千米立井高压电缆下放设计与工艺研究论文_张文丰

千米立井建设完成后，井下主动力电缆的敷设是解决井下用电的重要途径。正常情况下，立井落井成功后，井下的建设及生产随即进行，电缆在井筒内的敷设往往有两种方式：井壁固定和井筒钢丝绳吊挂两种方式，本文以千米立井为背景，对井筒内钢丝绳吊挂方式进行设计论证。

关键词：千米 立井 钢丝绳 吊挂

一、项目背景

某千米竖井井筒净直径为7.0m，地面标高+11.83米，井深1100米，计划在井下某中段建设一座重要变电所，其中，井筒内电缆长度为1000m，选用ZR-YJV42 10/12.5 3×185 mm2高压电缆，根据施工工期及风险等因素考虑，选择φ48镀锌钢丝绳进行吊挂安装，安装工期计划72小时。

二、方案设计

1、稳车布置及天轮改绞

（1）布置两台40 t稳车：布置2台JZ-40型凿井稳车，以作为2根MYJV42-6/10-3×185 mm2电缆的下放稳车，挖设2个50 t全埋式地锚或者重新灌注混凝土基础作为2台40 t稳车的地锚。凿井稳车布置示意图见图2-1。

　图2-1 凿井稳车布置示意图

（2）天轮改绞：在临时井架顶层平台处，根据电缆下放位置重新布置2个φ1.25 m天轮作为电缆下放天轮，天轮坐在并排放置的两根63#工字钢上（天轮座宽度视到场天轮而定），天轮与稳车应对好方向，偏差严禁超过1.5°，同时在顶层平台靠近边缘位置布置2个导向天轮，直径1.25 m。天轮平台布置示意图如下图2-2所示。

　图2-2 天轮平台布置示意图

（3）稳车上绳：待天轮改绞完成以后，将下放电缆用的两根18×7-1-6-φ48-1960型镀锌钢丝绳依次缠上相应稳车，钢丝绳绳长1100 m，缠绳过程中，应将钢丝绳紧密排列不得有间隙，层与层垫设铁皮，铁皮厚度2.0 mm，待完成以后，利用一根φ20 mm棕绳，一端与钢丝绳绳头相连，一端翻过天轮进入井口布置的调度绞车，将钢丝绳翻过天轮下放到井筒内。天轮定位图如下图2-3所示。

　图2-3 天轮定位图

（4）井筒蹬电缆：地面工作人员利用吊车将缠绕着电缆的木质滚筒吊运至井口，蹬在钢结构支架上，为了控制电缆在下放过程中的速度，应设置滚筒锁停装置。

2、 井筒内电缆下放工作

（1）电缆头处理：在电缆下放前应对电缆头进行处理，同时利用φ18.5 mm的软钢丝绳作为尾绳与φ48 mm的镀锌钢丝绳用钢丝绳卡子连接好，此段小绳作为下部破除旋转内力用。电缆卡加工图见图2-4。

　图2-4 电缆卡加工图

（2）电缆下放工作：作业人员拖拽电缆一端至井口且利用电缆卡连接电缆与钢丝绳，电缆与电缆卡间加垫一层风筒布加以保护，紧固电缆卡和连接螺栓前，井口作业人员必须利用好固定在溜槽立柱上的防溜卡对下放电缆进行固定，连接螺栓紧固牢靠后井口信号工打点通知操作工操作稳车缓慢进行下放作业。用电缆卡子和小麻绳与φ46 mm镀锌钢丝绳分段卡固下放，每3 m用小麻绳一扎，每6 m用钢板卡卡固。下放过程中尽量保证电缆与钢丝绳紧密结合，严防电缆弯曲和挂刮现象发生，做到稳车运行，套管内电缆运行，车停电缆停。稳车下放电缆示意图如下图2-5所示。

　图2-5 稳车下放电缆示意图

（3）钢丝绳固定：待电缆下放到位，井下留够余量后，稳车停止作业，将稳车群断电，然后作业人员利用吊将2组矩形梁在井口蹬好，矩形梁规格□800×200×30，然后在矩形梁上布置2组40#工字钢，再将悬挂钢丝绳固定在工字钢支梁上，钢丝绳选用2付板卡+锁绳器固定，板卡在上。矩形梁受力计算结果如图2-6所示。

经检查无问题后启动稳车，让钢丝绳不受力，查看钢丝绳是否松动滑落，再次检查，钢丝绳无滑动迹象后，拆除相关设施。

　图2-6 矩形梁受力计算结果

三、安全系数校核及设备选型

1、稳车及下方钢丝绳校核

根据施工图纸和相关文件可知，查施工蓝图可知：井筒垂直深度1000 m（校核时按1000 m考虑），φ48镀锌钢丝绳米重9.19 kg/m，3×185型电力电缆米重14.7 kg/m，电缆卡单重5.5 kg，共166件。

故：电缆重量：G1=1000 m×14.7 kg/m=14.7 t

钢丝绳重量：G2=1000 m×9.19 kg/m=9.19 t

钢板卡重量：G3=5.5×166=913 kg，其余构件重量按0.6 t考虑。

则：总重量G总=G1+G2+G3+0.6=25.4 t，考虑到电缆在下放过程中受力不均匀，校核时需增加动载系数K（K取1.1），故稳车实际受力25.4×1.1=28.0 t＜40 t×80%，故选用40 t稳车满足要求。

2、钢丝绳校核

查贵州钢绳股份有限公司《多层股钢丝绳》可知，18×7-1-6-φ48-1960型镀锌钢丝绳破断力为142.7 t，则该下放钢丝绳安全系数n=P破/G总=142.7/28.0=5.09＞5，符合《金属非金属矿山安全规程》GB16423-2006中6.3.4.15凿井用的钢丝绳和连接装置的安全系数，应符合下列规定：悬挂风筒、压缩空气管、混凝土浇注管、电缆及拉紧装置用的钢丝绳，不小于5。

3、 凿井天轮的选型

根据该施工工艺可知，电缆下放即将到位时天轮受力最大F=28 t，钢丝绳直径为φ48 mm，查宿州市方圆安全设备有限公司提供的《凿井悬挂天轮使用维护说明书》中单槽悬吊天轮型号、规格和主要技术参数可知，MZS2.1-0-1×1.25型天轮最大允许钢丝绳直径为φ60.5 mm，单根钢丝绳最大静张力40 t，均符合要求。规格参数查询表见表3-1。

表3-1 规格参数查询表

4、 顶层平台工字钢强度校核

待电缆下放完成以后，将2根悬挂钢丝绳蹬在两根63#工字钢上，I63 a材质Q235，L=7.5 m，所承受的重量28 t×2。

查表可知：

I63a抗弯截面模量WZ =2984 cm3。

故选用的工字钢梁安全可靠。

5、 吊车选型计算

根据计算可知，该施工工艺最重构件为3×185型电力电缆，实际重量为14.7 t，考虑吊装过程受力不均匀，吊车实际受力为14.7×1.1=16.17 t，吊车回转半径8 m，吊装高度7 m，则臂长为10.6 m，查徐工50 t吊车性能参数可知：吊车回转半径8 m，臂长11.3 m，实际载重为20.4 t，满足要求。50 t汽车吊性能参数表见表3-2。

表3-2 50 t汽车吊性能参数表

四、结束语

通过在井筒内利用钢丝绳吊挂电缆的研究，针对该具体案例，结合现场施工发现，该方式满足安全技术要求，同时工期较短，施工简便，无高空及井筒内作业，人员安全系数较高。具有较高的推广价值。

论文作者:张文丰

论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期

论文发表时间:2020/4/24

标签：钢丝绳论文;  电缆论文;  井筒论文;  立井论文;  工字钢论文;  井口论文;  作业论文;  《中国电业》2019年 23期论文;