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(duì)井架安裝工藝的不斷完善，總結(jié)出一套成熟的箱型鋼井架安裝關(guān)鍵技術(shù)，具有一定的推廣價(jià)值。文章對(duì)特大型箱型鋼井架安裝關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：箱型鋼井架；井架安裝；關(guān)鍵技術(shù)；礦井系統(tǒng)；提升系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD541 文章編號(hào)：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(duì)特大型箱型鋼井架安裝采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研討與改進(jìn)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(shè)、穩(wěn)車布置、纏鋼絲繩→桅桿豎立（穿滑車?yán)K）→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(guān)鍵技術(shù)研討與改進(jìn)

3.1 井架地面預(yù)組裝技術(shù)

采用地面預(yù)組裝技術(shù)，將構(gòu)件在施工現(xiàn)場起吊位置預(yù)組裝成一體，經(jīng)驗(yàn)收合格后，將井架構(gòu)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(gè)起吊單元；利用空中散裝法完成井架安裝時(shí)，采用地面預(yù)組裝技術(shù)來保證空中對(duì)接質(zhì)量。

3.2 井架整體平移技術(shù)

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(zhuǎn)技術(shù)

3.3.1 折頁的設(shè)計(jì)與定位在井架安裝中，起到至關(guān)重要的作用，折頁的強(qiáng)度影響著井架起吊的安全，折頁的定位（標(biāo)高與角度）影響到井架安裝的幾何尺寸。

3.3.2 折頁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)井架受力情況，采取不同的形式。對(duì)于特大型鋼井架活動(dòng)折頁建議設(shè)計(jì)為帶溝槽的形式，同時(shí)折頁的材質(zhì)應(yīng)與主斜架的材質(zhì)一致，焊條的選型及焊機(jī)/加強(qiáng)板的布置應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行。

3.3.3 折頁的受力按主斜架抬頭時(shí)/副斜架采用滑動(dòng)提升快就位時(shí)/副斜架采用大翻轉(zhuǎn)法剛抬頭時(shí)等臨界狀況下的最大受力設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)活動(dòng)折頁時(shí)，應(yīng)綜合考慮主斜架箱體的高度及基礎(chǔ)的大小，同時(shí)要考慮固定折頁與基礎(chǔ)預(yù)埋板的焊接，一般銷軸中心線與預(yù)埋板之間宜為220～350mm，預(yù)埋件基礎(chǔ)部分建議做成凸臺(tái)型式。

3.3.5 活動(dòng)折頁與箱體焊接時(shí)，應(yīng)保證折頁與箱體垂直，對(duì)于大型井架建議先將活動(dòng)折頁與箱體焊接后，再在折頁兩側(cè)加腹板和筋板，同時(shí)在箱體內(nèi)部活動(dòng)折頁的受力部位應(yīng)采取合適的方式進(jìn)行加固（方鋼/鋼管）。

3.3.6 應(yīng)校核活動(dòng)折頁的平行度，同時(shí)嚴(yán)格保證兩軸心線的標(biāo)高及同軸度，以保證在主斜架起吊到位后在設(shè)計(jì)位置。

3.3.7 固定折頁焊接定位時(shí)，在核對(duì)活動(dòng)折頁的位置尺寸無問題后，應(yīng)將固定折頁外側(cè)板與活動(dòng)折頁貼實(shí)，內(nèi)側(cè)板與活動(dòng)折頁留一定的間隙（一般為10mm），考慮到主斜架在起吊時(shí)，腿部有向外水平的推力作用，銷軸宜從內(nèi)側(cè)往外側(cè)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(zhuǎn)技術(shù)和手拉葫蘆輔助配合，能安全快速地完成構(gòu)件的定位。

3.4 桅桿站位選擇與基礎(chǔ)處理關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 桅桿站位選擇應(yīng)綜合考慮主提升力的大小，桅桿底部受力與基礎(chǔ)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(yīng)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(diǎn)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(yīng)力。

3.4.3 選擇桅桿站位時(shí)，應(yīng)考慮桅桿底部離凍結(jié)圈的距離，盡量遠(yuǎn)離凍結(jié)圈，有必要時(shí)，要考慮凍結(jié)圈的側(cè)向受力而進(jìn)行加固。

3.4.4 雙桅桿的站位應(yīng)沿井架中心線對(duì)稱布置，同時(shí)兩副桅桿的間距應(yīng)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(shí)，應(yīng)保證桅桿處于垂直狀態(tài)，至主斜架快到位時(shí)，根據(jù)具體情況，可適當(dāng)進(jìn)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(chǔ)處理應(yīng)注意如下五個(gè)問題：（1）應(yīng)挖至老土后，用3∶7石灰土分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高；（2）石灰土上平面應(yīng)放置通長工字鋼底板，工字鋼底板與鋼板之間應(yīng)加墊道木；（3）道木與底鋼板之間可用細(xì)砂或軟土襯平；（4）道木間用扒釘扒牢，考慮到桅桿豎立時(shí)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(dòng)；（5）若采用混凝土基礎(chǔ)，應(yīng)在混凝土基礎(chǔ)上平面與鋼構(gòu)件之間加墊道木，不能直接將鋼構(gòu)件放置在混凝土基礎(chǔ)上。

3.5 混凝土大地錨關(guān)鍵技術(shù)

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(qiáng)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(qiáng)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(shè)預(yù)埋件，鋼性吊耳受力部位從地錨側(cè)面預(yù)留，地錨上表面預(yù)留預(yù)埋件，將若干臺(tái)主牽穩(wěn)車固定在混凝土地錨的上平面預(yù)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(duì)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(shí)，桅桿的主牽力最大，由于錨樁及穩(wěn)車的局部受力有變動(dòng)趨勢，造成桅桿在起吊主斜架時(shí)抱桿不垂直，且造成兩側(cè)纜風(fēng)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(diǎn)鋼性吊耳水平布置技術(shù)

3.6.1 在桅桿頭部對(duì)稱設(shè)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(zhuǎn)；若桅桿需要仰桿，直接同步收緊主牽繩，專用夾具及時(shí)調(diào)整角度，桅桿受力均勻。

3.6.2 主斜架的吊耳采用多吊點(diǎn)鋼性吊耳水平布置，吊耳布置在天輪平臺(tái)梁有筋板的位置處，同時(shí)，對(duì)大噸位的起吊吊耳進(jìn)行內(nèi)外加固，吊耳水平方向布置具有如下優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng)：（1）井架受力計(jì)算時(shí)，計(jì)算更準(zhǔn)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(fù)式滑車之間應(yīng)設(shè)置平衡吊耳，平衡吊耳掛三星板，三星板對(duì)稱布置2只單柄導(dǎo)向滑車；（3）吊耳的材質(zhì)應(yīng)與井架母材一致，吊耳與箱體內(nèi)側(cè)筋板的主焊縫強(qiáng)度應(yīng)足夠，平焊縫盡量少，平焊不能多焊，否則吊耳的關(guān)鍵受力部位因焊接導(dǎo)致吊耳材質(zhì)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(dǎo)致吊耳與井架箱體處斷裂，吊耳盡可能多點(diǎn)布置。

3.7 復(fù)式平衡及穿繩技術(shù)

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(shè)置平衡吊耳，同時(shí)在主牽混凝土地錨處兩主牽系統(tǒng)之間也設(shè)置平衡吊耳，平衡吊耳處掛設(shè)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(shí)調(diào)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(shù)。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(fù)責(zé)，小繩穿渡足夠數(shù)量的滑輪后，繩頭一端上調(diào)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(dòng)調(diào)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(shù)優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)注意的問題：（1）穿繩引渡技術(shù)的采用大大減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，安全可靠性高；（2）小繩與大繩的綁扎應(yīng)牢靠，繩頭應(yīng)做細(xì)部處理，繩頭過滑輪時(shí)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)停車處理；（3）地面穿繩采用小鋼絲繩引渡技術(shù)，小鋼絲繩直徑及調(diào)度絞車的選擇應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，且抱桿頭部及其絆腿應(yīng)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(yīng)拉到一邊留住，以防繩頭連接時(shí)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(shí)空中調(diào)繩過程中兩副桅桿受力不一致。

3.8 空中對(duì)接工藝技術(shù)（空中合攏技術(shù)）

3.8.1 主斜架的吊裝一般利用桅桿采用半翻轉(zhuǎn)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(dòng)提升法與主斜架合攏、找正、焊接。主、副斜架在空中對(duì)接時(shí)，綜合利用桅桿的主牽系統(tǒng)調(diào)整主斜架的傾角，副斜架兩側(cè)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(duì)接、合攏工作?？罩泻蠑n應(yīng)注意以下問題：（1）主、副斜架吊耳的設(shè)置應(yīng)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(shí)，主斜架底部靠近折頁側(cè)不應(yīng)設(shè)置墊鐵；（3）合攏過程中，副斜架的后留系統(tǒng)應(yīng)留住副斜架腿部且落實(shí)在墊鐵上，穿上地腳螺栓，以防止在對(duì)接過程中，副斜架嚴(yán)重偏離基礎(chǔ)而出現(xiàn)意外。

3.8.2 副斜架吊裝若采用大翻轉(zhuǎn)法工藝，主、副斜架空中對(duì)接工藝應(yīng)注意以下問題：（1）副斜架頭部應(yīng)設(shè)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(diào)整進(jìn)行空中合攏，調(diào)整好接頭錯(cuò)口后，再進(jìn)行空中焊接；（2）地面組裝時(shí)，應(yīng)保證空中合攏部位的開檔及相對(duì)中心線的尺寸一致，以保證空中合攏尺寸。

3.8.3 技改項(xiàng)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(shí)現(xiàn)，此井架的組裝采用地面預(yù)組裝技術(shù)，分片組焊成一體，利用空中對(duì)接技術(shù)將井架在空中散裝成一體。

3.9 計(jì)算機(jī)輔助模擬技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在方案設(shè)計(jì)中可以節(jié)省大量的時(shí)間，直接顯示出有關(guān)計(jì)算的力矩及滑車的安全距離，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以校核折頁的角度及標(biāo)高是否正確，構(gòu)件的尺寸是否合理，通過sketchup軟件可以模擬構(gòu)件在空中的具體情況，從而確定設(shè)計(jì)是否正確、方便、高效、實(shí)用，尤其在散裝法吊裝井架中更顯示出其優(yōu)越性。

4 結(jié)語

特大型箱型井架安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除采用以上關(guān)鍵技術(shù)外，還涉及雙抱桿的豎立與拆放、機(jī)具選型、井架組裝方法等關(guān)鍵技術(shù)，在此不再贅述，根據(jù)現(xiàn)場不同的條件，采用不同的關(guān)鍵技術(shù)和方法，力求方案科學(xué)合理、工藝先進(jìn)、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(shè)集團(tuán)機(jī)電安裝工程有限責(zé)任公司總工程師，機(jī)電高級(jí)工程師。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）