3.8鑿井設備

豎井施工時，需提升大量的矸石、升降人員、材料、設備，這些任務要用吊桶提升來完成。此外，還需要在井筒中布置和懸吊其他輔助設備，如吊盤、安全梯、吊泵，各種管路和電纜等。為此，必須選用相應的懸吊設備，以滿足施工需要。

豎井提升設備包括提升容器、提升鋼絲繩、提升機及提升天輪等。懸吊設備包括鑿井絞車（又稱穩車）、鋼絲繩及懸吊天輪等。

在豎井施工準備工作中，合理地選擇提升和懸吊設備是一項很重要的工作，選擇得合理與否將影響施工速度及經濟效果。本節重點討論提升設備及懸吊設備的選擇。

3.8.1提升方式

提升方式有：‘

(1) -套單鉤提升。

(2) -套雙鉤提升。

(3)兩套單鉤提升。

(4) -套單鉤和一套雙鉤提升。

影響選擇提升方式的因素甚多，其中主要的是井筒斷面、井筒深度、施工作業方式，設備供應等。

我國建井中，采用單行作業時，大多使用一套單鉤提升；采用平行作業時，有時使用一套雙鉤，或一套單鉤為掘進服務，一套單鉤為砌壁服務；只有當井徑很大，井筒很深時，才采用三套提升設備。

當井筒轉入平巷施工后，在主、副兩井中需有一個井筒改為臨時罐籠提升，以滿足平巷施工出矸、上下材料設備及人員需要，此時需用一套雙鉤提升。為此，在選擇鑿井提升方式時，還應考慮此種需要。

3.8.2豎井提升設備

3.8.2.1吊桶及其附屬裝置

A 吊桶

按用途分矸石吊桶和材料吊桶兩種。矸石吊桶主要用于提升矸石、上下人員、物料；材料吊桶分底卸式或翻轉式，主要用于向井下運送砌壁材料，如混凝土、灰漿等。兩種吊桶已標準化、系列化，如表3-24所示，其外形如圖3-53所示。

圖3-53掘進吊桶

(a)研石吊桶；(b)材料吊桶

表3-24吊桶主要技術特征

為了充分發揮抓巖機的生產能力，必須使提升一次的循環時間Ti小于或等于裝滿一桶巖石的時間T2，即

Ti≤T2 (3-5)

有的甚至達7.0～8.0m³。

B 吊桶附屬裝置

吊桶附屬裝置包括鉤頭及連接裝置、滑架，緩沖器等。

(1)鉤頭。位于提升鋼絲繩的下端，用來吊掛吊桶。鉤頭應有足夠的強度，摘掛鉤應方便，其連接裝置中應設緩轉器，以減輕吊桶在運行中的旋轉。其構造如圖3-54所示。

(2)滑架。位于吊桶上方，當吊桶沿穩繩運行時用以防止其擺動。滑架上設保護傘，防止落物傷人，以保護乘桶人員安全。滑架的構造如圖3-55所示。

(3)緩沖器。位于提升繩連接裝置上端和穩繩的下端兩處，是為了緩沖鋼絲繩連接裝置與滑架之間，滑架與穩繩下端之間的沖擊力量而設的。緩沖器構造如圖3-56所示。

圖3-54鉤頭和連接裝置

1-繩卡；2-擴繩環；3-緩轉器；4鉤頭；5保險卡

圖3-55滑架

1一架體；2-穩繩定向滑套；3-提升鋼絲繩定向滑套；4-保護傘

圖3-56提升鋼繩緩沖器

1-壓蓋；2彈簧；3、4-外殼；5-彈簧座

3.8.2.2鋼絲繩的選擇

(1)提升鋼絲繩。對此種鋼絲繩要求強度大，耐沖擊。最好選用多層殷不旋轉鋼絲繩，通常選用6×19或6×37交互捻鋼絲繩。

(2)懸吊鑿井設備用的鋼絲繩。要求強度大，但對耐磨無很高要求，可選用6×19或6×37交互捻鋼絲繩。但雙繩懸吊時應選左捻和右捻各～條。單繩懸吊，最好選用多層股不旋轉鋼絲繩。

(3)穩繩。除受一定拉力外，對耐磨要求高，可選用6×7同向捻或密封股鋼絲繩。

選好鋼絲繩類型后，隨即要選鋼絲繩直徑。其方法是先根據所懸吊重物的荷載和安全規程規定的鋼絲繩安全系數，算出每米鋼絲繩的重量，然后根據此重量在鋼絲繩規格表中查出其直徑和技術特征。

3.8.2.3提升機

建井用的提升機，除少數利用永久提升機外，一般多為臨時提升機，井建成后可搬至他處建井繼續使用。所以對臨時提升機要求是：機器尺寸不能太大，裝、拆、運輸均較方便，一般不帶地下室，可減少基建工程量及基建投資。

多年來，建井一直使用JK系列提升機。該提升機是按生產礦井技術參數設計的，作為建井臨時提升尚不完善。為了滿足建井的要求，已研制出2JK2-3. 0/15.5(雙筒3．Om)和JKZ-2. 8/15.5(卷筒2.8m)新型專用鑿井提升機，其技術性能如表3-25所示。這兩種提升機安裝、運輸、拆卸方便，適于鑿井工作頻繁遷移要求，同時，機器操作方便，調繩快，使用安全可靠。

表3-25鑿井專用提升機技術性能

選擇建井用的提升機，不但要考慮鑿井時的需要，還要考慮到巷道開拓期間有無改裝成臨時罐籠提升的需要。若有此必要，需選用雙卷筒提升機。因使用臨時罐籠時，一般都是雙鉤提升，需要雙卷筒提升機。如果鑿井期間只需單卷簡提升機即可滿足要求時，則雙卷筒提升機在鑿井期間可作單卷筒提升機之用。

確定了提升機的類型后，接著就要確定提升機的卷簡直徑與寬度。

(1)卷筒直徑。為了避免鋼絲繩在卷筒上纏繞時產生過大的彎益應力，卷筒直徑與鋼絲繩直徑之間應有一定的比值。即鑿井提升機的卷簡直徑D。不應小于鋼絲繩直徑鞏的60倍．或不應小于繩內鋼絲最大直徑艿的900倍，即

Ds≥60dk (3-6)

或 D。≥900δ (3-7)

從上兩式中取一個較大值，然后到提升機產品目錄中選用標準卷筒的提升機。所選的標準直徑應等于或稍大于計算值。

(2)卷筒寬度。卷筒直徑確定后，根據所選定的提升機，卷筒的寬度也就確定了，但還要驗算一下寬度是否滿足提升要求，即當井筒鑿到最終深度后，所需提升鋼絲繩全長是否都能纏繞得下。纏繞在卷筒上的鋼絲繩全長，由以下幾部分組成：

1)長度等于提升高度H的鋼絲繩。

2)供試驗用的鋼絲繩，長度一般為30m。

3)為減輕鋼絲繩與卷筒固定處的張力，卷筒上應留三圈繩。

4)在多繩纏繞時，為避免鋼絲繩由下層轉到上層而受折損，每1季度應將鋼絲繩移動約1/4繩圈的位置，根據鋼絲繩使用年限而增加的錯繩圈數m可取2～4圈。

由此可知，提升機應有的卷筒寬度為：

(3-8)

式中dk――鋼絲繩直徑，mm;

ε――繩圈間距，取2～3mm:

Ds――所選標準提升機卷筒直徑，mm。

若計算值B小于或等于所選標準提升機的卷筒寬度B。，則所選提升機合格；若B>Ba，可考慮鋼絲繩在卷筒上作多層纏繞，纏繞的層數咒為

(3-9)

建井期間，升降人員或物料的提升機，按規定準許纏繞兩層；深度超過400m時，準許纏繞三層。

此外，還需驗算提升機強度和對提升機功率的估算。如果提升機卷簡直徑、寬度、強度、電機功率等方面都滿足要求，那么，所選提升機就是合適的。

3.8.2.4提升天輪

提升天輪按材質分為鑄鐵和鑄鋼兩種。鑄鋼天輪強度大，適于懸吊較重的提升容器。選擇提升天輪時應考慮直徑與提升機卷簡直徑等值。提升天輪的外形如圖3-57所示。

圖3-57提升天輪

3.8.3豎并懸吊設備

3.8.3.1穩車

穩車（鑿井絞車）是用來懸吊吊盤、穩繩、吊泵、各種管路及電纜等用的，其提升速度較慢，故又稱為慢速鑿井絞車。穩車分單筒和雙筒兩種。

穩車主要根據所懸吊設備的重量和懸吊方法來選定。一般單繩懸吊用單卷筒穩車，雙繩懸吊用一臺雙卷筒穩車；如無條件亦可用兩臺單卷筒穩車。穩車的鎧力是根據鋼絲繩的最大靜張力來標定的，因此所選用的穩車最大靜張力應大于或等于鋼絲繩懸吊的終端荷重與鋼絲繩自重之和。選用的穩車卷筒容繩量應大于或等于穩車的懸吊深度。

3.8.3.2懸吊天輪

按結構可分為單槽天輪和雙槽天輪。單繩懸吊（穩繩，安全梯等）用單槽天輪，雙繩懸吊采用雙槽天輪或兩個單槽天輪。若懸吊的兩根鋼絲繩距離較近，如吊泵、壓風管、混凝土輸送管等，可用雙槽天輪；而吊盤的兩根懸吊鋼絲繩間距較大，只能用兩個單槽天輪。選擇時應考慮懸吊天輪直徑與卷簡直徑相同。懸吊天輪的外形如圖3-58所示。

圖3-58懸吊天輪

(a)單槽天輪；(b)雙槽天輪

3.8.4建井結構物

為了滿足豎井井筒施工的需要，必須設置掘進井架、封口盤、固定盤等一系列建井結構物。下面分別介紹其作用及結構特點，以便選擇和布置吊盤和穩繩盤。

3.8.4.1 鑿井井架

鑿井井架亦稱掘進井架，主要是供礦山開鑿豎井井筒時提升矸石、運送人員和材料以及懸吊掘進設備用的。因此，它是建井工程設施中重要的結構物之一。

目前，國內在礦山豎井掘進中，由于井架上懸吊設備較多，通常要求四面出繩，因此大多數都采用裝配帳篷式鋼管掘進井架。這種鋼井架主要由天輪房、天輪平臺、主體架、基礎和扶梯等部分組成，其概貌如圖3-59所示。

這種井架形式的優點是：井架在四個方向上具有相同的穩定性；井架的結構是裝配式的，可重復使用；天輪平臺可四面出繩，愚吊天輪布置靈活；每個構件重量不大，便于安裝、拆卸和運輸；防火性能好；井架堅固耐用，應用范圍廣，大、中、小型礦井都可采用。

裝配式鋼掘進井架有工、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型及新Ⅳ型、V型井架，其適用條件及主要技術特征如表3-26所示。可以根據不同的井深、井徑、懸吊設備的規格和數量參照表選用。

圖3-59裝配式鋼掘進井架圖

1-天輪平臺；2-主體架；3-天輪房；4-基礎；5-扶梯

表3-26鑿井井架技術特征

3.8.4.2施工用盤

在豎井施工時，特別是在井筒掘砌階段，由于井下施工的特殊要求和施工條件的限制，必須在井口地面和井筒內設置某些施工用盤，以保證施工的順利進行。這些施工用盤包括封口盤、固定盤、吊盤和穩繩盤。

(1)封口盤。封口盤也叫井蓋，是防止從井口向下掉落工具雜物，保護井口上下工作人員安全的結構物，同時又可作為升降人員，上下物料、設備和裝拆管路、電纜的工作臺。

封口盤外形一般呈正方形，其大小應能封蓋全部井口。封口盤一般采用鋼木混合結構，它是由梁架、盤面、井蓋門及管線通過孔的蓋板組成，如圖3-60所示。封口盤的梁架孔格及各項鑿井設施（包括吊桶及管路）通過孔口的位置，必須與井上下鑿井設備布置相對應。

(2)固定盤。設置在井筒內而鄰近井口的第二個工作平臺，一般位于封口盤下4～8m處。固定盤主要用來保護井下安全施工，同時還用來作為設置測量儀器，進行測量及管路裝拆工作的工作臺。固定盤的結構與封口盤相類似，但無井蓋門，而設置喇叭口。由于固定盤承受荷載較小，因此梁和盤面板材的規格均較封口盤為小。

圖3-60封口盤

1-井蓋門；2一安全梯門；3-混凝土輸送管蓋門；4-吊泵門；5-壓風管蓋門；6風簡蓋門；7-蓋板

有些礦井將井口各項工作經過妥善安排后，取消了固定盤，從而節省了人力、物力，亦減少了它對井內吊桶提升的影響。

(3)吊盤。吊盤是豎井施工時井內的重要結構物，是用鋼絲繩懸吊在井筒內，主要用作砌筑井壁工作盤，在單行作業時可兼作穩繩盤，用于設置與懸吊掘進設備，拉緊穩繩，保護工作面施工安全，還可作為安裝罐梁的工作盤。

吊盤呈圓形，有單層，雙層及多層之分，其層數取決于井筒施工工藝和安全施工的需要：如工藝無特殊要求，一般采用雙層吊盤。

吊盤的結構多采用鋼結構或鋼木結構，如圖3-61所示，由上層盤、下層盤和中間立柱組成。雙層吊盤的上層盤與下層盤之間用立柱連接成為一個整體。上下層之間的距離，要滿足砌壁工藝的要求，與永久罐道梁的層間距相適應，一般為4―6m。

上下盤均由梁格、盤面鋪板、吊桶通過的喇叭口、管道通孔口和扇形折頁等組成。上下盤、的盤面布置和梁格布置，必須與井筒斷面布置相適應。所留孔口的大小，必須符合安全規程和礦山井巷工程施工及驗收規范的規定。

吊桶通遺的喇叭口，多采用鋼板圍成的喇叭狀，其高度一般在盤面以上為1～1. 2m，盤面以下為0. 5m。其他管道的通過口也可采用喇叭口，其高度不應小于0.2m。吊泵、安全梯、測量孔口等應用蓋門封閉。

各層盤周圍設有扇形折頁，用來遮擋吊盤與井壁之間的空隙，防止向下墜物。吊盤起落時，應將折頁翻置盤面。折頁數量根據直徑而定，一般采用24―28塊，折頁寬度-般為200～500mm。

圖3-61雙層吊盤示意圖

(a)雙層吊盤盤面；(b)雙層吊盤立面；(c)吊盤盤架鋼梁結構

1-盤架鋼結構；2-盤面；3-吊桶喇叭日；4-安全梯蓋門；o-中心測錘孔蓋門；6-吊泵門；7-壓風管蓋板；8-風筒蓋板；9-混凝土輸送管蓋板；10-活頁；11-立柱；12-懸吊裝置；13-主梁；14-承載副梁；15構造副梁；16-圈梁

上下盤還應設置可伸縮的固定插銷或液壓千斤頂。當吊盤每次起落到所需位置時，這些裝置用來撐緊在并幫上穩住吊盤，以防止吊盤擺動。撐緊裝置的數量不應小于4個，應均勻地布置在吊盤四周。，

連接上下層盤的立柱，一般用鋼管或槽鋼。立柱的數量根據下層盤的荷載和吊盤結構的整體剛度而定，一般采用4～6根，其布置力求受力合理勻稱。

吊盤的懸吊方式，一般采用雙繩雙叉懸吊。這種懸吊方式，要求兩根懸吊鋼絲繩分別通過護繩環與兩組分叉繩相連接。每組分叉繩的兩端與上層盤的兩個吊卡相連接，因此上層盤需要設置4個吊卡。兩根懸吊鋼絲繩的上端將繞過天輪而固定在穩車上。由于吊盤采用雙繩懸吊，兩臺穩車必須同步運轉，方能保證吊盤起落時盤面不斜。

吊盤上除連接懸吊鋼絲繩外，根據提升需要，還必須裝設穩繩（掘砌單行作業時）。每個提升吊桶需設兩根穩繩，它們應與提升鋼絲繩處在同一垂直平面內，并與吊桶的卸矸方向相垂直。穩繩用作吊桶提升的導向，保證吊桶運行時的平穩。

(4)穩繩盤。當豎井采用掘砌平行作業時，在吊盤之下，掘進工作面上方，還應專設一個穩繩盤，用于拉緊穩繩，設置與懸吊掘進設備，保護工作面施工安全。穩繩盤的結構和吊盤相似，比吊盤簡單，為一單層盤。