王俊杰 周忠誠(chéng) 楊 旭

（鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司礦山建設(shè)工程分公司，遼寧 鐵嶺 112700）

大強(qiáng)煤礦副井為千米豎井，井塔共10層。罐籠質(zhì)量22.8t。主罐尺寸為5550mm×1990mm×7540mm，型號(hào)為GDG1.5/6/2/4K。副罐尺寸為5550mm×1380mm×7540mm，型號(hào)為GDG1.5/6/2/4。首繩懸掛裝置質(zhì)量5.38t，首繩共4根，型號(hào)為50NAT6×36WS+FC-1770-ZS/SZ，總質(zhì)量44.64t。尾繩懸掛重1.41t，尾繩共2根，型號(hào)為PD8×4×19-196×31-1470，總質(zhì)量43t。井塔及井口沒(méi)有吊運(yùn)罐籠的設(shè)施，井棚內(nèi)的橋式起重機(jī)與井筒的最近距離為13m，井口起吊高度為12m。

1 方案選擇

因井口空間所限，為避免井口安裝絞車(chē)較多，造成絞車(chē)的鋼絲繩運(yùn)行路線交叉，給施工帶來(lái)混亂和安全隱患。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，決定在井塔上安裝2臺(tái)JSDB-16雙速絞車(chē)用于起吊，在井口安裝2臺(tái)JSDB-16雙速絞車(chē)用于起吊和1臺(tái)JSDB-13雙速絞車(chē)用于水平牽引。

在井塔防撞梁下安裝2臺(tái)32t4-4型滑輪組，井塔起吊絞車(chē)通過(guò)滑輪組吊運(yùn)罐籠。

在井棚橋式起重機(jī)和井筒之間設(shè)置2處吊裝點(diǎn)，在2處吊裝點(diǎn)下掛設(shè)2臺(tái)20t4-4型滑輪組，井口起吊絞車(chē)通過(guò)滑輪組吊運(yùn)罐籠。起吊設(shè)施具體布置位置如圖1所示。

圖1 起吊設(shè)施布置圖

起吊設(shè)施布置及編號(hào)：井塔雙速絞車(chē)—— 1#車(chē)和2#車(chē)，井口回柱絞車(chē)—— 3#車(chē)，井口雙速絞車(chē)——4#車(chē)和5#車(chē)，井棚雙梁橋式起重機(jī)—— 6#車(chē)。

2 相關(guān)數(shù)據(jù)驗(yàn)算

2.1 吊運(yùn)罐籠鋼絲繩扣計(jì)算

2.1.1 雙絞車(chē)吊罐

吊裝最大質(zhì)量為Q=22.8t，采用雙繩4點(diǎn)起吊。繩扣數(shù)量n取4，安全系數(shù)取6，不平衡系數(shù)K1取1.25，動(dòng)載荷系數(shù)K2取1.2，鋼絲繩扣夾角取60°。繩扣受力形式如圖2所示。計(jì)算所需鋼絲繩扣的最小破斷力F如公式（1）所示[1]。

圖2 繩扣受力分析圖

2.1.2 單絞車(chē)吊罐

當(dāng)?shù)踹\(yùn)罐籠時(shí)，可能出現(xiàn)單側(cè)繩扣受力情況。計(jì)算所需鋼絲繩扣的最小破斷力如公式（2）所示。

式中：Q=15.74t，n=2，K2=1.2，得F=66t。

查表得6×19+FC-36-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為86.7t。因此選用直徑不小于36mm鋼絲繩扣吊運(yùn)罐籠。

2.1.3 掛設(shè)滑輪組鋼絲繩扣計(jì)算

吊裝最大質(zhì)量為Q1=22.8t，鋼絲繩等機(jī)具質(zhì)量為Q2=1t，在吊運(yùn)罐籠過(guò)程中，可能出現(xiàn)單臺(tái)絞車(chē)受力情況，繩扣數(shù)量n取4，安全系數(shù)取6，動(dòng)載荷系數(shù)K2=1.2，計(jì)算所需鋼絲繩扣的最小破斷力如公式（3）所示。

式中：Q=Q1+Q2=23.8t，得F=23.8÷4×1.2×6=43t。

查表得6×19+FC-28-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為52.4t。因此選用直徑不小于28mm鋼絲繩扣來(lái)掛設(shè)滑輪組。

2.1.4 吊運(yùn)罐籠的絞車(chē)及鋼絲繩計(jì)算

通過(guò)2臺(tái)滑輪組（4-4）來(lái)起吊罐籠，在吊運(yùn)罐籠過(guò)程中，可能出現(xiàn)單臺(tái)絞車(chē)受力情況，此時(shí)吊裝最大質(zhì)量Q取15.74t，動(dòng)載荷系數(shù)K2取1.2，安全系數(shù)取6，繩子數(shù)量n=8。按此情況計(jì)算所需絞車(chē)鋼絲繩最小破斷力如公式（4）所示。

查表得6×19+FC-18-1670鋼絲繩最小破斷拉力總和為21.7t。因此施工時(shí)選用直徑不小于18mm鋼絲繩作為絞車(chē)鋼絲繩。

單繩承受的最大力如公式（5）所示。

絞車(chē)均滿足使用要求。

2.1.5 掛設(shè)滑輪組鋼梁強(qiáng)度驗(yàn)算

起吊罐籠質(zhì)量為P=22.8t=223440N，每個(gè)滑輪組選用1根40b工字鋼作為承重鋼梁，鋼梁最大座間距L=2.6m，工字鋼許用應(yīng)力[σ]為160MPa，查表I40b工字鋼抗彎截面系數(shù)[2]Wx=1140cm3。鋼梁受力形式如圖3所示，按單臺(tái)滑輪組受力時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算[3]，如公式（6）、公式（7）所示。

圖3 鋼梁受力分析圖

滿足要求。

3 實(shí)施方案

3.1 拆除井口所有影響罐籠進(jìn)出通道的設(shè)施

例如井口出車(chē)側(cè)的安全門(mén)、平臺(tái)、罐道尖、四角道等。

3.2 更換主罐

在井塔防撞梁上方，副罐首繩兩側(cè)鋪設(shè)2根I40b工字鋼，工字鋼緊貼首繩放置。在工字鋼上面安裝TSQ-30鎖繩器，將首繩鎖住固定。將主罐首繩懸掛裝置的油缸打壓，預(yù)留150mm到極限位置，將主罐底部停在井口上方7m位置。

3.3 全部放平井口托罐梁

在托罐梁上方，主罐2根扁尾繩兩側(cè)安裝2根4m長(zhǎng)32b工字鋼，工字鋼上放置4根500mm長(zhǎng)12#礦用工字鋼。在礦用工字鋼上，每根尾繩兩側(cè)安裝7副板卡，7副板卡依次緊貼在一起，板卡螺栓選用8.8級(jí)M30×200mm，螺栓緊固力力矩不小于1250N·m。利用7副板卡將尾繩鎖在井口鋼梁上。

3.4 懸掛裝置油缸卸壓

將主罐頂部懸掛裝置油缸卸壓，使井口鎖繩梁上方的尾繩松弛、彎曲、不受力，兩根尾繩質(zhì)量全部落在井口鎖繩梁上。

3.5 拆除主罐尾繩懸掛裝置

在井口2m、3m、4mm高的套架梁上鋪設(shè)4塊跳板，將原尾繩板卡按從下到上順序拆除5副。在下層罐內(nèi)放置2個(gè)起吊架，并掛設(shè)2臺(tái)2t手拉葫蘆，通過(guò)2根Φ16mm鋼絲繩扣分別與尾繩環(huán)連接，操作手拉葫蘆，將尾繩環(huán)稍微上提，使尾繩環(huán)與罐籠之間的連接板不受力，拆除罐籠與尾繩環(huán)的連接銷(xiāo)軸。松罐內(nèi)2臺(tái)手拉葫蘆，將尾繩環(huán)落在井口地面上。將井塔2臺(tái)起吊絞車(chē)通過(guò)滑輪組連接到罐籠吊點(diǎn)，上提絞車(chē)使其受力。拆除首繩懸掛裝置與罐籠的銷(xiāo)軸。

3.6 吊運(yùn)舊罐籠出井筒

吊運(yùn)舊罐籠出井筒步驟如下。1）指揮1#車(chē)、2#車(chē)下放罐籠約2m左右停車(chē)（罐頂?shù)陀?層樓板）。將4#車(chē)連接到罐頂T板南側(cè)銷(xiāo)軸孔內(nèi)，上提4#車(chē)，下放1#車(chē)、2#車(chē)。將罐籠向井筒出車(chē)側(cè)方向運(yùn)動(dòng)。2）當(dāng)罐籠向外行走至極限位置時(shí)，將3#車(chē)通過(guò)Φ18mm鋼絲繩扣連接到罐籠底部。上提3#車(chē)，使其受力。3）將5#車(chē)連接到罐頂T板北側(cè)銷(xiāo)軸孔內(nèi)，上提5#車(chē)，使其受力。摘掉1#車(chē)連接繩扣，下放2#車(chē)，同時(shí)上提3#車(chē)、4#車(chē)、5#車(chē)，當(dāng)2#車(chē)不受力時(shí)，摘掉2#車(chē)連接繩扣。該過(guò)程中要保證罐籠頂部與臨時(shí)尾繩板卡之間有足夠的安全距離。4）上提3#車(chē)、5#車(chē)，同時(shí)下放4#車(chē)，使罐籠徹底離開(kāi)井筒。5）將平板車(chē)運(yùn)送至罐籠下方。下放4#車(chē)、5#車(chē)，將罐籠落在平板車(chē)上。6）在井口將舊罐籠解體。上提3#車(chē)，將罐籠下半部向出車(chē)側(cè)方向運(yùn)動(dòng)。7）下放4#車(chē)、5#車(chē)，將罐籠上半部落在另一臺(tái)平板車(chē)上并運(yùn)走。舊罐籠吊運(yùn)過(guò)程如圖4所示。

圖4 罐籠吊運(yùn)過(guò)程

3.6.1 新罐籠吊運(yùn)

新罐籠吊運(yùn)步驟如下。1）用6#車(chē)鉤頭通過(guò)40t鏈子和2個(gè)25t卡環(huán)連接到新罐籠T板，將新罐籠吊起，向北側(cè)方向行走至極限位置，落在準(zhǔn)備好的平板車(chē)上。2）將4#車(chē)連接到罐籠頂部T板北側(cè)銷(xiāo)軸孔，使其受力。將6#車(chē)改吊到罐籠南側(cè)中部吊點(diǎn)，保持4#車(chē)、6#車(chē)微受力。將3#車(chē)連接在罐籠南側(cè)底部，上提4#車(chē)，下放6#車(chē)，并始終保持3#車(chē)微受力，將罐籠向北側(cè)移動(dòng)，當(dāng)罐籠T板到達(dá)4#車(chē)滑輪組下方時(shí)停止。3）將4#車(chē)改吊到罐籠頂部T板南側(cè)銷(xiāo)軸孔，使其受力。將5#車(chē)連接到罐籠頂部T板北側(cè)銷(xiāo)軸孔，摘掉6#車(chē)連接繩扣。4）上提4#車(chē)、5#車(chē)，將平板車(chē)運(yùn)走。上提5#車(chē)，下放3#車(chē)、4#車(chē)，將罐籠向井筒方向移動(dòng)。5）將2#車(chē)滑輪組通過(guò)Φ36mm鋼絲繩扣掛設(shè)到罐頂北側(cè)吊點(diǎn)位置，上提2#車(chē)、5#車(chē)，下放3#車(chē)、4#車(chē)，將罐籠向井筒方向移動(dòng)。6）當(dāng)罐籠頂部到達(dá)5#車(chē)滑輪組下方時(shí)，將4#車(chē)改吊到罐籠頂部南側(cè)吊點(diǎn)，使其受力。摘掉5#車(chē)連接繩扣。7）將1#車(chē)滑輪組通過(guò)Φ36mm鋼絲繩扣掛設(shè)到罐籠頂部南側(cè)吊點(diǎn)。上提2#車(chē)，下放3#車(chē)、4#車(chē)，將罐籠向井筒方向移動(dòng)，同時(shí)保證罐籠與尾繩之間的安全距離。8）當(dāng)1#車(chē)滑輪組起吊角度合適并能夠受力時(shí)，上提1#車(chē)、2#車(chē)，保持3#車(chē)、4#車(chē)受力，繼續(xù)向井筒內(nèi)吊運(yùn)罐籠。當(dāng)罐籠底部高過(guò)尾繩臨時(shí)板卡時(shí)，下放3#車(chē)、4#車(chē)，3#車(chē)、4#車(chē)不受力，停車(chē)摘掉3#車(chē)、4#車(chē)連接繩扣。9）操作1#車(chē)、2#車(chē)，使罐籠直立于井筒內(nèi)。同時(shí)上提1#車(chē)、2#車(chē)，將罐籠吊到安裝位置。

3.6.2 安裝首尾繩懸掛裝置

施工人員在罐籠底部破開(kāi)2個(gè)150×150mm的方孔，在下層罐內(nèi)放置2個(gè)起吊架，并掛設(shè)2臺(tái)2t手拉葫蘆，通過(guò)Φ16mm鋼絲繩扣吊住尾繩環(huán)，罐底和套架梁下手拉葫蘆配合將尾繩環(huán)吊到罐籠正下方，同時(shí)調(diào)整尾繩環(huán)和連接板的位置，將銷(xiāo)軸、止退銷(xiāo)、止退墊安裝到位。尾繩懸掛裝置安裝完成后，上提罐籠到原位置，安裝首繩懸掛與罐籠連接銷(xiāo)軸。利用尼龍繩將尾繩頭穿過(guò)尾繩環(huán)恢復(fù)到原位置，將原尾繩板卡恢復(fù)安裝就位。將首繩懸掛裝置打壓，當(dāng)鎖尾繩梁上方的尾繩已經(jīng)拉直且受力、板卡不受力時(shí)停止打壓。拆除井口鎖尾繩的板卡和鋼梁，拆除井塔鎖首繩的鎖繩器和鋼梁。

安裝主罐的滾輪罐耳同樣方法更換副罐。

3.6.3 恢復(fù)到原位置

將井口出車(chē)側(cè)的安全門(mén)及滑道、平臺(tái)、罐道尖、四角道等設(shè)施恢復(fù)到原位置。

4 總結(jié)

該工程關(guān)鍵點(diǎn)在于如何保證施工的安全和工期。該方案在吊運(yùn)罐籠過(guò)程中，罐籠上方采用4個(gè)吊點(diǎn)連接，且當(dāng)計(jì)算設(shè)施強(qiáng)度時(shí)，是按照單臺(tái)絞車(chē)出現(xiàn)失效情況考慮的，最大程度杜絕此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。使用的滑輪組、鋼梁、鋼絲繩扣、絞車(chē)等設(shè)施強(qiáng)度都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)密的計(jì)算，完全滿足施工要求。該工程采用3班24h連續(xù)作業(yè)，原計(jì)劃施工工期為8天。采用了上述的施工工藝后，實(shí)際施工工期只用了7天，提前1天將罐籠交予礦方運(yùn)行生產(chǎn)。通過(guò)該方案，該次施工圓滿的完成了罐籠更換工程。不僅保障了作業(yè)的安全，還縮短了施工工期，提高了施工效率，得到了礦方的認(rèn)可與好評(píng)。經(jīng)過(guò)這次施工實(shí)踐，采用多臺(tái)絞車(chē)吊運(yùn)這種又高又重的罐籠方案，取得了優(yōu)異的成績(jī)，具有很大的推廣價(jià)值。