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摘要：结合谢桥矿矸石井井架安装实例，针对施工现场特殊和障碍物影响，采用双桅杆并联使用、翻转和倒杆操作相结合方式介绍井架施工工艺，谢桥矿矸石井井架安装方法创新，做到井架与临时提升同时进行，保证了施工安全，确保了工期。
关键词：钢结构井架 双桅杆并联 翻转吊装 创新
1 工程概况
谢桥矿矸石井为缠绕式绞车临时提升系统，已使用15年，随着矿井产能提升和矿井采场向深部延伸，临时提升系统不能满足要求，需改为箱型永久钢结构井架和落地式摩擦多绳提升机提升系统。根据改造顺序，先安装箱型永久钢结构井架，井架高67.8m，重约570t。井架设+52.1m、+58.6m天轮平台，以及+68.0m井架顶部平台。主副斜架跨距为27m*27m。主、副斜架及平台截面为箱形体结构。而矸石井周围永久建筑多，施工空间有限，施工场地极为复杂。
2 现场特点及总体施工工艺
2.1 工程特点：矸石井井架施工条件与新建矿井不同，一是应减少影响临时提升系统提升，减少跨越临时凿井井架施工。二是矸石井周围是矿车运输主干道，应减少影响轨道运输。三是矸石井周围厂房车间多，要保持车间正常生产。四是矸石井周围只有北侧有有限施工空间，在矿车轨道运输环形道内。而南北只有98m空间，东西只有102m空间。
2.2 总体施工工艺：针对施工现场复杂条件，结合井架结构特点，将井架分为主斜架（重386t，高68m）副斜架（重184t，高56m）两吊装单元，在井口北边施工场地距井口中76m，沿东西方向组对吊装两座52m桅杆，用桅杆将主斜架吊装至45°后，然后用桅杆倒杆扳吊将主斜架吊至60°至63°左右。再利用设在主斜架顶部1套绳锁具，即起吊副斜架起吊绳，将主斜架吊装至85°左右即设计位置。最后将副斜架吊装到位。
3 井架安装施工工艺
3.1 桅杆选择和竖立创新
3.1.1 站位选择：一般吊装井架桅杆站位在主斜架基础附近，为保证桅杆安全竖立，以桅杆站位点为圆心，以R≥50m为半径范围内设缆风绳。结合现场条件，如桅杆站在主斜架基础旁，桅杆南侧缆风绳和主缆风绳要跨越临时凿井井架、提升机主提升绳、轨道等。根据现场北侧场地尺寸只有将桅杆布置在主斜架腿外侧，距主斜架基础中心线向北方向50m位置。桅杆主缆风绳一端在副斜井基础上，这样桅杆主辅缆风绳均不跨越矸石井临时井架等。
3.1.2 高度选择:桅杆应满足两个要求。一是用桅杆将主斜架抬头至45°，然后倒杆将主斜架吊装大于60°，这样吊装副斜架绳索继续扳吊主斜架时副斜架基础受力小，同时吊装副斜架绳索受力后在凿井井架上方压不住提升绳。二是桅杆应尽量高，且组对时不超过环形轨道。综合上述因素桅杆规格为：两根断面尺寸为1.6m×1.6m、高度为H=52m、主肢角钢为∠200×200×20角钢格构式金属桅杆并联使用。
3.1.3 桅杆组对：根据现场情况，桅杆沿东西方向组对头部向西，先组对1#杆后组对2#杆。组对后将吊主斜架的机索具和起吊桅杆的锁具布置在桅杆上。
3.1.4 1#桅杆竖立：1#桅杆竖立除自身缆风绳外另增加2根临时缆风绳，桅杆竖立时，用100t汽车吊将桅杆抬头与地面的夹角≥30°，再用两台稳车将其扳起。起吊滑车组为H80×5D，滑车组跑绳为一根 L=1000m φ28-6×37-1570。跑绳为双出头，滑车上拖拉绳为一根L=140m φ56-6×37-1870(双股)钢丝绳。
3.2 井架吊装工艺
3.2.1 主斜架地面组对：主斜架组对从基础铰链处向头部进行，组装前先测出井筒中心线、基础中心线、绞链中心线及标高，再放出斜架组装位置中心线及构件位置标高，确定组装高度架好道木垛子。构件用吊车配合进行，组装各接头用手拉葫芦及千斤顶等进行调整。井架组装中心线位置以井架中心线为基准，用全站仪等测量偏差。
3.2.2 副斜架组装：副斜架腿构件同样从基础铰链处向头部进行，井架平台方向朝上。组装方式同主斜架，为不影响临时提升，副斜架组装在主斜架起吊到位后进行。此种方式可以减少占用井口时间，但井架吊装需延长7天。
3.2.3 井架吊装工艺过程
①主斜架吊装：采用二根52m桅杆旋转法整体扳吊，吊装采用1套12－11走22双出头跑绳的滑车组。即上滑车为（4H50×2w+2H20×1KL+2H32×1KL），下滑车为（4H50×2W +4H20×KL），每组滑车跑绳为L=1600m φ36－6×37-1870钢丝绳。滑车组采用双出头，跑绳从桅杆顶引下经导向滑车（H20×1L）引向两台16t凿井稳车。为了平衡对桅杆的力，桅杆设了两套主缆风绳，主锚点设在副斜腿上。将主斜架吊到30°后，再利用桅杆主缆风绳将桅杆倒杆至21°，这样将主斜架扳吊至45°。再次启动另两凿井稳车将主斜架吊到48°，然后再次倒杆至23°将主斜架扳吊至51°。
②利用副斜架基础为锚点和起吊副斜架绳索，将主斜架扳吊至95°，上滑车组为2H32×1KL +4H50×2w+2H20×1KL，挂在主斜架顶部。下滑车组为4H50×2w+2H20×1KL，设在副斜架顶部，跑绳为一根L=3200m钢丝绳，中间设平衡滑车。
③主斜架吊到95°时会因自重产生回转力矩继续向副斜架方向倾到，为此主斜架上设1套溜绳[（4H50×2w+1H20×1KL）+（4H50×2w）]进行溜放，将主斜架溜放到设计角度。
3.2.4 副斜架吊装：副斜架利用主斜架整体扳吊。起吊滑车组为起吊主斜架滑车组。副斜架旋转到85°左右时，会依靠副斜架自重产生回转力矩继续向主斜架方向旋转，因此副斜架须设后2套H32×3D后留滑车，上段拖拉绳为L=100m二股φ43－6×37-1870钢丝绳。下段滑车绳为L=500m φ24-6×37-155钢丝绳。副斜架吊装总重量为184t，重心距斜腿根部旋转绞链中心的距离为35.0m，总起吊长度为58.5m。
3.3 井架吊装施工技术创新
3.3.1 平衡技术应用
大型构件或设备吊装时，为满足吊装要求使用二套及以上起吊滑车组，因此应考虑两套吊装受力系统受力平衡，以避免某一个受力系统超负荷而产生安全问题，从而引起构件平面扭曲变形。本井架吊装为解决井架吊装时受力平衡，在主缆风绳上采用了平衡板技术。副斜架吊装为解决吊装平衡，在起吊滑车组装置上设置平衡滑车，使平衡轮两边滑车组受力基本一致。
3.3.2 绞链设置位置与构造件的改进
在翻转起吊设备中，一般安装翻转支撑铰链。井架安装过程中，斜架翻转铰链一般设在主斜架正前方，这种结构形式铰链受力最大，钢构件承受弯距，各部应力较大，矸石井架施工铰链设计在主斜架底板位置，在斜架受力最大位置时，铰链承受力为压应力，从而改善了斜架在吊装过程中受力状态，保证了施工吊装过程中安全。
3.3.3 井架吊装工艺创新
井架吊装施工现场为临时凿井井架提升，以及工广矿车轨道运输，为减少施工对临时提升和对工广运输影响，采取桅杆站位在主斜井头部位置，将主斜井吊装至≥60°，利用副斜架吊装锁具和基础锚点相结合，通过一系列轮系将主斜架吊装至设计位置。这种井架吊装工艺创新，减少了井架起吊对临时提升影响，对井架的安全起吊起到了决定的作用。
4 结语
谢桥矿矸石井井架安装工程，采用该吊装工艺，一次性的节省工期8天，针对井架在现场条件跨越凿井井架的特点，吊装采用了双桅杆并联使用，分片整体旋转法扳吊与桅杆倒杆操作相结合等施工工艺。该施工工艺安全可靠、操作方便、占用井口所用的施工工期大幅度缩短、质量得到保证，为矿井生产取得了好的经济效益。
关键词：钢结构井架 双桅杆并联 翻转吊装 创新
1 工程概况
谢桥矿矸石井为缠绕式绞车临时提升系统，已使用15年，随着矿井产能提升和矿井采场向深部延伸，临时提升系统不能满足要求，需改为箱型永久钢结构井架和落地式摩擦多绳提升机提升系统。根据改造顺序，先安装箱型永久钢结构井架，井架高67.8m，重约570t。井架设+52.1m、+58.6m天轮平台，以及+68.0m井架顶部平台。主副斜架跨距为27m*27m。主、副斜架及平台截面为箱形体结构。而矸石井周围永久建筑多，施工空间有限，施工场地极为复杂。
2 现场特点及总体施工工艺
2.1 工程特点：矸石井井架施工条件与新建矿井不同，一是应减少影响临时提升系统提升，减少跨越临时凿井井架施工。二是矸石井周围是矿车运输主干道，应减少影响轨道运输。三是矸石井周围厂房车间多，要保持车间正常生产。四是矸石井周围只有北侧有有限施工空间，在矿车轨道运输环形道内。而南北只有98m空间，东西只有102m空间。
2.2 总体施工工艺：针对施工现场复杂条件，结合井架结构特点，将井架分为主斜架（重386t，高68m）副斜架（重184t，高56m）两吊装单元，在井口北边施工场地距井口中76m，沿东西方向组对吊装两座52m桅杆，用桅杆将主斜架吊装至45°后，然后用桅杆倒杆扳吊将主斜架吊至60°至63°左右。再利用设在主斜架顶部1套绳锁具，即起吊副斜架起吊绳，将主斜架吊装至85°左右即设计位置。最后将副斜架吊装到位。
3 井架安装施工工艺
3.1 桅杆选择和竖立创新
3.1.1 站位选择：一般吊装井架桅杆站位在主斜架基础附近，为保证桅杆安全竖立，以桅杆站位点为圆心，以R≥50m为半径范围内设缆风绳。结合现场条件，如桅杆站在主斜架基础旁，桅杆南侧缆风绳和主缆风绳要跨越临时凿井井架、提升机主提升绳、轨道等。根据现场北侧场地尺寸只有将桅杆布置在主斜架腿外侧，距主斜架基础中心线向北方向50m位置。桅杆主缆风绳一端在副斜井基础上，这样桅杆主辅缆风绳均不跨越矸石井临时井架等。
3.1.2 高度选择:桅杆应满足两个要求。一是用桅杆将主斜架抬头至45°，然后倒杆将主斜架吊装大于60°，这样吊装副斜架绳索继续扳吊主斜架时副斜架基础受力小，同时吊装副斜架绳索受力后在凿井井架上方压不住提升绳。二是桅杆应尽量高，且组对时不超过环形轨道。综合上述因素桅杆规格为：两根断面尺寸为1.6m×1.6m、高度为H=52m、主肢角钢为∠200×200×20角钢格构式金属桅杆并联使用。
3.1.3 桅杆组对：根据现场情况，桅杆沿东西方向组对头部向西，先组对1#杆后组对2#杆。组对后将吊主斜架的机索具和起吊桅杆的锁具布置在桅杆上。
3.1.4 1#桅杆竖立：1#桅杆竖立除自身缆风绳外另增加2根临时缆风绳，桅杆竖立时，用100t汽车吊将桅杆抬头与地面的夹角≥30°，再用两台稳车将其扳起。起吊滑车组为H80×5D，滑车组跑绳为一根 L=1000m φ28-6×37-1570。跑绳为双出头，滑车上拖拉绳为一根L=140m φ56-6×37-1870(双股)钢丝绳。
3.2 井架吊装工艺
3.2.1 主斜架地面组对：主斜架组对从基础铰链处向头部进行，组装前先测出井筒中心线、基础中心线、绞链中心线及标高，再放出斜架组装位置中心线及构件位置标高，确定组装高度架好道木垛子。构件用吊车配合进行，组装各接头用手拉葫芦及千斤顶等进行调整。井架组装中心线位置以井架中心线为基准，用全站仪等测量偏差。
3.2.2 副斜架组装：副斜架腿构件同样从基础铰链处向头部进行，井架平台方向朝上。组装方式同主斜架，为不影响临时提升，副斜架组装在主斜架起吊到位后进行。此种方式可以减少占用井口时间，但井架吊装需延长7天。
3.2.3 井架吊装工艺过程
①主斜架吊装：采用二根52m桅杆旋转法整体扳吊，吊装采用1套12－11走22双出头跑绳的滑车组。即上滑车为（4H50×2w+2H20×1KL+2H32×1KL），下滑车为（4H50×2W +4H20×KL），每组滑车跑绳为L=1600m φ36－6×37-1870钢丝绳。滑车组采用双出头，跑绳从桅杆顶引下经导向滑车（H20×1L）引向两台16t凿井稳车。为了平衡对桅杆的力，桅杆设了两套主缆风绳，主锚点设在副斜腿上。将主斜架吊到30°后，再利用桅杆主缆风绳将桅杆倒杆至21°，这样将主斜架扳吊至45°。再次启动另两凿井稳车将主斜架吊到48°，然后再次倒杆至23°将主斜架扳吊至51°。
②利用副斜架基础为锚点和起吊副斜架绳索，将主斜架扳吊至95°，上滑车组为2H32×1KL +4H50×2w+2H20×1KL，挂在主斜架顶部。下滑车组为4H50×2w+2H20×1KL，设在副斜架顶部，跑绳为一根L=3200m钢丝绳，中间设平衡滑车。
③主斜架吊到95°时会因自重产生回转力矩继续向副斜架方向倾到，为此主斜架上设1套溜绳[（4H50×2w+1H20×1KL）+（4H50×2w）]进行溜放，将主斜架溜放到设计角度。
3.2.4 副斜架吊装：副斜架利用主斜架整体扳吊。起吊滑车组为起吊主斜架滑车组。副斜架旋转到85°左右时，会依靠副斜架自重产生回转力矩继续向主斜架方向旋转，因此副斜架须设后2套H32×3D后留滑车，上段拖拉绳为L=100m二股φ43－6×37-1870钢丝绳。下段滑车绳为L=500m φ24-6×37-155钢丝绳。副斜架吊装总重量为184t，重心距斜腿根部旋转绞链中心的距离为35.0m，总起吊长度为58.5m。
3.3 井架吊装施工技术创新
3.3.1 平衡技术应用
大型构件或设备吊装时，为满足吊装要求使用二套及以上起吊滑车组，因此应考虑两套吊装受力系统受力平衡，以避免某一个受力系统超负荷而产生安全问题，从而引起构件平面扭曲变形。本井架吊装为解决井架吊装时受力平衡，在主缆风绳上采用了平衡板技术。副斜架吊装为解决吊装平衡，在起吊滑车组装置上设置平衡滑车，使平衡轮两边滑车组受力基本一致。
3.3.2 绞链设置位置与构造件的改进
在翻转起吊设备中，一般安装翻转支撑铰链。井架安装过程中，斜架翻转铰链一般设在主斜架正前方，这种结构形式铰链受力最大，钢构件承受弯距，各部应力较大，矸石井架施工铰链设计在主斜架底板位置，在斜架受力最大位置时，铰链承受力为压应力，从而改善了斜架在吊装过程中受力状态，保证了施工吊装过程中安全。
3.3.3 井架吊装工艺创新
井架吊装施工现场为临时凿井井架提升，以及工广矿车轨道运输，为减少施工对临时提升和对工广运输影响，采取桅杆站位在主斜井头部位置，将主斜井吊装至≥60°，利用副斜架吊装锁具和基础锚点相结合，通过一系列轮系将主斜架吊装至设计位置。这种井架吊装工艺创新，减少了井架起吊对临时提升影响，对井架的安全起吊起到了决定的作用。
4 结语
谢桥矿矸石井井架安装工程，采用该吊装工艺，一次性的节省工期8天，针对井架在现场条件跨越凿井井架的特点，吊装采用了双桅杆并联使用，分片整体旋转法扳吊与桅杆倒杆操作相结合等施工工艺。该施工工艺安全可靠、操作方便、占用井口所用的施工工期大幅度缩短、质量得到保证，为矿井生产取得了好的经济效益。