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赤峪煤矿北进风井临时改绞施工组织设计

山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿

中煤第三建设（集团）有限公司二十九工程处

二0一0年十二月十二日

管内穿线安装施工工艺山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿

北进风井临时改绞施工组织设计

中煤第三建设（集团）有限公司二十九工程处

二0一0年十月二十三日

山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿位于革命老区吕梁地区文水县境内，矿井工业场地在文水县县城西侧约2.0km处，文水县县城西距吕梁市约113km，东距祁县约30km，东北距山西省省会太原市约76km，南距同蒲铁路东观编组站约46km。307国道及夏（家营）—汾（阳）高速公路从本勘探区东侧通过，文水县至各乡村均有简易公路相通，交通便利。

目前，北进风井即将落底，根据赤峪煤矿建井综合规划，为保障井下二期井巷工程安全、快捷、高效地施工，，在风立井筒到底后，对风立井进行临时改绞装备。将立井提升方式由吊桶提升改变为箕斗提升，并根据施工需求在井上口安设溜煤槽、钢性套架及曲轨卸载装置。井下马头门设置金属煤仓、导向装置和自动卸载装置、井下设稳绳生根平台。井筒内设有钢丝绳罐道、通讯及信号电缆，以满足井下二期工程的施工需要。

1.2二期工程临时矿建措施工程

考虑井下二期工程前期动力、排水、运输、提升及排矸方便，风井井井筒到底后，需增加井下临时装载硐室、清理撒煤斜巷及井底蓄水仓等措施工程。

第二章施工准备及场地布置

施工准备工作主要包括技术准备、工程准备、器材设备准备、劳动力准备和对外协作工作，具体内容为：

1、组织改绞装备人员与设备进场、形成生活服务系统及二期临时措施工程。

2、编制临时改绞施工安全技术措施。

3、二期措施工程施工，落实改绞所需装备、设备、线缆、风筒及非标加工件。

4、落实施工设备和物资供应，按劳动力需用计划，组织施工人员进场。组织所有拟参与改绞施工人员贯彻施工组织设计精神，熟悉图纸，技术人员进行安全、技术交底。。

5、平整好井口四周场地，以利进料。

6、严格按照设计图纸、设备清单，检查材料、外购件及设备的到货情况，并分类排放整齐。

7、按照图纸清单，清点到场加工件的数量、规格及型号，按要求把各类加工件运至井口附近，根据改绞装备关系做好分中、号眼等工作，并按图纸校核尺寸，试组装，做标志。

8、获得井筒内部情况资料，了解井筒内设施布置情况，完成井筒实测定位及井筒竖直度检测工作，检测测量放线点。

9、按照施工要求准备好施工机具、吊索、吊具及辅助材料、布置消防器材。

10、检修悬吊稳车、井口起吊小绞车，更换小绞车提升钢丝绳及滑车、固定绳。

11、由测量给出天轮平台、二台、封口盘、井下出车平台的十字中心线以及标高点。

12、所有施工设备机具在使用前做一次全面检查，严禁带病工作。

13、落实施工措施，准备固定保险带生根点。

14、清理吊盘及马头门两侧杂物。

1、在工广内布置的临时建筑尽量避开拟建的永久建筑位置或在使用时间上与拟建永久建筑的施工时间错开。

2、临时建筑的布置要符合施工工艺流程的要求，做到合理布置。临时工业建筑、为井口服务的设施布置在井口周围。动力设施靠近负荷中心，木材、钢筋、机修加工厂房，靠近器材仓库和堆放场地。建筑施工器材要便于运输。

3、符合环境保护、劳动保护、防火要求。

4、合理充分利用土地。

第三章临时改绞装备方案

3.1.1提升系统装备方案

3.1.2通风系统装备方案

3.1.3通讯、信号系统装备方案

3.1.4翻矸系统装备方案

北进风井设置独立的翻矸系统：北进风井井口安设刮板输送机及胶带输送机进行转载。

3.2改绞应具备的条件

根据北进风井井筒提升装备方案及所选用主提升绞车提升速度。按照《煤矿安全规程》关于立井提升装置的过卷高度和过放距离的相关规定，并综合考虑井下箕斗装载装置、防撞梁，罐道绳（制动绳）拉紧装置梁的安设及清理撒煤临时措施斜巷施工等诸因素，北进风井井底水窝深度必须延伸到不少于26m。

1、根据矿方有关二期工程施工的相关要求。

2、井筒组织设计及平巷施工设计，确保安全和施工质量的前提下，科学合理地施工。

3、积极采用先进技术和经验，合理安排工期，组织平行作业，交叉作业，加快改绞进度。

4、充分利用现有的设备和材料，减小改绞投资。

1、《赤峪煤矿北进、回风井区二期矿建工程施工组织设计》。

2、赤峪煤矿北进、回风井区工广施工设备平面布置图及井筒施工图

3、《煤矿安全规程》（2010版）。

4、《建井工程手册》、《凿井工程图册》及煤炭行业标准规定。

5、《煤矿安装工程质量检验评定标准》。

6、《矿山井巷工程施工及验收规范》。

7、《特种设备安全监察条例》

第四章主要装备系统选型及校核

4.1北进风井提升方案

4.1.1北风井提升系统及附件选型

1、井口标高至装载位置垂深按+714m，至天轮平台高28.57m。

钢丝绳的最大悬垂高度H0=714+28.57=742.57m。

2、箕斗载重量Q1=K•Vg•rg=0.75×6.6×1500=7425kg

3、钢丝绳终端载荷按箕斗、煤矸总重量和计算

Q终=Q煤矸+Q箕斗+Q坠=7425+4300=11725kg

PS=5.63kg/m，其破断拉力Qd=837×1.283×103=1073871N

m物=Qd/[g（Q终+HO·PS）]

=1073871/[9.81×（11725+5.63×742.57）]

=6.8＞6.5满足要求。

注明由以上验算结果得知：箕斗装载最大重量不得≥7425kg。

Fj=(Q终+HO•PS)×9.81

=(11725+5.63×742.57)×9.81

=156034.6139N＜170000N满足要求。

FC=(Q煤矸+HO•PS)×9.81

=(7425＋5.63×742.57)×9.81

=113851.6139N＜115000N满足要求

3）提升绞车拖动电机验算

P=[(KQVm)/(102ηc)]•ρC

=[（1.18×7425×6）/（102×0.85）]×1.3

=788.2KW＜800KW满足要求

6、箕斗提升速度参数计算

1、箕斗初加速度a0的确定，V0≤1.5m/s，卸载曲轨行程h0=2.35m

所以a0≤1.52/（2×2.35）=0.48m/s2

2、主加速度a1的确定

1）煤矿安全规程规定：立井升降物料的加、减速度不得大于1.2m/s2

2）按充分利用电动机的过载能力及减速器允许的输出轴的最大力矩计算，

（1）提升系统变位质量计算

∑m=Q+2Qc+2LpPk+2Gt+Gj+Gd

=7425+2×4300+2×950×6.24+2×613.5+26800+23799=78103.4Kg

（2）提升加速度的确定

A、按充分利用电动机的过载能力计算

Fp=0.85λFc=0.85×1.8×103×800×0.8/5.3=184754.72N

B、按减速器允许的输出轴的最大力矩确定

D、由以上验算取a1=0.75m/s2

2、减速度a3的确定减速采用机械制动方式，取a3=a1=0.75m/s2

1）卸载曲轨中初加速时间t0=V0/a0=1.5/0.48=3.13s

主加速段路程h1=(Vm＋V0)×t1/2=(5.3＋1.5)×5.07/2=17.24m

爬行段速度V4取0.5m/s2

主减速段路程h3=（Vm+V4）×t3/2=(5.3+0.5)×6.4/2=18.56m

4）行段距离取h4=5m

爬行时间t4=h4/V4=5/0.5=10s

5）闸停车时间t5=1s；h5不计

等速段时间t2=h2/Vm=407.96/5.3=76.97s

7）休止时间取θ=20s

8）提升循环时间Tx=t0＋t1+t2+t3+t4+t5+1+θ=121.63s

At=3600×Z×0.85×V/KTx=3600×0.85×6.6/（1.2×121.63）=138.37m3/h

2）按施工最高峰3个综掘工作面，每个工作面平均断面20m2，日均进尺20m计算。

需提升量Vj=20×18×1.8×3=2160m3；

每日纯提升煤矸共需要时间T=Vj÷At=2160÷138.37=15.61h；

富余检修及清理时间T余=8.39h满足要求；

经上述验算知：所选提升系统满足井下二期井巷3个综掘队每队平均月进尺600m的施工要求。

罐道稳绳的安全系数校验

1、罐道稳绳高度H0=704+31+25=760m

根据《煤矿安全规程》规定罐道钢丝绳的张紧力每百米不得小于10KN，每根罐道钢丝绳的最小刚性系数不得小于500N/m的规定。取Kmin=500N/m

则最小张紧力：F=H0/100×104

=760÷100×104

取Fmin=76000N

选择钢丝绳单位长度重量

=76000÷[9.81×﹙110×1770÷6÷9.81－760﹚]=3.04kg/m

钢丝绳每米绳重：PS=5.05㎏/m，钢丝绳破断拉力：Qd=711×1.283×105=912213N

2、钢丝绳安全系数校核

m＝Qd/(Fmax＋HO·PS)＝912213÷（87400+760×5.05×9.81）＝7.29>6

K＝4PS/ln(1+a)≥50

a＝（9.81×Ps×H0）/Fmin＝（9.81×5.05×760）÷76000＝0.4954

K＝4×5.05÷ln(1+0.4954)＝50.19>50满足要求

4.3提升天轮梁的选择验算

4.3.1天轮梁的载荷

1、按钢丝绳的断绳荷载进行计算

Sd＝K·Sg＝0.85×1247076＝1060014.6N。

Td＝S·COSα/2＝1060014.6×COS28°45＇33.84″/2＝464629.75N

Vd＝[S(1＋Sinα)＋9.81×Q轮]/2

＝[1060014.6×（1+Sin28°45＇33.84″）＋9.81×1814]/2＝793908.76N

2、按钢丝绳工作时的计算荷载

Tg＝S×COS28°45＇33.84″/2＝69278.67N；

Vg＝[S×(1＋Sin28°45＇33.84″＇)＋9.81×1814]/2＝125946.84N。

式中S＝158053.67N；

4.3.2天轮梁的内力计算

⑴支座反力计算（F图）

由ΣMB1＝0　3.5RA1－0.902Td－1.53Vd=0

得RA1=466793.27N。

由ΣMA1＝0　3.5RB1＋0.902Td－1.97Vd=0

得RB1=327115.5N。

由Σx=0得H1=464629.75N。

Qmax=RB1/103=466793.27KN。

　Nmax=464.630KN。

　Mmax=919.583KN·m。

作剪力图（Q图）和弯距图（M图），如上图。

⑴支座反力计算（F图）

由ΣMB2＝0　3.5RA2－0.902Tg－1.53Vg＝0

得RA2＝72910.86N。

由ΣMA2＝0　3.5RB2＋0.902Tg－1.97Vg＝0

得RB2＝53035.98N。

由Σx＝0得H2＝69278.67N

Q′max＝72.911KN。

　N′max＝69.279KN。

　M′max＝143.634KN·M。

选取高×宽×厚＝662mm×200mm×20mm的I66.2（I63b工字钢上下加焊δ16钢板，立筋筋板加焊δ16加强板）焊接工字钢。

4.3.2钢梁强度验算

A＝2bt＋δh0=2×20×3.8＋2×（66.2－2×3.8）＝269.2cm2

Ix＝[bh3－(b－δ)h03]/12

＝[20×66.23－(20－1.8)×（66.2－7.6）3]/12＝178330.295cm4

Wx＝2IX/h＝2×178330.295/66.2＝5387.62cm3

σ＝Mmax/CWX＋Nmax/CA

＝919.583×104/（0.9×5387.62）＋464.630×102/(0.9×269.2)

＝2088.27kg/cm2≤[σ]＝2100kg/cm2强度满足要求。

τ＝Qmax×S/（I×δ）Qmax=RB1/103=466793.27KN。

＝466793.27×3143.84/[9.81×（178330.295×2）]

＝419.43Kg/cm≤[τ]＝1250Kg/cm　满足要求。

S＝[bh2－(b－δ)h02]/8＝[20×66.22－(20－1.8)(66.2－7.6)2]/8＝3143.84cm3

按工作最大载荷计算的弯矩进行验算：

M′max＝143.634KN·M

ƒ/L＝5M′maxL/（48EIx）

＝5×141.49×104×3.5×102/（48×2.1×106×178330.295）

由以上计算得知：所选I66.2b焊接工字钢作为提升天轮梁可以满足使用满足要求。

4.4通讯、信号、照明及监控系统

北进风立井区地面各处照明就近取自各车间、各动力配电点动力电源，工广照明用高压汞灯，室内采用防爆白炽灯或日光灯作光源。

北回风井井下临时变电所、泵房形成后，临时变电所及泵房内每15m内装设一盏防爆萤光灯；井底车场内每40m内装设一盏防爆萤光灯，其电源均取自泵房内4KVA的信号照明综合保护装置。

北进风立井提升系统分别安设DVR0804LB型电视监控装置各一套,井口、马头门、提升机房等处分别安设摄像仪，井口调度室及提升机房安设电视监控器。

4.5.1地面运输系统

北进风井设置独立的地面卸煤系统，具体位置按照矿方指定的区域进行设计，卸煤系统的施工在风井临时改绞后进行。在地面风井的井口北部沿东西方向布置刮板输送机转载，胶带输送机输送至煤矸架头。

第五章施工方案及劳动组织

北进风井井筒落底，在完成正常矿建设计的工程后，根据北进风井立井改绞的特点，施工至具备改绞条件。贯通，并形成井下各类生产辅助设施，随后进行北进风井的箕斗改绞装备、井上下装卸载系统装备、北进风井井口井架的密封及临时通风系统地安装施工。

北进风井改绞施工顺序及工期安排

形成井下前期临时排水系统。

井筒临时设施的拆除、升起吊盘，拆除井筒内杂物

吊盘下放到井下马头门合适位置，利用吊盘作操作平台安装临时金属煤仓。

利用吊盘下放，安装井下计量装置。

安装井下套架及导向装置。

安装井下稳绳生根平台。

井底拆除吊盘，稳车回收吊盘悬吊绳。

拆除地面封口盘，安装二期施工用封口盘

安装下放缓夺通讯、信号电缆并缓夺至合适位置。

安装井口套架及曲轨卸载装置。

拆除天轮平台，安装改绞天轮平台梁及天轮。

罐道梁及液压紧绳装置等；绞车重新上提升绳。

挂主副钩箕斗、调整罐道绳。

安装调整井上下口防过卷过放装置。

铺设井上、下平台铺板、安全栅栏、安全门等辅助系统设施。

上述各项工程施工期间平行作业地面胶带机转载系统安装。

本工程具体施工顺序如下：

1、形成井下前期临时排水系统。

2、井筒临时设施的拆除、升起吊盘，拆除井筒内杂物。

3、吊盘下放到井下马头门合适位置，利用吊盘作操作平台安装临时金属煤仓。

4、利用吊盘下放，安装井下计量装置。

5、安装井下套架及导向装置。

6、安装井下稳绳生根平台。

7、井底拆除吊盘，稳车回收吊盘悬吊绳。

8、拆除地面封口盘，安装二期施工用封口盘。

9、安装下放缓夺通讯、信号电缆并缓夺至合适位置。

10、安装井口套架及曲轨卸载装置。

11、安装上井口卸煤槽。

12、拆除天轮平台，安装改绞天轮平台梁及天轮。

13、罐道梁及液压紧绳装置等；绞车重新上提升绳。

14、挂主副钩箕斗、调整罐道绳。

15、安装调整井上下口防过卷过放装置。

16、铺设井上、下平台铺板、安全栅栏、安全门等辅助系统设施。

17、调试、验收、收尾。

5.3.2井下安装工程作业方式

井下施工时，采用矿建凿井吊盘为工作平台，自上而下安装金属煤仓、计量装置、导向套架及导向钢轨、井底稳绳生根平台。

5.3.3井筒安装测量方法

5.3.4井筒安装操作方法

根据安装图纸要求，施工各水平平台及套架钢梁梁窝或支架树脂锚杆眼孔，为减少号眼打眼的误差，号眼时利用托架样板进行，并控制好精度。固定托架锚杆眼为φ32×370mm。

风钻打眼完毕后，用压风将钻孔内的石沫吹净，之后先将树脂锚固剂放入钻孔，再将锚杆锚杆固定在钻孔内，锚杆安装时，搅拌必须充分，并推进到位，待锚固剂完全凝固后，进行托架安装，安装托架时要对托架本身进行抄平找正，保证主梁两端托架的高度偏差符合验收评定标准的规定，确保各梁的顺利就位。托架与井壁之间的间隙要用树脂胶泥封堵。

托架的安装应控制好以下几点：

树脂锚固剂的技术性能、型号、规格必须符合设计要求

锚杆的材质、规格必须符合设计要求。

锚杆安装锚固力符合验收设计标准。

固定在井壁上的托架必须紧贴井壁，充填密实。

托架支撑面的水平度3/1000.

同一根梁的两端托架水平支撑面应位于同一水平，其高差不大于5mm。

托架安装完毕，先进行主梁安装，安装梁时，用主提升绞车下放钢梁，并直接就位。

梁的安装应控制好以下几个方面

梁安装的水平度允许偏差应符合:1/1000

梁超平及梁与托架的连接还必须符合下列规定：

1)梁操平时，可在梁与托板间用不同厚度的防腐蚀铁垫板调整，点半尺寸应等于或大于梁（包括梁下连接板）与托架的接触尺寸，不得用零碎垫板，每组垫铁层数不得超过三层，并用螺栓或焊接方法固定。

a、采用焊接连接时GB／T 10801.2-2018标准下载，抄平找正后按设计要求进行焊接；

b、采用螺栓固定，且螺栓孔为长形孔时，孔上必须加盖大方垫圈，螺栓拧紧后梁与托架应点焊定位；

c、梁与托架连接螺栓，构件齐全，紧固可靠，螺栓使用双螺母。

煤仓安装完成后，将吊盘下放到合适位置安装计量平台，待计量平台安装完成后，开始安装计量装置上半部分，方法是用主提升绞车下放计量装置上半部分直接就位固定，计量装置上半部分安装完成后，下放吊盘到合适位置安装计量装置下半部分，方法与上半部分相同。

5、井下套架及方钢导向安装

利用吊盘，由上至下安装各导向平台梁，以上各平台梁安装完成后QB／T 5093.2-2017标准下载，即可安装套架其他梁及方钢导向。

6、防撞平台及稳绳生根（拉紧)平台安装

利用吊下放在合适位置安装两平台，以上工作完成后即可开始吊盘解体，并由马头门处运走，由北回风井打上来。同时将主钩两根稳绳临时生根在井底罐道绳拉紧梁上，保证吊桶能正常升降，利用原凿井稳车回收其余吊盘悬吊绳及稳绳。