二号井主井临时改绞施工组织设计方案说明书主提钢丝绳187 fc401960.docx
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二号井主井临时改绞施工组织设计方案说明书主提钢丝绳187fc401960
肥城矿业集团梁宝寺二号井
主井临时改绞
中煤三建
施工组织设计
中煤三建公司二十九工程处
二O一一年十一月
第一章工程概况1
第二章施工准备及场地布置3
第三章临时改绞装备方案5
第四章主要装备系统选型及校核7
第五章施工方案及劳动组织27
第六章施工质量及工期保证措施34
第七章施工技术要求及安全措施38
第八章改绞主要设备、装备及材料41
第九章文明施工、环境保护48
附图49
第一章工程概况
1.1简述
肥城矿业集团的梁宝寺二号井主井由中煤国际工程集团南京设计研究院设计，采用立井开拓方式。
主井井筒由中煤四十九处承建，井筒直径φ5.0m，井口标高+40.50m，井底临时车场标高为-1020m，实际提升距离1060.5m，井底为双侧马头门出车。
根据梁宝寺二号井建井综合规划，保障井下二期井巷工程安全高效地施工，在主井注浆完毕后，拟对其进行临时改绞装备，将提升方式由吊桶提升改变为双层二车非标临时罐笼提升，以满足井下二期巷道工程施工的提升需要。
根据《煤矿安全规程》要求，改绞后使用的提升绞车过放距离为6.588m，考虑二期排水及清淤等因素，井筒水窝深度应延深至不小于12m。
1.2二期工程临时矿建措施工程
考虑井下二期工程前期排水、运输、提升及排矸方便，井筒到底后，与副、风井短途贯通后，施工信号硐室、前期临时泵房等措施工程。
前期临时泵房规格为长×宽×高：
10×3.2×2.9；支护形式暂为锚网喷联合支护，具体支护形式根据现场实际确定，硐室特征见下表。
临时矿建措施工程技术参数
序
号
名称
岩石
硬度
系数
支护
方式
断面特征
锚杆特征与布置
硐室特征
净宽（m）
墙高（m）
拱高
（m）
直径与长度（mm）
间排距
（mm）
长度
（m）
支护
厚度
（mm）
1
信号室
4～6
锚网喷
2.0
1.0
1.0
22×1500
700×700
1.5
150
2
前期临时泵房
4～6
锚网喷
3.2
1.3
1.6
22×2600
700×700
10
150
1.3编制原则
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。
1.4编制依据
1、《梁宝寺二号井主井井筒施工组织设计》
2、梁宝寺二号井主井工广施工设备平面布置图及井筒施工图。
3、《煤矿安全规程》（2011版）。
4、《简明建井工程手册》、《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、《煤矿井巷工程施工规范》。
7、《特种设备安全监察条例》
8、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
9、《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-98
10、《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
11、《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91
第二章施工准备及场地布置
2.1施工准备期安排
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、管路及非标加工件。
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。
2.2永久（凿井）措施工程的利用与二期措施工程安排
为确保本工程施工的顺利按期进行，按照合理实用的原则，二期工程施工期间，除利用原凿井期间的临时设施外，尚需施工部分措施工程，共安排2018（900）m2详见下表。
2.3场地布置
2.3.1布置原则
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。
2.3.2场地布置
场地布置项目部根据现场实际情况和施工需要进行生产和生活措施的布置。
二期临时措施工程特征表表2-1
序号
名称
面积（m2）
结构类型
位置
需用时间
备注
1
井口房
350
砖混、钢结构
井口附近
二期施工
2
临时变电所
180
钢构架、彩板房
井口附近
二期施工
3
井口值班室
200
彩板房
井口附近
二期施工
4
电机车充电房
50
钢屋架、彩钢瓦
井口附近
二期施工
5
砂石场地
900
片石垫层200mm砼
井口附近
二期施工
6
搅拌站及水泥库
100
钢屋架、彩钢瓦
井口附近
二期施工
7
职工宿舍
900
彩板房
甲方指定
二期施工
8
更衣室
50
彩板房
甲方指定
二期施工
9
矿车修理间
48
彩板房
井口附近
二期施工
10
通风机房
30
彩板房
井口附近
二期施工
11
矿灯房
30
彩板房
井口附近
二期施工
12
机修厂
80
彩板房
井口附近
二期施工
合计
（900）
第三章临时改绞装备方案
3.1装备方案简述
3.1.1提升系统装备方案
改绞后，主井选用2JK-4.0/20E型主提升绞车,提升一对1.5t双层二车带防坠器非标金属罐笼进行提升，以满足二期工程施工需要。
每个罐笼装备BF-152型抓捕器一套；井上下口金属套架内分别安设二套FHT-1200/1200型缓冲托罐装置；上井口进出车平台安设滑板道，下井口进出车平台安设FZ-600型手动阻尼摇台；上下井口安设自制简易推车机；采用8根18×7+FC-40-1870钢丝绳作为罐道绳，LGS-20型液压拉紧装置固定；4根18×7-36-1870（左右各两根）钢丝绳作为制动绳。
井上下口安设□160×160×8方钢刚性罐道，作为罐笼在上下井口稳罐导向，井上下口安设信号连锁侧滑式安全栅门。
详见附图一《梁宝寺二号井主井井筒临时改绞布置总图》、附图二《梁宝寺二号井主井改绞系统图》。
3.1.2通风系统装备方案
主井临时改绞是与副、风井贯通后进行，因此主井通风采取在井下新鲜风流处安设局部风机，压入式通风，回风经风井井筒，具体通风系统由矿方统一安排。
3.1.3排水（通讯、信号）系统装备方案
临时改绞期间及二期前期利用井底水窝做临时水仓，采用125MD100×10卧泵二台（一台备用）。
主排水管采用φ159×4.5（6.5、8.5、10）无缝钢管二路，二期工程主排水设备选用四台125MD100×10型水泵排水（二用、一备、一检修，待临时变电所、泵房及水仓施工完毕后安装）。
3.1.4压风（供水）系统装备方案
井筒内安设一路φ159×4.5（6.5、8.5、10）无缝钢管作为压风管，压风管同时兼作应急备用排水管。
3.1.5供水系统
井筒内安设一路φ68×4供水管一路，同时在供水管上跟附MHY32-19×2×1.5通讯电缆和MHY32-1×7×1信号电缆各一路。
。
3.1.6电力系统装备方案
井筒内敷设两路MYJV42-6/10KV，3×120mm2高压电缆，井下设置临时变配电所。
3.1.7翻矸系统装备方案
翻矸系统采用1.5t矿车无动力前倾式平式翻矸架，自卸汽车排矸。
3.2改绞应具备的条件
1、井筒及水窝按图纸施工达到竣工要求。
另外，根据《煤矿安全规程》关于立井提升装置的过放距离要求，由插值法计算改绞后罐笼过放距离为6.588m，考虑防撞梁，罐道绳及制动绳拉紧装置梁的安装以及清淤排水等诸因素，井底水窝深度应保证不小于12m。
2、井下主井与副、风井贯通。
在东马头门6m处南侧施工前期临时泵房；并在同侧施工前期临时变电硐室；在东马头门北侧5m处设信号室。
第四章主要装备系统选型及校核
4.1提升系统及附件
使用2JK-4.0/20E型双滚筒绞车，结合Ⅴ井架悬吊1.5t双层二车非标铝合金罐笼，其提升能力为37.18m3/h，可满足主井区井下二、三期施工提升物料、人员及提升工作面煤矸的需要。
4.1.1提升绞车
提升机技术特征表4-1
提升机型号
滚筒
最大静张力
（KN）
最大静张力差
（KN）
减
速
比
绳速
（m/s）
选用电动机
个数
直径
（m）
宽度（m）
型号
功率
（KW）
转速
（r/min）
2JK-4.0/20E
2
4.0
1.9
180
125
20
6.1
YR1430-10
1250
593
4.1.2矿车
矿车采用MG1.7-6A型号1.5t箱式矿车,容积1.7m3；名义载重1.5t,最大载重量2.7t；自重718Kg,轨距600mm。
4.1.3罐笼
罐笼选用1.5t双层二车带防坠器非标铝合金罐笼,钢丝绳罐道，罐笼全高7500mm，净长2800mm，净宽1250mm，自重3500Kg（含防坠器），载人30人。
4.1.4提升天轮
D≥60d=60×40=2400mm，选型号为TSG-3000/46提升天轮。
4.2提升钢丝绳的选择
由于喷浆料容重远大于矸石容重，经估算采用双车下放喷浆料时，绞车的最大静张力及静张力差均无法满足安全需求，在此限定每次下放喷浆料只准下放一辆重车。
因此罐笼提升矿车最大载重量按提升双车矸石计算。
1、井口标高至井底车场轨面全深1060.5m，至天轮平台高29.5m。
钢丝绳的最大悬垂高度H0=1060.5+29.5=1090m。
2、矿车载重量计算
Q1=K•Vg•rg=0.9×1.7×1600=2448kg
式中：
K-装满系数0.8-0.9,取0.9；
Vg-矿车容积取1.7m3；
rg-矸石容重1600Kg/m3。
3、钢丝绳终端载荷按双车提矸，罐笼、矿车总重量和计算
Q终=2Q矸+2Q车+Q笼+Q坠=2×2448+2×718+3500=9832kg
式中：
Q矸-矿车载重量2448kg；
Q车-矿车重量718kg；
Q笼-罐笼自重3500kg（含防坠器）；
钢丝绳单位长度重量
PS=Q终/[110δb/ma-HO]=9832÷[110×1960÷（7.5×9.81）－1090]=5.3kg/m
由钢丝绳GB8918-2006标准中表14中：
试选18×7+FC-40-1960钢丝绳
PS=6.24kg/m，其破断拉力Qd=972×1.283×103=1247076N
4、安全系数m的校验
1）双车提升矸石时：
m物=Qd/[g（Q终+HOPS）]
=1247076/[9.81×（9832+6.24×1090）]
=7.64＞7.5满足要求。
2）混合提升，按上层提人（定员12人），下层提矸时
m人=Qd/（Q人+Q笼+HO•PS）
=1247076/[9.81×（75×12+2448+718+3500+6.24×1090）]
=8.84<9不满足要求。
不允许混合提升
3）双层提升人员时：
15×2人
m人=Qd/（Q人+Q笼+HO•PS）
=1247076/[9.81×（75×30+3500+6.24×1090）]
=10.12＞9满足要求。
4.3提升机强度的验算
4.3.1最大静张力验算
FJI=（2Q矸+2Q车+Q笼+HO•PS）·g
=（2×2448+2×718+3500+6.24×1090）×9.81
=163176.616N＜180000N满足要求
4.3.2最大静张力差验算
FC=（2Q矸+H1•PS）·g
=（2×2448＋2×718+6.24×1070）×9.81
=127616.328＜125000N不满足要求
另一罐笼配一空车时的最大静张力差为：
FC=（2Q矸+H1•PS）·g
=（2×2448＋718+6.24×1070）×9.81
=120572.748＜125000N满足要求
因此，一侧罐笼提升两辆载车时，另一罐笼必须装一空车皮配重。
4.3.3提升绞车拖动电机验算
P=[（KQVm）/（102ηc）]•ρC
=[（1.2×5614×6.1）/（102×0.85）]×1.3
=616.18KW＜1250KW满足要求
式中K-矿车提升阻力系数取1.2
Q-提升载荷Q=2Q矸+Q车=2×2448+718=5614kg
Vm-提升机最大提升速度；
Vm=6.1m/s
ηc-减速机效率取0.85；
ρC-动负荷系数1.3；
由以上验算结果知：
可以进行1.5t双层二车罐笼提升矸石、上层提人（定员12人）下层提矸或双层提人的提升方式；喷射砼干料下放时，每罐最多只可装载1辆重车及1辆空矿车。
其中：
一罐笼双层提升矸石或下放喷浆料时，另一罐笼至少必需配备1辆空矿车。
4.4提升钢丝绳内外偏角的验算
4.4.1钢丝绳的弦长
L=
=
=66.14m
在井架一侧与提升绞车对称的方向安设20t级地锚，采用两根18×7+FC-20-1870钢丝绳结合20t花篮螺栓对井架提升方向对侧进行牵引平衡。
4.4.2内偏角
α2=tg-1（S-a-2e）/2L
=tg-1（2000-100）/（66140×2）
=0049′22.47″＜1030´满足要求
4.4.3外偏角
α1=tg-1（2B+a-S-e-2d）/2L
=tg-1（1900×2+100-2000-235×2）/66140×2
=0037′9.72″<1030′满足要求
式中：
B-滚筒宽度1900mm
a-两滚筒内缘间距100mm；
S-两天轮之间距离2000mm；
L-钢丝绳的弦长66140mm；
e-提升绞车偏离提升中心线0mm；
d-制动盘距挡绳板间距235mm。
4.5提升能力验算
4.5.1电动机的选择
选取YR1430-10型电动机
Ne=1250KWNd=593rpmV=6KVGD2=1920㎏.m2λ=1.8
提升机实际运行速度：
Vmax=6.1m/s
4.5.2提升系统变位质量计算
提升系统变位重量∑G
∑m=Q+2Qc+2LpPk+2Gt+Gj+Gd
=4896+2×（3500+718×2）+2×1235×6.24+2×613.5+32426+48000=111833.8Kg
式中:
Q-提升重量4896Kg
Qc-容器重（3500+718×2）×2=9872Kg
Lp-钢丝绳总长度1235m
Gt-天轮变位重量613.5Kg
Gj-提升机的变位重量32426Kg
Gd-电机转子的变位重量（GD2）di2/Dj2=1920×202/42=48000㎏
4.5.3提升加速度的确定
1、主加速度a1的确定
1）煤矿安全规程规定：
立井罐笼升降人员的加、减速度不得大于0.75m/s2
2）按充分利用电动机的过载能力计算
a1≤[Fp-（KQ载+PkHt）]/∑m
=[250819.67-（1.15×5614+6.24×1090）×9.81]/111833.8=1.07m/s2
Fp-电动机启动时产生的平均力
Fp=0.85λFc=0.85×1.8×103×1250×0.8/6.1=250819.67N
Q载-绞车提升荷载Q载=2Q矸+Q车=5614㎏
K-系数取1.15
3）按减速器允许的输出轴的最大力矩确定
a1≤[Mmax-（KQ+PkHt）Rg]/（∑m＇Rg）
=[380×103-9.81×（1.2×5614+6.24×1090）×2]/（63833.8×2）
=0.94m/s2
Mmax-减速器轴输出端允许的最大力矩380000N·m
∑m＇-不包括电动机变位质量的提升系统变位质量
∑m＇=∑m-Gd=111833.8-48000=63833.8㎏
4）由以上验算取a1=0.65m/s2
2、减速度a3的确定
减速采用机械制动方式，取a3=a1=0.65m/s2
4.5.4速度图参数的计算
1、主加速段时间t1=（Vm-V0）/a1=（6.1-0）/0.65=9.38s
主加速段路程h1=Vm×t1/2=6.1×9.38/2=28.61m
2、减速段时间t3=（Vm-V4）/a3=（6.1-0.4）/0.65=8.77s
爬行段速度V4取0.4m/s
主减速段路程h3=（Vm+V4）×t3/2=（6.1+0.4）×8.77/2=28.5m
3、爬行段距离取h4=5m
爬行时间t4=h4/V4=5/0.4=12.5s
4、闸停车时间t5=1s，h5不计
5、等速段距离h2=H-（h4+h1+h3）=1060.5-（28.61+28.5+5）=998.39m
等速段时间t2=h2/Vm=998.39/6.1=163.67s
6、双层提矸休止时间取θ=50s
7、提升循环时间Tx=t1+t2+t3+t4+t5+θ=245.32s
8、速度曲线图
V（m/s）
a（m/s2）
a1
a3
a5
t（s）
t1
t2
t3
t4
t5
θ
h（m）
h1
h2
h3
h4
4.5.5提升能力计算
1、每小时提升能力
At=3600×2×0.9×V/KTx=3600×2×0.9×1.7/（1.2×245.32）=37.42m3/h
2、按施工最高峰4个炮掘工作面，每个工作面平均断面20m2，日均进尺4.5m，
需提升量Vj=20×4.5×4×1.8=648m3
每日提升矸石共需要时间T=Vj÷At=648÷37.42=17.32h
3、每日提人总时间
每次提人时间，最大班人数30×4=120人
T人=t1+t2+t3+t4+t5+θ人=195.32+20+（30-5）+2=242.32s
则需提升总时间T人总=T×（120/30）=969.28s
上井工人提升时间按下井工人时间一半考虑
T上=T总×50%=484.64s
上、下技管人员按上、下井工人时间20%计算
T技管=（969.28+484.64）×20%=290.78s
则每日提人总时间T人max=（969.28+484.64+290.78）×3=5234.11s=1.45h
4、运送其它材料时
根据《煤炭设计规范》罐笼进出平板车材料车，休止时间取80s
每次提升时T物=t1+t2+t3+t4+t5+θ物=195.32+80=275.32s
每日每班下物料8次（约数）
每日提物时间T总=T物×8×3=6607.68=1.84h
5、下炸药时
根据《煤矿设计规范》用罐笼运送煤矿需用炸药速度不得大于4m/s取等速V=4m/s
1）加速段t1′=Vm/a1=4/0.65=6.15S
h′=1×4×6.15/2=12.3m
2）减速段t3′=（4-0.4）/0.65=5.54s
h3′=（4+0.4）/2×5.54=12.19m
3）爬行段h4′=5m
t4′=5/0.4=12.5s
4）闸停车时间t5′=1s，h5不计。
5）等速段h2′=H-h1′-h3′-h4′-h5′=1060.5-12.3-12.19-5-0=1031.01m
t2′=1031.01/4=257.75s
6）提升休止时间取θ=120s
7）一次提升循环时间TX=t1′+t2′+t3′+t4′+t5′+θ=401.94s
8）按每日每班下放2次炸药计算
T炸药=401.94×2×3=2417.64S=0.67h
6、最大静作业时间T净=T人+T物+T炸药=1.45+1.84+0.67=3.96<5h
则总提升时间T总=T煤矸+T人+T物+T炸药=21.28<24h
富余检修时间T余=2.72h满足要求
经上述验算知：
所选提升系统满足井下二期井巷四个炮掘施工队月均进尺135m时提升运输要求。
4.6罐道钢丝绳选择
选型号18×7＋FC-40-1870（左右交各四根）八根钢丝绳做为罐道钢丝绳。
罐道绳上端固定在天轮平台罐道绳钢梁上，采用LGS-20液压紧绳器进行钢丝绳张紧，其下端固定在井下拉紧装置梁上，每根罐道绳的张紧力不小于11000N，罐道钢丝绳的安全系数不小于6。
罐道稳绳的安全系数校验
1、罐道稳绳高度H0=1090+10=1100m
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
=1100÷100×104
=110000N
取Fmin=110000N
选择钢丝绳单位长度重量
PS=Fmin/〔110σb／ma-HO〕
=110000÷[9.81×﹙110×1870÷6÷9.81－1100﹚]=4.68kg/m
查表GB/T8918-2006标准表14中：
选用18×7+FC-40-1870钢丝绳（左、右交各四根）共八根。
钢丝绳破断拉力：
Qd=928×1.283×103=1190624N
钢丝绳每米绳重：
PS=6.24㎏/m
2、钢丝绳安全系数校核
m＝Qd/（Fmax＋HO·PS）
＝1190624÷（126500+6.24×1100×9.81）
＝6.14>6满足要求
式中：
Fmax-同一容器上绳罐道下端张力F的最大值
Fmax＝Fmin[1+（n-1）×0.05]
＝110000×[1+（4-1）×0.05]
＝126500N
为了避免钢丝绳罐道在罐笼运行中发生共振，同一提升容器罐道绳张紧力差不得小于5%-10%，所以Fmin取110KN,最大值取126.5KN，并且同一提升容器中的罐道绳内侧两根取大
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