浅谈千米竖井首次更换罐笼技术与管理

浅谈千米竖井首次更换罐笼技术与管理

花学民 ,姜海宝,王宝权

铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司

提  要 大强煤矿为千米深井，罐笼更换贯工程为建井以来首次，没有经验也借鉴，为此对罐笼更换工程进行风险评估、制定可行性施工方案，编制专项措施，制定作业管理制度，实行两级跟班指挥保障制度，强化现场安全管控，仅用8天就安全顺利完成，现场积累了大量生产管理经验和技术数据，罐笼更换取得成功。

关键词 千米竖井首次更换罐笼     施工方案    技术管理  

1  工程概况

铁法煤业集团大强煤矿属千米深井，副井提升罐笼已经运行10年，按要求应该进行更换副井罐笼和尾绳悬挂装置。在用主罐尺寸为5550×1990×7540mm，型号为GDG1.5/6/2/4K，副罐尺寸为5550×1380×7540mm，型号为GDG1.5/6/2/4，罐笼（含本体、滚轮罐耳）单重15.74t，首绳悬挂装置重5.38t，首绳共4根，型号为50NAT6×36WS+FC-1770-ZS/SZ，总重44.64t。尾绳悬挂重1.41t，尾绳共2根，型号为PD8×4×19-196×31-1470，总重43t，每个罐笼总重量为（含本体、安全伞、首尾绳悬挂装置、滚轮罐耳）22.8t。

千米深井更换罐笼在我公司尚属首次，没有任何经验可借鉴，无法预知现有副井井塔和环廊条件是否满足更换大型设施的要求以及现有的更换工艺是否符合我矿实际等诸多问题。为此大强煤矿组织技术攻关，全方位对罐笼更换工程进行风险评估、现场勘测，制定了可行性施工方案、设计好临设设施，明确现场作业管理制度，编制专项安全技术措施，如此才能确保罐笼更换工作安全、快速、平稳进行，将矿井停产影响降至最低，力求早日完成，早日受益。

2   确立施工方案

为确保千米深井首次更换罐笼工程安全顺利，施工前组织相关技术人员和施工单位一起对现场进行勘察，测量相关数据，确定施工方案，并根据施工方案进行相关设施、设备选型，通过计算与验算，确保设备选型满足施工要求。现场明确了水源、电源、风源位置，明确了各项资源需用量要按计划保证充足。主要工序如下：一是在井塔6层托罐装置钢梁上安装2根承重钢梁，钢梁下挂设2个滑轮组，在井塔5层安装2台SDJ-20双速绞车，2台双速绞车钢丝绳分别穿过2个滑轮组，用于井筒内主吊罐笼；二是在井棚出车侧安装2台SDJ-28双速绞车和1台JHC-14回柱绞车，2台双速绞车用于配合井口吊运罐笼，JHC-14回柱绞车用于水平牵引罐笼；三是在井塔4层楼面距离地面12.6m高出车侧楼面安装2根承重钢梁，钢梁下方挂设2台滑轮组，井口出车侧的2台双速绞车钢丝绳分别穿过两个滑轮组；用井棚内出车侧32t天车和井口双速绞车配合，将组装后的新罐笼调整成水平方向放置，将罐笼顶部“T”板朝向井筒方向，将罐笼底部朝向井棚大门方向；四是施工时，拆除出车侧的安全门、四角道、2层上罐平台及上方的套架梁、罐道尖、栏杆，然后给首绳打压，在井口锁尾绳，在井塔7层锁首绳。之后在井口4m高套架梁上搭设跳板平台，将首绳卸压，拆除尾绳悬挂装置，最后用井塔5层2台双速绞车吊罐笼，拆除首绳悬挂装置；五是用井口2台双速绞车配合井塔2台双速绞车，将罐笼倾斜吊运出井筒，再用14t回柱绞车配合将罐笼继续向外牵引，将罐笼侧面平放在井口地面；六是用井口2台双速绞车将罐笼抬起，放在准备好的平板车（MPC45-6）上，水平牵引平板车向外移动至天车能够起吊的位置，用井棚天车将旧罐笼吊至后方临时固定，做好防倾倒保护；七是用井棚天车将新罐笼吊至靠近井口地面位置，放在平板车上，先用回柱绞车返滑轮将新罐笼向井口方向移动至井筒边，再用井口2台双速绞车将新罐笼吊起，将罐笼落在地面上，然后用井口2台双速绞车、1台回柱绞车配合井塔2台双速绞车将罐笼吊入井筒内后，先安装首绳与罐笼的销轴，再安装尾绳与罐笼的销轴，然后将首绳悬挂装置打压，拆除井口锁尾绳的临时板卡及钢梁，拆除井塔7层锁绳器及锁首绳钢梁；八是将滑轮组移至另一个罐笼侧，按同样方法更换另一个罐笼；九是罐笼更换完毕后，恢复井口四角道、罐道尖、上罐平台等设施，拆除临设设施，在出车侧井棚内利用天车将旧罐笼解体装车。

3   细化施工顺序

施工准备—→井口出车侧安全门及滑道、上罐平台拆除—→井口出车侧罐道尖及套架梁拆除—→井口出车侧四角道拆除—→主罐安全伞拆除—→首绳打压—→井口放托罐梁并铺设跳板平台—→主罐锁尾绳—→副罐侧锁首绳—→首绳悬挂装置卸压—→主罐尾绳悬挂装置拆除—→主罐与滑轮组连接及首绳悬挂装置销轴拆除—→旧罐笼吊运—→新罐笼吊运—→主罐笼与首绳悬挂装置的销轴安装—→尾绳环更换—→主罐笼尾绳悬挂装置安装—→首绳打压及锁尾绳梁拆除—→副罐侧首绳锁绳器、钢梁拆除—→安装滚轮罐耳—→滑轮组移至副罐侧—→副罐更换—→滑轮组及钢丝绳拆除—→井口四角罐道恢复—→安全伞安装—→井口套架横梁、罐道尖、上罐平台、安全门及滑道恢复—→验收试运转—→旧罐笼解体装车—→临时设施拆除、机具回收。

4   制定施工方法

4.1  井塔临设安装

1.按规定在井塔和井口各安设2台双速绞车，利用天车将井塔所有楼层上料口的盖板都拆除，将双速绞车吊运到井塔5层，通将手拉葫芦钩头配合天车将双速绞车落在5层楼板上，移动到安装位置。在井塔5层南北两侧、主副罐中心线上各安装一个基础型钢底座，将双速绞车吊运到底座上，将绞车的滚筒中线对准主副罐之间位置，用6根M20×75mm螺栓将绞车固定在底座上，底座前端安装立柱支撑，立柱顶端与套架大梁（I56b）连接，底座前端用锚链挂设1个10t底滑轮。

2.井塔4层南侧楼板上，安装2根6m长40b工字钢梁，钢梁两侧用斜支撑加固，在工字钢梁两侧、主罐中心线、副罐中心线位置用水钻钻孔,挂设2组滑轮组，在井口套架立柱和混凝土立柱上用Φ18mm钢丝绳扣各挂设一个10t滑轮，将滑轮组钢丝绳穿过该滑轮。

3.井塔6层承重钢梁安装在6层约1m高的缓冲托罐钢梁上，套柱外侧各安装固定一根5m长40b工字钢梁，作为挂设滑轮组用。钢梁与缓冲托罐梁之间用斜支撑加固。在缓冲托罐梁两端头与楼板梁之间安装底座垫实，底座高度约500mm。

4.井塔5层缓冲托罐钢梁上，搭设跳板平台，跳板两端用10#铁线捆绑牢固，人员站在跳板平台上，将缓冲托罐装置的小横梁拆除。

5.将井塔5层2台双速绞车钢丝绳用尼龙绳拽到井塔6层，分穿过上部滑轮组，固定住绳头。用1根Φ28mm钢丝绳扣和10t卡环将滑轮组挂设到主罐侧承重钢梁下方，钢丝绳扣绕梁两周后4股绳吊装。钢丝绳扣与钢梁棱角处用6mm厚钢管做好防护，护管端头设挡板，备用。

6.井廊临设安装：利用井棚出车侧两侧的混凝土立柱，固定两个基础型钢底座，在底座上安装1台JHC-14回柱绞车和2台SDJ-28双速绞车，每台绞车用6根M20×75mm螺栓固定在底座上，后方用Φ18mm钢丝绳扣将绞车锁在立柱上。

7.信号系统安装：在副井口与1#车、2#车、3#车、4#车、5#车之间各安装一组语音信号装置。信号安完后进行试验，合格后方可投入使用，配备防爆对讲机作为备用信号。吊运罐笼及井口设施时，指挥人员使用对讲机指挥井口信号工，井口信号工利用语音信号装置指挥各绞车动车，需要动罐时，由施工地点指挥人员使用对讲机直接指挥井口信号工打点动罐，井口信号工通过操作台与主提升绞车进行信号传递，信号必须采用口述复述制，确认无误后才可动车。

8.平板车改造：将两台平板车，用型钢连接固定在一起，总长度约8m，便利罐笼的运进运出。

4.2 新罐笼的安装

1.先拆除井口出车侧安全门及滑道、乘人平台，再拆除井口出车侧罐道尖及套架梁、出车侧四角道后，拆除主罐安全伞，然后将主罐顶停在井口，对首绳打压，搭平台将井口封闭，以0.5m/s速度上提主罐，当主罐底部距离井口平面约5.5m时，主提升绞车停车闭锁。井口施工人员将用尼龙绳与主罐侧一根托罐梁上端头的吊装环连接上，慢速将将主罐侧和副罐侧的托罐梁全部放下，在托罐梁上铺满跳板，将井口用跳板全部封闭严密，仅留出安放两根尾绳锁绳梁的位置。

2.主罐锁尾绳：将2根4m长I32b运到井口平台上，放置在主罐2根扁尾绳东西两侧，紧贴尾绳，工字钢两端钻孔穿螺栓，防止钢梁窜动。在I32b工字钢上，每根扁尾绳的南北两侧各放置一根500mm长的12#矿用工字钢，矿用工字钢要紧贴扁尾绳放置。在矿用工字钢上，每根尾绳两侧安装1付长板卡和6付短板卡，长板卡在最下面，7付板卡依次紧贴卡固在一起，板卡螺栓选用4.8级M24×150mm，螺栓使用风动扳手紧固，再用力矩扳手测量力矩值，确保紧固力力矩不小于300N·m。每付板卡安完后，2片板卡之间要留有5mm以上的缝隙，缝隙宽度要一致，2根尾绳卡固完成后，在每根尾绳的板卡上方边缘位置划线，作为锁紧位置标记。

3.副罐侧锁首绳：施工人员在井塔7层进行锁首绳作业，先拆除副罐侧的首绳防护罩，在首绳东西两侧铺设2根2.6m40b工字钢，工字钢紧贴首绳放置，在工字钢上面安装锁绳器，先安中间2个锁绳器，后安外侧2个锁绳器，确保楔铁上表面平齐，紧固力满足要求。在每个锁绳器上面加装一副自制的板卡，板卡紧贴锁绳器楔铁放置，板卡螺栓选用4.8级M20×150mm，板卡螺栓紧固使用风动扳手和力矩扳手来完成，确保紧固力力矩不小于170N·m。在每根首绳的板卡上方边缘画一条线，作为锁紧位置标记，待拆除旧罐笼时观察首绳的变化。

4.首绳悬挂装置卸压：将主罐的调绳油缸卸压，使锁绳梁上方的尾绳松弛、弯曲、不受力，两根尾绳重量全部落在井口锁绳梁上。卸压时，安排人员监视首尾绳确保无窜动。卸压时，要慢速进行，不可将油压一次性卸空，卸压后，首绳和尾绳处连续监测3分钟，确认锁绳位置没有发生变化之后，方可进行下道工序。

5.主罐尾绳悬挂装置拆除：在井口4m高的套架梁上铺设6块跳板，施工人员登上跳板平台，在主罐底部钢梁上挂设2台2t手拉葫芦，通过2根Φ16mm钢丝绳扣分别与2个尾绳环连接，将尾绳环稍微上提，使尾绳环与罐笼之间的连接板不受力，拆除罐笼与尾绳环的连接销轴。在井口中间套架梁上挂设2t手拉葫芦，通过Φ16mm钢丝绳扣与尾绳环连接，松开罐底和套架梁下手拉葫芦，将尾绳环落在井口平台上后，拆除4m位置跳板平台，确保不影响罐笼进出井筒。

6.主罐与滑轮组连接：使用回柱绞车和滑轮组，使罐笼微受力时停车闭锁。拆除首绳悬挂装置与罐笼的销轴，使罐笼与主提升绳脱离，利用尼龙绳将4个首绳悬挂装置拽到套架边梁位置，捆绑牢固，不的影响罐笼进出井筒。

7.旧罐笼吊运：在旧罐笼出车侧底部割2个吊装孔，使用回柱绞车辅以滑轮组，下放罐笼约1.5m左右（罐顶低于4层楼板），使之倾斜后的罐笼最低点可以越过井口临时板卡和尾绳后，将罐笼向井筒出车侧方向运动。通过四台绞车相互配合，将罐笼底部先落在地面道木上，此过程注意保证罐笼顶部与临时尾绳板卡之间有足够的安全距离，再让罐笼底部离开地面1m左右，撤走道木，使罐笼彻底离开井筒，将之落在地面平板车上，用天车配合回柱绞车使罐笼继续向井棚大门方向行走，将旧罐笼整体吊运到立柱旁存放。

8.新罐笼吊运：将新罐笼吊起放在平板车上，用天车配合绞车将之运到副井口，先斜吊，再吊正，使罐笼直立于井筒内，上提将罐笼吊到安装位置，安装主罐笼与首绳悬挂装置销轴，更换尾绳环，安设主罐笼尾绳悬挂装置。然后进行首绳打压及锁尾绳梁拆除临时板卡，拆除副罐侧首绳锁绳器、钢梁，安装滚轮罐耳并根据罐道位置调整滚轮罐耳的间隙。以0.5m/s速度上提主罐，将主罐底部停在井口上方2.5m高度。将井口跳板平台拆除，利用尼龙绳将托罐梁收到原位置，固定牢固。以0.5m/s速度下落主罐，将主罐顶部停在井口位置，安装并调整主罐顶部滚轮罐耳。然后将滑轮组移至副罐侧吊点位置。按照更换主罐的方法更换副罐，更换副罐时，需要在7层主罐侧锁首绳，在井口副罐侧锁尾绳。

4.3  临设设施拆除及原有设施恢复

罐笼更换完毕后，用6层的5t手拉葫芦将滑轮组下放到6层楼面，将井塔6层滑轮组及钢丝绳拆除将钢丝绳从滑轮组内拆除。按照拆除时的方法，相反顺序，将四角道恢复到原安装位置。安装安全伞安，恢复井口套架横梁、罐道尖、上罐平台、安全门，组织对更换完成的罐笼进行试运转，调整罐位，最后将旧罐笼解体装车运走。

5  安全管理制度

为确保罐笼更换安全进行，根据现场制定以下主要安全管控制度：

1.现场设立施工牌板，整个施工过程都要使用视频记录仪进行视频录像，要将矿灯式摄像头放置在固定可靠的地方，确保在录像过程中灯光对准重点部位，能够看清操作人员的作业情况，确保视频录像能够做到能随时、定时回放和查询。 

2.施工时，施工人员必须戴安全帽系帽带，并按规定穿戴劳动防护用品，井筒及临边作业必须佩戴“5点式双钩”安全带，安全带必须扣锁在牢固的地方，安全带要“超前挂设、高挂低用”。

3.施工期间井上、下设警戒线、警戒旗，施工现场及井口5m之内不得有闲杂人员，井口吊罐笼过程设专人统一指挥，相互配合，指派专人观察看护滑轮组、钢丝绳及罐笼运行状态，防止刮卡，发现问题及时发信号停车。

4.井筒内施工时严禁上下平行作业。罐笼在进出井筒时，安排专人监护罐笼与尾绳板卡之间的距离，在新罐笼翻转调向的施工过程中，罐笼严禁与地面接触，避免罐笼变形。

5.搭设施工平台时，跳板两端一定要用双股铁线绑扎牢固可靠，严禁出现“探头跳”，使用的跳板要完好无损、安全可靠。

6.杜绝信号传递不清发生误操作事件，信号工在必须精力集中，必须保证防爆对讲机电池满电，且要进行试验，保证所使用的对讲机在同一频率，声音清晰可靠。使用对讲机信号联系时，每次必须先说联系人姓名、地点、说明运行方式、速度和距离。多地点使用对讲机联系时，必须经各方全部确认后方可执行命令，交待不清或未听清楚不得进行操作，对讲机联系采用口述复述制，信号传递要做到清晰、准确，施工现场备用一套使用信号。

6  应用情况及前景

为顺利完成大强煤矿千米深井首次更换罐笼工程，矿组织相关部室和工程技术人员全方位对罐笼更换工程进行风险评估、制定详细的可行性施工方案，编制定了专项安全技术措施，现场设置施工看板，实行两级跟班制度，统一施工组织，严格执行各项安全措施，全面落实管理制度，仅用8天就安全顺利完成了罐笼更换工程，现场积累了大量生产管理经验和技术数据，填补了集团公司千米竖井更换罐笼生产史上一项空白，推进了千米竖井更换罐笼技术的发展！

作者简介:花学民，（1973.1-），男，高级工程师， 2009年7月毕业于辽宁省科技学院机械工程自动化专业，现任大强煤矿机电矿长，曾在各种刊物发表论文15篇，多项成果获奖。