四维六层吊盘的研制及其在千米竖井安装中的应用

摘要：煤矿副井、风井、主井是矿井的咽喉和命脉，井筒内的装备要长期、连续、可靠、安全使用几十年，安装质量的好坏，将直接影响矿井的安全生产。由于井筒安装工程量大，难度大，工期紧，多工种交叉平行作业频繁，危险性高，施工安全、工期、效率、质量不易控制等诸多因数的存在，给安装工作造成很大困难，鉴于此，研制了“四维六层吊盘”通过在辽宁省铁煤集团三个千米竖井安装中的应用，实现了预期目标，创造了巨大经济效益，取得了满意的效果。

关键词：四维六层吊盘罐道 壁座 吊笼 凿井绞车

中图分类号：X752 文献标识码：A

1、前言

随着煤炭行业的发展，深层资源的开发会逐步增加，为保证辽北地区煤炭可持续发展，铁煤集团大强煤矿于2008年6月25日破土动工，三个千米竖井矿建施工完毕后，铁法煤业集团大强煤矿2011—2013年度分别立项为：《副井、风井、主井井筒装备及设备设施安装》，分三次通过辽宁国华招标有限公司组织招标，辽宁铁煤集团矿山建设工程分公司均以自身承建工程的声誉优势连续三次中标，鉴于此东北地区首例千米竖井安装，为加快矿井建设，提高施工质量，保证施工安全，成立技术攻关小组，立项研制了“四维六层吊盘”，通过在三个千米竖井安装中的应用，为井筒高效、快速、安全安装创造了条件，达到了缩短工期，增加效益，提高安全性的预期目标。

2、四维六层吊盘的总体特征

利用吊盘的平面两维、空间立体及光纤视频实时安全监控的四维作业总体特征，完成千米竖井全部装备安装工程。六层吊盘由四类工作台构成，如图1四维六层吊盘图。

自上而下来说：第一类为安全保护兼联络工作固定圆

形盘；第二类为前期施工辅助固定圆形盘；第三类为特殊

施工折页盘；第四类为正常施工固定方形盘。

第一类工作台与第二类工作台层间距2.5米。其余

各类工作台层间距均为4米，吊盘悬吊形式采用4根单绳

悬吊。

在每层工作盘上都可以进行前后、左右不同位置的

多项安装内容的二维作业。

一层盘接送物料和倒钩，二层盘打眼、安锚杆，三层

盘安壁座、罐道梁等，四、五、六层盘安装罐道、管路等，

实现了多平台同步、平行空间立体作业。吊盘之间设带靠

背的封闭式安全梯，实现各层之间人力、物力资源的共享。

利用主提升绞车和辅助凿井绞车配合，将各层吊盘安装用

物件直接运达，实现三维空间作业。

主提升绞车、各种凿井绞车及各层吊盘之间设有光纤

视频安全监视系统，实时监测各点安全工作，同时备有

线语音打点对讲声光通讯信号联系系统，和备用无线对讲

声光通讯信号系统，实现了四维操作。

图1四维六层吊盘图

3、四维吊盘的设计及其应用

查阅了大量有关国内外同行业井筒安装的先进资料，经现场多次实地考察、测量，通过科学分析和计算，综合提炼后，设计了四维六层吊盘，如图2千米竖井安装总图。

3.1总体设计

根据井筒装备层间距4m，确定工作吊盘间距也为4m；根据罐道、管路长度12m、对头错一个层间距，故安装需4层吊盘；考虑到上层盘作业人员长时间暴露在井筒中，安全无法保证，为此，增加一层安全保

1-6层盘7梯子8支撑装置9导向罐耳10立柱11护栏12罐笼13辅助钩14主提升绳 15保护盘16封口盘17主提升绞车18辅助绞车19-20吊盘悬吊绞车21稳绳绞车22- 23天轮平台

图2千米竖井安装总图

护盘；因平行作业钻孔安装锚杆需一层吊盘，共设计6层吊盘。根据井筒直径和吊盘与井壁之间的间隙为100mm，确定一、二层圆形吊盘外径。根据各层吊盘的使用功能，确定三层为不完整圆形折页盘，四、五、六层工作盘设计为方形盘。外形尺寸满足与罐道及罐道梁300mm的安全距离，总重量：18.64T、总高度：18.5m。吊盘整体结构强度、空间、悬吊点及立柱强度的设计及凿井绞车、钢丝绳的选择，风源、水源、电源设计均达到《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规范》及《煤矿安装工程质量检验评定标准》要求，满足施工需要。

3.2四维六层吊盘的应用

3.2.1四维六层盘的应用：

千米竖井井筒装备安装工程的技术核心是吊盘的设计及其应用。吊盘既要满足井筒装备各阶段平面、立体化作业的需求，同时也要满足空间、强度及时间的要求，完成装备的全部安装。

通过四维六层吊盘主要完成以下单位工程：

①井筒玻璃钢罐道、梯子间、风、水、制冷管路及各种套架梁等1300T物件的安装；

②井上下套架梁、过卷缓冲托罐装置及罐道安装；

③井筒动力、通信、信号、控制及光缆 2万米的敷设；

④井下稳罐及防过放装置安装；

⑤井上下操车系统安装；

⑥柔性箕斗（罐笼）安装及尾绳挂设；

⑦首绳挂设及提升设施安装；

⑧提升信号系统安装。

3.2.2罐道的安装

利用提升吊笼将安装用的锚杆、壁座分别运送到吊盘的二层盘、三层盘上。二层盘上人员在井壁上确定锚杆眼位置，利用凿岩机在井壁周围打壁座眼，装设锚固剂，利用风煤钻安装锚杆。二层盘工作结束后，上提吊盘一个层间距。二层盘继续打眼安装锚杆。三层盘人员校核尺寸安装壁座。二、三层工作完成后，上提吊盘一个层间距，二层盘继续打眼、安装锚杆，三层盘安装壁座。当安装完的壁座层数满足罐道安装高度时，工作人员通过背式封闭爬梯，下至四、五、六层盘，通知井上人员利用主提升钩头将罐道下放到一层盘上。把钩工将罐道缓到辅助钩上，主提升进行下次罐道提升。利用辅助钩将罐道通过翻板口下放到安装位置。三、四、五、六层盘人员同时将罐道安装到梁上，找正后紧固螺栓。循环上述作业完成正常段罐道的安装。

3.3.3尾绳挂设

井筒正常段安装结束后，将六层吊盘提至井口后进行改装，拆掉一层、五层、六层盘，保留二、三、四层盘，将二、三层盘改为方盘，变成三层吊盘，上提吊盘二层盘提至井口，下边横放两根I45#工字钢，使工字钢受力，将一盘尾绳运进二层盘内，然后安装一、二层之间的加固立柱。上提吊盘将三层吊盘提至井口，人员抽出两根I45#工字钢横梁。继续上提吊盘在三层盘下边横放两根I45#工字钢，使工字钢受力，将另一盘尾绳运进三层盘内，然后安装二、三层之间的加固立柱。在一层和三层盘上分别安装四个柔性导向装置。上提吊盘抽出两根横梁后下放吊盘使一层盘至进口-1.5m时停下。井口安设两根I56#工字钢，将箕斗（罐笼）运至工字钢上，施工人员站在一层盘上将两根尾绳卡设到箕斗（罐笼）下边的鸡心环上，完成尾绳的卡设工作。随着吊盘的下放，完成了尾绳在井筒中的挂设工作。

3.3.3技术经济指标对比：

四维六层吊盘在大强煤矿三个千米竖井安装工程中应用后，使整个矿井安装工程累计缩短38天，因工期缩短，创直接经济效益147.17万元，其中节约人工费101.6万元，设备租赁费20.27万元，能源费25.3万元。为大强煤矿提前投产提供了有力保障，创间接经济效益2182.77万元。总计：创效：2182.87万元。

4、先进性及结论

结构方面：首次采用六层、四绳、柔性导向及液压锁紧装置，提高了安全系数，增大了吊盘作业空间，提高了吊盘整体升降的稳定性，提高了安装质量。

功能方面：首次利用一套吊盘重复使用，完成井筒装备和提升系统的全部安装；首次采用平行、立体、交叉、实时监控的四维作业方式，一次完成一个安装工作循环；首次对吊盘的悬吊凿井绞车采用PLC井口集中控制，实现了精确定位。

安全方面：首次增加一层安全保护盘，提高了井筒施工及人员的安全可靠性；首次采用光纤视频远程监视系统，提高了视频清晰度；首次增加有线通讯信号和无线通讯信号互为备用的信号联系系统，增加了二次保护。

通过四维六层吊盘的研制及其在千米竖井安装中的应用，产生了巨大经济效益，是对传统竖井井筒装备安装工艺的一次革新和升级，采用由下至上的施工工艺，解决了安装工期、安全、效率及质量不易控制的世界性难题。丰富了超深竖井井筒装备安装施工方法，在国内外同行业中处于领先水平，可广泛应用在煤炭、冶金等行业超深竖井井筒装备安装工程。

参考文献:

[1]《煤矿安装工程质量检验评定标准》MT5010-95 煤炭工业出版社 出版 1995年10月第一版

[2]《煤矿安全规程》 煤炭工业出版社 出版 2011年2月第1版

[3]《煤矿建设安全规范》煤炭工业出版社 出版 2011年11月第1版

[4]《煤矿电气试验规程》煤炭工业出版社 出版2011年10月第1板

作者简介:

孙文清（1960-），男，工程师，1981年毕业于抚顺煤校矿建专业，多年来一直从事煤矿生产、安全的管理工作，现担任铁煤集团矿建公司经理。

孙振德（1964-），男，工程师，1994年毕业于辽宁工程技术大学，多年来一直从事煤矿机电管理工作，现担任铁煤集团东义公司鑫岩煤矿机电总工程师。

孟凡新（1956-），男，工程师，1973年毕业于铁法煤校矿建专业，多年一直从事煤矿及矿建施工、设计、技术管理、生产管理、项目管理工作，现担任铁煤集团矿建公司鑫岩项目部经理。

张宪峰(1966- )，男，高级工程师，1995年毕业于辽宁大学计算机信息管理专业，现担任铁煤集团矿建公司安监处副处长，铁煤集团技术专家，几十篇论文曾在部级刊物上发表。