适用于地下开采提升系统由钢井架改为井塔的方法

摘要

本发明公开了一种适用于地下开采提升系统由钢井架改造为井塔的方法，该方法首先确定包容式井塔设计方案。然后根据方案进行分步骤实施。先将副井口架设人员、材料、设备上、下井的钢结构安全通道，副井提升钢井架和天轮用钢板进行安全隔离、天轮至提升机房的钢丝绳运行通道用脚手架及脚手板进行逐层封闭，然后拆除原钢井架顶部的起重架构、井口房。本发明方法可以在副井提升钢井架不停产的情况下新建井塔，在井塔土建工程完成，提升设备安装、调试后，拆除原钢井架的上、下天轮和斜撑。延伸原钢井架立架至井塔挡罐梁，形成井塔的钢内架。挂绳、下罐笼、调试后即可投入生产运行。

说明书

技术领域

本发明属于矿山开采工程技术领域，具体涉及一种适用于地下开采提升系统由钢井架改为井塔的方法。

背景技术

副井是全矿生产人员、材料、设备上、下井的唯一通道，现有副井提升系统的支撑构筑物一般有井架和井塔，井架的优点是结构简单、投资较少，不足之处是在冬季寒冷潮湿天气，提升系统停止运行的时候，天轮和首绳容易结冰，如果不及时处理，首绳容易打滑，对副井运行，尤其是人员上、下井存在较大安全隐患。随着人们安全意识的提高以及生产规模的扩大，有相当数量的井架已不能满足安全和生产的需要，希望改造成井塔。如果按常规的改扩建方法，即先拆除原钢井架，再新建钢筋混凝土井塔，然后再安装、调试设备，等副井新的提升系统建成投产，矿山至少要停产1年以上，而这是矿山无法接受的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于地下开采提升系统由钢井架改为井塔的方法，该方法能在不停产的情况下实现快速改造。

本发明提供的这种适用于地下开采提升系统由钢井架改造为井塔的方法包括如下步骤：

（1）确定设计方案，设计的井塔尺寸应大于原井架主体尺寸，将原井架主体包裹其中，保证原井架在改造施工过程中的正常使用；

（2）原钢井架安全防护：用钢板在原钢井架的井口房内建造钢结构安全通道，使该安全通道贯穿井口房；对原钢井架立架四周从钢结构安全通道顶部至挡罐梁段进行封闭，将提升设备段和井口设备段隔离开，保证原提升系统运行不受井口施工影响；

（3）隔离生产区域和施工区域：将天轮及其钢丝绳通道进行封闭，以保证原提升系统正常运行；

（4）拆除原钢井架的井口房及井架顶部检修钢结构；

（5）新建井塔：原钢井架提升钢丝绳逐层隔离后，再施工井塔混凝土结构；按照新建井塔图纸逐层施工，每一层平台须保证与井架的内架有足够的安全间隙；新井塔施工至塔顶时，先安装井塔起吊行车，再封闭屋顶，最后楼面及内装修全部完成；

（6）安装井塔设备

按照设备安装及调试规范安装及调试提升机及其电控等设备；

（7）拆除原井架斜撑，将原井架的钢立架加高成为新建井塔的钢内架；

（8）安装新提升系统并调试，在不停产的情况下完成全部钢井架改为井塔工程。

所述原井架主体部分平面投影尺寸6.5m×9m，高35m，井塔平面投影尺寸15m×19m，高54m，井塔将原井架主体部分包裹其中。

所述步骤（3）用钢板隔离天轮，用脚手架及脚手板将钢丝绳运行通道进行逐层封闭。

所述步骤（5）在封闭屋顶前将不方便从吊装孔起吊的大件设备由汽车吊直接起吊至提升机及导向轮平台。

拆除井架顶部检修钢结构时采用切割方式分解，然后使用大吨位汽车吊吊除，井口房钢筋混凝土结构拆除，用液压碎石锤和液压反铲破拆并清理，为新井塔施工创造地面条件。

步骤（7）拆除原井架斜撑时，先拆除原钢井架的平衡锤、罐笼、天轮、首绳、尾绳、上下天轮平台段钢结构，再逐段拆除斜撑，最后将原钢立架向上加高至井塔挡罐梁，形成井塔钢内架。

步骤（8）安装提升容器及系统调试是指安装新罐笼、新平衡锤、新首绳、新尾绳，然后联合调试电控及机械设备。

采用本发明方法将现有的钢井架改造为钢筋混凝土井塔的优点是：在井塔施工期间，不影响副井现有钢井架提升系统的正常运行，可缩短停产时间10个月以上，且施工质量有保证，安全可靠性强。

附图说明

图1是现有技术钢井架主视图。

图2是现有技术原钢井架的俯视图。

图3是本发明方法步骤一实施图。

图4是图3沿A-A线的剖视图。

图5是图3沿B-B线的剖视图。

图6是本发明方法步骤二实施图。

图7是本发明方法步骤三实施图。

图8是本发明方法步骤四到五的实施图。

图9是本发明方法步骤六到七的实施图。

图10是井塔形成后的俯视图。

附图标记：原钢井架起吊装置1、原钢井架上天轮2、原钢井架下天轮3、原钢井架斜撑4、原钢井架立架5、原钢丝绳6、原井口房7、钢结构安全通道8、天轮保护板9、隔离板10、井塔起重机11、井塔提升机12、井塔导向轮13、井塔钢内架14。

具体实施方式

图1和图2是现有钢井架中一种常见的具有代表性的斜撑式钢井架结构。一般包括原钢井架起吊装置1、原钢井架上天轮2、原钢井架下天轮3、原钢井架斜撑4、原钢井架立架5、原钢丝绳6、原井口房7等。一般把井架分为4个平台层：上天轮平台①、下天轮平台②、立架顶部平台④、井口平台（地面）⑥。比如湖北某金铜矿副井提升系统现采用的就是这种斜撑式钢井架，井架主体部分平面投影尺寸6.5m×9m，高35m，上天轮中心标高为57.1m，下天轮中心标高为50.6m，井口房和卷扬机房及其配电室均为钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度，抗震等级为四级，采用钢筋混凝土柱下独立基础。副井提升系统采用φ2.25m提升机、单层单罐笼带平衡锤多绳摩擦式提升系统，主要承担-520m水平以上采区生产人员、材料及设备等的副提升任务，井口标高+21.3m，井底标高-541.3m。

用本发明方法将原钢井架改成井塔，首先确定设计方案及参数。考虑到该矿3000t/d采选改扩建工程的需要，设计的最低出矿中段为-970m,新主井井底标高-1045m，新增-570m等11个深部中段，副井也相应延深至-1065m水平，与深部各生产中段、-1000m箕斗装载水平及-1045m井底粉矿回收水平贯通。原副井提升系统采用φ2.25m提升机、单层单罐笼带平衡锤多绳摩擦式提升系统，已经不能满足生产需要，设计改为采用φ3.5m提升机、双层单罐笼带平衡锤多绳摩擦式提升系统。新井塔设计时考虑拆除原钢井架顶部的起重架构，减少井架高度，并将新井塔的梁、柱完全避开原有钢井架构件，将原钢井架的立架包裹在新井塔内作为未来新井塔的钢内架。在施工时，先在副井口沿窄轨架设人员、材料、设备上、下井的钢结构安全通道，将副井提升钢井架和天轮用钢板进行安全隔离、天轮至提升机房的钢丝绳运行通道用脚手架及脚手板进行逐层封闭，然后拆除原钢井架顶部的起重架构、井口房。在副井提升钢井架不停产的情况下新建井塔，在井塔土建工程完成，提升设备安装、调试后，拆除原钢井架的上天轮2、下天轮3和斜撑4。延伸原钢井架立架5至井塔挡罐梁，形成井塔的钢内架。挂绳、下罐笼、调试后即可投入生产运行。详细步骤如下(参照图3—图10)：

（1）确定包容式井塔设计方案及参数，新建井塔尺寸必须大于原井架主体尺寸，应将原井架主体部分包裹在新建井塔中。本次副井钢井架主体部分（除斜撑外）平面投影尺寸6.5m×9m，高35m，设计井塔平面投影尺寸15m×19m，高54m。设计将原井架主体部分包裹其中，详见图8

（2）安全防护：利用不同厚度的钢板，在原井口房7建造钢结构安全通道8，并对原钢井架立架周围进行封闭，封闭范围从钢结构安全通道8顶部⑤至原钢井架立架顶部③，如图3所示。将提升设备段和井口设备段隔离开，保证提升机运行不受井口施工影响，详见图3—5。

（3）隔离生产区域和施工区域：将原钢井架上天轮2、原钢井架下天轮3用钢板作为天轮保护板9分别对两天轮进行隔离，用隔离板10将原钢丝绳6进行隔离，使原钢丝绳6的运行通道形成封闭通道，保证原提升系统能正常施工，详见图6。隔离板10可采用脚手架及脚手板。

（4）拆除原钢井架部分设施：对原钢井架上天轮2以上的钢井架顶部平台即图1中的钢井架起吊装置1及原井口房7进行拆除，拆除后见图7。

（5）新建井塔：原钢井架提升钢丝绳逐层隔离后，再施工井塔混凝土结构；按照新建井塔图纸逐层施工，有井口二层平台（钢结构安全通道顶部处）、电气设备平台（+16米高处）、挡罐梁平台③（+25.3米高处）、导向轮平台（原钢井架下天轮平台②处）、主机平台（+40米高处）、轨顶平台（+50米高处），每一层平台须保证与原钢井架立架有足够的安全间隙；安装井塔起吊行车，再封闭屋顶，最后楼面及内装修全部完成；

（6）安装新井塔设备：按照设备安装及调试规范，安装及调试提升机及其电控等设备。

（7）部分拆除原井架及停产对接：在副井井筒延深段施工完毕并与上部原有井筒贯通后，拆除井底设施，安装好对接处井筒装备，卸旧平衡锤、旧罐笼、旧天轮、旧首绳、旧尾绳；再拆除原钢井架中上天轮平台①和下天轮平台②段钢结构，再逐段拆除斜撑，一般按照①—⑥层平台逐一拆除，见图8，其中上天轮平台①、下天轮平台②、挡罐梁平台③、立架顶部平台④、井口二层平台、井口平台（地面）⑥。然后将原钢井架立架5向上延伸至挡罐梁平台③，并将挡罐梁平台封闭；最后做清理及加固，形成整体的井塔钢内架14。再安装新双层单罐笼、新平衡锤、新首绳、新尾绳，最后联合调试电控及机械设备。完成了原钢井架在不停产的情况下改成钢筋混凝土井塔工程，见图9和图10，在新建的井塔中，从上至下依次是井塔起重机11、井塔提升机12、井塔导向轮13、井塔钢内架14，提升机的钢丝绳由于在钢筋混凝土井塔中不再出现结冰打滑现象，保证了安全生产。