

3.4 桅桿站位選擇與基礎處理關鍵技術

3.4.1 桅桿站位選擇應綜合考慮主提升力的大小，桅桿底部受力與基礎處理，周圍障礙物及桅桿的豎立與拆除放置等問題。

3.4.2 桅桿的站位應考慮主斜架起吊到位后，桅桿與井架滑車及桅桿與主斜架橫梁的安全距離，桅桿盡量靠近主斜架吊點的位置。通過定性分析及同一方案的定量比較，選擇桅桿站位，在綜合考慮現(xiàn)場條件的前提下，盡量讓主提升繩與主牽繩的夾角不能相差太大，以減少桅桿的彎曲應力。

3.4.3 選擇桅桿站位時，應考慮桅桿底部離凍結圈的距離，盡量遠離凍結圈，有必要時，要考慮凍結圈的側向受力而進行加固。

3.4.4 雙桅桿的站位應沿井架中心線對稱布置，同時兩副桅桿的間距應與主斜架吊耳中心線一致，否則桅桿易產(chǎn)生扭曲。主斜架抬頭時，應保證桅桿處于垂直狀態(tài)，至主斜架快到位時，根據(jù)具體情況，可適當進行仰桿。

3.4.5 采用雙桅桿吊裝特大型箱型井架，桅桿底部受力大，桅桿底部基礎處理應注意如下五個問題：（1）應挖至老土后，用3∶7石灰土分層夯實至設計標高；（2）石灰土上平面應放置通長工字鋼底板，工字鋼底板與鋼板之間應加墊道木；（3）道木與底鋼板之間可用細砂或軟土襯平；（4）道木間用扒釘扒牢，考慮到桅桿豎立時的推力，在工字鋼底板上加焊擋塊，以防鋼板與道木的橫向移動；（5）若采用混凝土基礎，應在混凝土基礎上平面與鋼構件之間加墊道木，不能直接將鋼構件放置在混凝土基礎上。

3.5 混凝土大地錨關鍵技術

井架吊裝安全取決于桅桿的穩(wěn)定性，桅桿的穩(wěn)定性除自身的抗彎強度滿足要求外，還取決于桅桿底部的受力是否均勻和地錨的強度與穩(wěn)定性。特大型箱型井架雙桅桿主牽地錨若采用以往的錨樁形式，主牽的錨樁位置無法滿足要求，主牽地錨采用混凝土大地錨，在錨坑內(nèi)設預埋件，鋼性吊耳受力部位從地錨側面預留，地錨上表面預留預埋件，將若干臺主牽穩(wěn)車固定在混凝土地錨的上平面預埋鋼板上，兩桅桿主牽地錨受力均勻，與主提升系統(tǒng)受力對稱，桅桿穩(wěn)定，安全可靠，克服以往的錨樁存在的以下問題：（1）雙桅桿的主牽地錨占地面積大，文明施工差；（2）主斜架抬頭時，桅桿的主牽力最大，由于錨樁及穩(wěn)車的局部受力有變動趨勢，造成桅桿在起吊主斜架時抱桿不垂直，且造成兩側纜風繩可能受力大而失穩(wěn)趨勢，很不安全；（3）主牽地錨及桅桿底部采用混凝土大地錨解決了現(xiàn)場場地空間小的問題，保證主牽系統(tǒng)及桅桿底部的穩(wěn)定性，安全可靠，文明施工。

3.6 桅桿頭部專用夾具與多吊點鋼性吊耳水平布置技術

3.6.1 在桅桿頭部對稱設專用夾具，夾具上滑車呈水平方向布置，主斜架起吊過程中，隨主斜架起吊角度的變化，主提升方向的專用夾具隨銷軸上翻轉；若桅桿需要仰桿，直接同步收緊主牽繩，專用夾具及時調整角度，桅桿受力均勻。

3.6.2 主斜架的吊耳采用多吊點鋼性吊耳水平布置，吊耳布置在天輪平臺梁有筋板的位置處，同時，對大噸位的起吊吊耳進行內(nèi)外加固，吊耳水平方向布置具有如下優(yōu)點及注意事項：（1）井架受力計算時，計算更準確，另外桅桿頭部連接板的受力好；（2）主斜架起吊若采用雙桅桿，兩套復式滑車之間應設置平衡吊耳，平衡吊耳掛三星板，三星板對稱布置2只單柄導向滑車；（3）吊耳的材質應與井架母材一致，吊耳與箱體內(nèi)側筋板的主焊縫強度應足夠，平焊縫盡量少，平焊不能多焊，否則吊耳的關鍵受力部位因焊接導致吊耳材質的金相組織發(fā)生變化，即使吊耳頭部不出現(xiàn)問題，很可能在起吊過程中出現(xiàn)疲勞，導致吊耳與井架箱體處斷裂，吊耳盡可能多點布置。

3.7 復式平衡及穿繩技術

3.7.1 雙桅桿起吊井架過程中，為保證井架起吊過程中受力均勻，避免單根桅桿的受力過大而發(fā)生意外，在井架兩套主提升系統(tǒng)之間設置平衡吊耳，同時在主牽混凝土地錨處兩主牽系統(tǒng)之間也設置平衡吊耳，平衡吊耳處掛設三星板，通過三星板的角度變化及桅桿底部跑頭滑車的受力監(jiān)測，及時調整穩(wěn)車，保證井架起吊過程中的系統(tǒng)大平衡。

3.7.2 小繩帶大繩引渡技術。即先利用棕繩引渡小鋼絲繩，依次穿渡滑車滑輪，小繩繩頭由專人負責，小繩穿渡足夠數(shù)量的滑輪后，繩頭一端上調度絞車，另一端與提大鋼絲繩采用扎絲綁扎繩扣的工藝將大小鋼絲繩綁扎牢固，啟動調度絞車，小繩牽引大鋼絲繩依次穿過滑輪，完成穿繩工作。采用小鋼絲繩引渡大鋼絲繩穿渡技術優(yōu)點及應注意的問題：（1）穿繩引渡技術的采用大大減小了勞動強度，安全可靠性高；（2）小繩與大繩的綁扎應牢靠，繩頭應做細部處理，繩頭過滑輪時，應有專人負責監(jiān)護，發(fā)現(xiàn)問題及時停車處理；（3）地面穿繩采用小鋼絲繩引渡技術，小鋼絲繩直徑及調度絞車的選擇應有足夠的安全系數(shù)，且抱桿頭部及其絆腿應采取措施，防止在穿繩過程中拉斜桅桿；（4）穿完大繩后，一副桅桿的兩根鋼絲繩應拉到一邊留住，以防繩頭連接時繩頭穿繩擋而返工。兩根鋼絲繩頭建議采取插接形式連接，保證接頭能順利通過滑輪，以免在主斜架起吊角度不大時空中調繩過程中兩副桅桿受力不一致。

3.8 空中對接工藝技術（空中合攏技術）

3.8.1 主斜架的吊裝一般利用桅桿采用半翻轉法將主斜架起吊到位，副斜架的吊裝是利用主斜架采用滑動提升法與主斜架合攏、找正、焊接。主、副斜架在空中對接時，綜合利用桅桿的主牽系統(tǒng)調整主斜架的傾角，副斜架兩側的副提升系統(tǒng)及副斜架腿部的千斤頂和后留系統(tǒng)的配合，完成主、副斜架的空中對接、合攏工作?？罩泻蠑n應注意以下問題：（1）主、副斜架吊耳的設置應盡量呈上下垂直狀態(tài)，且上下滑車保證足夠的安全距離；（2）起吊副斜架時，主斜架底部靠近折頁側不應設置墊鐵；（3）合攏過程中，副斜架的后留系統(tǒng)應留住副斜架腿部且落實在墊鐵上，穿上地腳螺栓，以防止在對接過程中，副斜架嚴重偏離基礎而出現(xiàn)意外。

3.8.2 副斜架吊裝若采用大翻轉法工藝，主、副斜架空中對接工藝應注意以下問題：（1）副斜架頭部應設置后留系統(tǒng)，通過桅桿的主牽系統(tǒng)與副斜架后留系統(tǒng)的調整進行空中合攏，調整好接頭錯口后，再進行空中焊接；（2）地面組裝時，應保證空中合攏部位的開檔及相對中心線的尺寸一致，以保證空中合攏尺寸。

3.8.3 技改項目的礦井特大型井架豎立，障礙物多，主副斜架整體起吊無法實現(xiàn)，此井架的組裝采用地面預組裝技術，分片組焊成一體，利用空中對接技術將井架在空中散裝成一體。

3.9 計算機輔助模擬技術

計算機輔助技術在方案設計中可以節(jié)省大量的時間，直接顯示出有關計算的力矩及滑車的安全距離，計算機模擬技術可以校核折頁的角度及標高是否正確，構件的尺寸是否合理，通過sketchup軟件可以模擬構件在空中的具體情況，從而確定設計是否正確、方便、高效、實用，尤其在散裝法吊裝井架中更顯示出其優(yōu)越性。

4 結語

特大型箱型井架安裝是一項復雜的系統(tǒng)工程，除采用以上關鍵技術外，還涉及雙抱桿的豎立與拆放、機具選型、井架組裝方法等關鍵技術，在此不再贅述，根據(jù)現(xiàn)場不同的條件，采用不同的關鍵技術和方法，力求方案科學合理、工藝先進、安全可靠、節(jié)能環(huán)保。

作者簡介：吳向東（1972-），男，安徽樅陽人，中煤第三建設集團機電安裝工程有限責任公司總工程師，機電高級工程師。

（責任編輯：秦遜玉）