3.8凿井设备

竖井施工时，需提升大量的矸石、升降人员、材料、设备，这些任务要用吊桶提升来完成。此外，还需要在井筒中布置和悬吊其他辅助设备，如吊盘、安全梯、吊泵，各种管路和电缆等。为此，必须选用相应的悬吊设备，以满足施工需要。

竖井提升设备包括提升容器、提升钢丝绳、提升机及提升天轮等。悬吊设备包括凿井绞车（又称稳车）、钢丝绳及悬吊天轮等。

在竖井施工准备工作中，合理地选择提升和悬吊设备是一项很重要的工作，选择得合理与否将影响施工速度及经济效果。本节重点讨论提升设备及悬吊设备的选择。

3.8.1提升方式

提升方式有：‘

(1) -套单钩提升。

(2) -套双钩提升。

(3)两套单钩提升。

(4) -套单钩和一套双钩提升。

影响选择提升方式的因素甚多，其中主要的是井筒断面、井筒深度、施工作业方式，设备供应等。

我国建井中，采用单行作业时，大多使用一套单钩提升；采用平行作业时，有时使用一套双钩，或一套单钩为掘进服务，一套单钩为砌壁服务；只有当井径很大，井筒很深时，才采用三套提升设备。

当井筒转入平巷施工后，在主、副两井中需有一个井筒改为临时罐笼提升，以满足平巷施工出矸、上下材料设备及人员需要，此时需用一套双钩提升。为此，在选择凿井提升方式时，还应考虑此种需要。

3.8.2竖井提升设备

3.8.2.1吊桶及其附属装置

A 吊桶

按用途分矸石吊桶和材料吊桶两种。矸石吊桶主要用于提升矸石、上下人员、物料；材料吊桶分底卸式或翻转式，主要用于向井下运送砌壁材料，如混凝土、灰浆等。两种吊桶已标准化、系列化，如表3-24所示，其外形如图3-53所示。

图3-53掘进吊桶

(a)研石吊桶；(b)材料吊桶

表3-24吊桶主要技术特征

为了充分发挥抓岩机的生产能力，必须使提升一次的循环时间Ti小于或等于装满一桶岩石的时间T2，即

Ti≤T2 (3-5)

有的甚至达7.0～8.0m³。

B 吊桶附属装置

吊桶附属装置包括钩头及连接装置、滑架，缓冲器等。

(1)钩头。位于提升钢丝绳的下端，用来吊挂吊桶。钩头应有足够的强度，摘挂钩应方便，其连接装置中应设缓转器，以减轻吊桶在运行中的旋转。其构造如图3-54所示。

(2)滑架。位于吊桶上方，当吊桶沿稳绳运行时用以防止其摆动。滑架上设保护伞，防止落物伤人，以保护乘桶人员安全。滑架的构造如图3-55所示。

(3)缓冲器。位于提升绳连接装置上端和稳绳的下端两处，是为了缓冲钢丝绳连接装置与滑架之间，滑架与稳绳下端之间的冲击力量而设的。缓冲器构造如图3-56所示。

图3-54钩头和连接装置

1-绳卡；2-扩绳环；3-缓转器；4钩头；5保险卡

图3-55滑架

1一架体；2-稳绳定向滑套；3-提升钢丝绳定向滑套；4-保护伞

图3-56提升钢绳缓冲器

1-压盖；2弹簧；3、4-外壳；5-弹簧座

3.8.2.2钢丝绳的选择

(1)提升钢丝绳。对此种钢丝绳要求强度大，耐冲击。最好选用多层殷不旋转钢丝绳，通常选用6×19或6×37交互捻钢丝绳。

(2)悬吊凿井设备用的钢丝绳。要求强度大，但对耐磨无很高要求，可选用6×19或6×37交互捻钢丝绳。但双绳悬吊时应选左捻和右捻各～条。单绳悬吊，最好选用多层股不旋转钢丝绳。

(3)稳绳。除受一定拉力外，对耐磨要求高，可选用6×7同向捻或密封股钢丝绳。

选好钢丝绳类型后，随即要选钢丝绳直径。其方法是先根据所悬吊重物的荷载和安全规程规定的钢丝绳安全系数，算出每米钢丝绳的重量，然后根据此重量在钢丝绳规格表中查出其直径和技术特征。

3.8.2.3提升机

建井用的提升机，除少数利用永久提升机外，一般多为临时提升机，井建成后可搬至他处建井继续使用。所以对临时提升机要求是：机器尺寸不能太大，装、拆、运输均较方便，一般不带地下室，可减少基建工程量及基建投资。

多年来，建井一直使用JK系列提升机。该提升机是按生产矿井技术参数设计的，作为建井临时提升尚不完善。为了满足建井的要求，已研制出2JK2-3. 0/15.5(双筒3．Om)和JKZ-2. 8/15.5(卷筒2.8m)新型专用凿井提升机，其技术性能如表3-25所示。这两种提升机安装、运输、拆卸方便，适于凿井工作频繁迁移要求，同时，机器操作方便，调绳快，使用安全可靠。

表3-25凿井专用提升机技术性能

选择建井用的提升机，不但要考虑凿井时的需要，还要考虑到巷道开拓期间有无改装成临时罐笼提升的需要。若有此必要，需选用双卷筒提升机。因使用临时罐笼时，一般都是双钩提升，需要双卷筒提升机。如果凿井期间只需单卷简提升机即可满足要求时，则双卷筒提升机在凿井期间可作单卷筒提升机之用。

确定了提升机的类型后，接着就要确定提升机的卷简直径与宽度。

(1)卷筒直径。为了避免钢丝绳在卷筒上缠绕时产生过大的弯益应力，卷筒直径与钢丝绳直径之间应有一定的比值。即凿井提升机的卷简直径D。不应小于钢丝绳直径巩的60倍．或不应小于绳内钢丝最大直径艿的900倍，即

Ds≥60dk (3-6)

或 D。≥900δ (3-7)

从上两式中取一个较大值，然后到提升机产品目录中选用标准卷筒的提升机。所选的标准直径应等于或稍大于计算值。

(2)卷筒宽度。卷筒直径确定后，根据所选定的提升机，卷筒的宽度也就确定了，但还要验算一下宽度是否满足提升要求，即当井筒凿到最终深度后，所需提升钢丝绳全长是否都能缠绕得下。缠绕在卷筒上的钢丝绳全长，由以下几部分组成：

1)长度等于提升高度H的钢丝绳。

2)供试验用的钢丝绳，长度一般为30m。

3)为减轻钢丝绳与卷筒固定处的张力，卷筒上应留三圈绳。

4)在多绳缠绕时，为避免钢丝绳由下层转到上层而受折损，每1季度应将钢丝绳移动约1/4绳圈的位置，根据钢丝绳使用年限而增加的错绳圈数m可取2～4圈。

由此可知，提升机应有的卷筒宽度为：

(3-8)

式中dk――钢丝绳直径，mm;

ε――绳圈间距，取2～3mm:

Ds――所选标准提升机卷筒直径，mm。

若计算值B小于或等于所选标准提升机的卷筒宽度B。，则所选提升机合格；若B>Ba，可考虑钢丝绳在卷筒上作多层缠绕，缠绕的层数咒为

(3-9)

建井期间，升降人员或物料的提升机，按规定准许缠绕两层；深度超过400m时，准许缠绕三层。

此外，还需验算提升机强度和对提升机功率的估算。如果提升机卷简直径、宽度、强度、电机功率等方面都满足要求，那么，所选提升机就是合适的。

3.8.2.4提升天轮

提升天轮按材质分为铸铁和铸钢两种。铸钢天轮强度大，适于悬吊较重的提升容器。选择提升天轮时应考虑直径与提升机卷简直径等值。提升天轮的外形如图3-57所示。

图3-57提升天轮

3.8.3竖并悬吊设备

3.8.3.1稳车

稳车（凿井绞车）是用来悬吊吊盘、稳绳、吊泵、各种管路及电缆等用的，其提升速度较慢，故又称为慢速凿井绞车。稳车分单筒和双筒两种。

稳车主要根据所悬吊设备的重量和悬吊方法来选定。一般单绳悬吊用单卷筒稳车，双绳悬吊用一台双卷筒稳车；如无条件亦可用两台单卷筒稳车。稳车的铠力是根据钢丝绳的最大静张力来标定的，因此所选用的稳车最大静张力应大于或等于钢丝绳悬吊的终端荷重与钢丝绳自重之和。选用的稳车卷筒容绳量应大于或等于稳车的悬吊深度。

3.8.3.2悬吊天轮

按结构可分为单槽天轮和双槽天轮。单绳悬吊（稳绳，安全梯等）用单槽天轮，双绳悬吊采用双槽天轮或两个单槽天轮。若悬吊的两根钢丝绳距离较近，如吊泵、压风管、混凝土输送管等，可用双槽天轮；而吊盘的两根悬吊钢丝绳间距较大，只能用两个单槽天轮。选择时应考虑悬吊天轮直径与卷简直径相同。悬吊天轮的外形如图3-58所示。

图3-58悬吊天轮

(a)单槽天轮；(b)双槽天轮

3.8.4建井结构物

为了满足竖井井筒施工的需要，必须设置掘进井架、封口盘、固定盘等一系列建井结构物。下面分别介绍其作用及结构特点，以便选择和布置吊盘和稳绳盘。

3.8.4.1 凿井井架

凿井井架亦称掘进井架，主要是供矿山开凿竖井井筒时提升矸石、运送人员和材料以及悬吊掘进设备用的。因此，它是建井工程设施中重要的结构物之一。

目前，国内在矿山竖井掘进中，由于井架上悬吊设备较多，通常要求四面出绳，因此大多数都采用装配帐篷式钢管掘进井架。这种钢井架主要由天轮房、天轮平台、主体架、基础和扶梯等部分组成，其概貌如图3-59所示。

这种井架形式的优点是：井架在四个方向上具有相同的稳定性；井架的结构是装配式的，可重复使用；天轮平台可四面出绳，愚吊天轮布置灵活；每个构件重量不大，便于安装、拆卸和运输；防火性能好；井架坚固耐用，应用范围广，大、中、小型矿井都可采用。

装配式钢掘进井架有工、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型及新Ⅳ型、V型井架，其适用条件及主要技术特征如表3-26所示。可以根据不同的井深、井径、悬吊设备的规格和数量参照表选用。

图3-59装配式钢掘进井架图

1-天轮平台；2-主体架；3-天轮房；4-基础；5-扶梯

表3-26凿井井架技术特征

3.8.4.2施工用盘

在竖井施工时，特别是在井筒掘砌阶段，由于井下施工的特殊要求和施工条件的限制，必须在井口地面和井筒内设置某些施工用盘，以保证施工的顺利进行。这些施工用盘包括封口盘、固定盘、吊盘和稳绳盘。

(1)封口盘。封口盘也叫井盖，是防止从井口向下掉落工具杂物，保护井口上下工作人员安全的结构物，同时又可作为升降人员，上下物料、设备和装拆管路、电缆的工作台。

封口盘外形一般呈正方形，其大小应能封盖全部井口。封口盘一般采用钢木混合结构，它是由梁架、盘面、井盖门及管线通过孔的盖板组成，如图3-60所示。封口盘的梁架孔格及各项凿井设施（包括吊桶及管路）通过孔口的位置，必须与井上下凿井设备布置相对应。

(2)固定盘。设置在井筒内而邻近井口的第二个工作平台，一般位于封口盘下4～8m处。固定盘主要用来保护井下安全施工，同时还用来作为设置测量仪器，进行测量及管路装拆工作的工作台。固定盘的结构与封口盘相类似，但无井盖门，而设置喇叭口。由于固定盘承受荷载较小，因此梁和盘面板材的规格均较封口盘为小。

图3-60封口盘

1-井盖门；2一安全梯门；3-混凝土输送管盖门；4-吊泵门；5-压风管盖门；6风简盖门；7-盖板

有些矿井将井口各项工作经过妥善安排后，取消了固定盘，从而节省了人力、物力，亦减少了它对井内吊桶提升的影响。

(3)吊盘。吊盘是竖井施工时井内的重要结构物，是用钢丝绳悬吊在井筒内，主要用作砌筑井壁工作盘，在单行作业时可兼作稳绳盘，用于设置与悬吊掘进设备，拉紧稳绳，保护工作面施工安全，还可作为安装罐梁的工作盘。

吊盘呈圆形，有单层，双层及多层之分，其层数取决于井筒施工工艺和安全施工的需要：如工艺无特殊要求，一般采用双层吊盘。

吊盘的结构多采用钢结构或钢木结构，如图3-61所示，由上层盘、下层盘和中间立柱组成。双层吊盘的上层盘与下层盘之间用立柱连接成为一个整体。上下层之间的距离，要满足砌壁工艺的要求，与永久罐道梁的层间距相适应，一般为4―6m。

上下盘均由梁格、盘面铺板、吊桶通过的喇叭口、管道通孔口和扇形折页等组成。上下盘、的盘面布置和梁格布置，必须与井筒断面布置相适应。所留孔口的大小，必须符合安全规程和矿山井巷工程施工及验收规范的规定。

吊桶通遗的喇叭口，多采用钢板围成的喇叭状，其高度一般在盘面以上为1～1. 2m，盘面以下为0. 5m。其他管道的通过口也可采用喇叭口，其高度不应小于0.2m。吊泵、安全梯、测量孔口等应用盖门封闭。

各层盘周围设有扇形折页，用来遮挡吊盘与井壁之间的空隙，防止向下坠物。吊盘起落时，应将折页翻置盘面。折页数量根据直径而定，一般采用24―28块，折页宽度-般为200～500mm。

图3-61双层吊盘示意图

(a)双层吊盘盘面；(b)双层吊盘立面；(c)吊盘盘架钢梁结构

1-盘架钢结构；2-盘面；3-吊桶喇叭日；4-安全梯盖门；o-中心测锤孔盖门；6-吊泵门；7-压风管盖板；8-风筒盖板；9-混凝土输送管盖板；10-活页；11-立柱；12-悬吊装置；13-主梁；14-承载副梁；15构造副梁；16-圈梁

上下盘还应设置可伸缩的固定插销或液压千斤顶。当吊盘每次起落到所需位置时，这些装置用来撑紧在并帮上稳住吊盘，以防止吊盘摆动。撑紧装置的数量不应小于4个，应均匀地布置在吊盘四周。，

连接上下层盘的立柱，一般用钢管或槽钢。立柱的数量根据下层盘的荷载和吊盘结构的整体刚度而定，一般采用4～6根，其布置力求受力合理匀称。

吊盘的悬吊方式，一般采用双绳双叉悬吊。这种悬吊方式，要求两根悬吊钢丝绳分别通过护绳环与两组分叉绳相连接。每组分叉绳的两端与上层盘的两个吊卡相连接，因此上层盘需要设置4个吊卡。两根悬吊钢丝绳的上端将绕过天轮而固定在稳车上。由于吊盘采用双绳悬吊，两台稳车必须同步运转，方能保证吊盘起落时盘面不斜。

吊盘上除连接悬吊钢丝绳外，根据提升需要，还必须装设稳绳（掘砌单行作业时）。每个提升吊桶需设两根稳绳，它们应与提升钢丝绳处在同一垂直平面内，并与吊桶的卸矸方向相垂直。稳绳用作吊桶提升的导向，保证吊桶运行时的平稳。

(4)稳绳盘。当竖井采用掘砌平行作业时，在吊盘之下，掘进工作面上方，还应专设一个稳绳盘，用于拉紧稳绳，设置与悬吊掘进设备，保护工作面施工安全。稳绳盘的结构和吊盘相似，比吊盘简单，为一单层盘。