張新社， 張大乾， 趙洪顯， 石紅卿， 史永安

(金川集團(tuán)股份有限公司， 甘肅 金昌 737100)

1 前言

金川龍首礦區(qū)原井下供配電是通過(guò)龍首礦新2#提升副井井筒敷設(shè)動(dòng)力電纜至各生產(chǎn)中段，但該井筒服務(wù)年限已長(zhǎng)達(dá)30年之久，井筒開(kāi)裂變形嚴(yán)重，對(duì)井下供電存在較大安全隱患，加之井下開(kāi)采工程現(xiàn)已進(jìn)入深部開(kāi)拓，已有井下供電系統(tǒng)已不能滿足井下深部開(kāi)采供電負(fù)荷要求，對(duì)現(xiàn)有井下供配電系統(tǒng)升級(jí)改造迫在眉睫。為了避免動(dòng)力電纜通過(guò)副井井筒敷設(shè)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)多方案論證，提出由地表先施工兩條鉆孔，鉆孔深度均為510m，鉆孔直徑φ270mm。再?gòu)牡乇? 729m水平26#變電所將高壓電纜通過(guò)鉆孔敷設(shè)至井下1 220m水平中央變電所以形成新的雙回路6kV供電系統(tǒng)，同時(shí)兼顧井下通訊需要，鉆孔下放動(dòng)力電纜時(shí)一并將通訊電纜也通過(guò)鉆孔敷設(shè)至1 220m水平。該設(shè)計(jì)方案在金川礦山尚屬首例，沒(méi)有施工經(jīng)驗(yàn)可循，如何在小孔徑深鉆孔內(nèi)同時(shí)下放動(dòng)力電纜和通訊電纜存在較大挑戰(zhàn)。

2 施工方案

2.1 施工內(nèi)容

根據(jù)設(shè)計(jì)，1#鉆孔內(nèi)需要敷設(shè)的電纜為高壓電纜ZR- YJV32 8.7/15- 3×240mm21根，總長(zhǎng)度為640m；高壓電纜ZR- YJV32 8.7/15- 3×185mm21根，總長(zhǎng)度為640m。2#鉆孔內(nèi)需要敷設(shè)的電纜為高壓電纜ZR- YJV32 8.7/15- 3×240mm21根，總長(zhǎng)度為640m，通訊電纜MHYA- 100×2×0.8mm21根，總長(zhǎng)度為640m。

2.2 工期要求

根據(jù)生產(chǎn)需要，提出要以最短的時(shí)間內(nèi)完成電纜下放和安裝，為此，通過(guò)工期優(yōu)化，共安排施工工期30天，包括施工前準(zhǔn)備15天，鉆孔內(nèi)下放電纜15天。

2.3 施工總體思路

在2#鉆孔東側(cè)20m位置處施工穩(wěn)車(chē)基礎(chǔ)并安裝25t穩(wěn)車(chē)，鉆孔位置上方安裝鋼支架和天輪。利用穩(wěn)車(chē)下放懸吊鋼絲繩，高壓電纜、通訊光纜通過(guò)采用板卡卡設(shè)的形式與懸吊鋼絲繩固定后緩慢下放至鉆孔內(nèi)。下設(shè)設(shè)施如圖1所示。

圖1 電纜下放設(shè)施示意圖

2.4 施工難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)

(1)孔壁破損或孔內(nèi)有雜物，可能造成下放電纜過(guò)程中中途卡孔，導(dǎo)致電纜及鉆孔報(bào)廢。

(2)在下放電纜過(guò)程中電纜與鋼絲繩存在纏繞現(xiàn)象。

(3)下放電纜過(guò)程中，板卡卡孔，導(dǎo)致電纜及鉆孔報(bào)廢。

(4)由于鉆孔較深、電纜重量大，在下放過(guò)程中可能造成電纜絕緣皮損壞，板卡脫扣。

3 方案實(shí)施

3.1 施工準(zhǔn)備工作

(1)計(jì)算所有設(shè)備材料總重，進(jìn)行穩(wěn)車(chē)選型、鋼支架加工參數(shù)確定。鋼絲繩垂直使用長(zhǎng)度為510m，質(zhì)量M1=510×5.12=2 612kg；電纜在鉆孔內(nèi)垂直使用長(zhǎng)度510m，高壓電纜2根全部以型號(hào)為ZR- YJV328.7/15- 3×240mm2電纜重量計(jì)算，電纜單重13.2kg/m，質(zhì)量M2=510×26.4=13 464kg；電纜抱箍合計(jì)質(zhì)量M3=1 000kg；鉆孔內(nèi)通訊電纜重量510m，M4=1 000kg。因此井筒內(nèi)下放物總質(zhì)量(最大值)M=M1+M2+M3=17 076kg。依據(jù)規(guī)范要求：安全系數(shù)K取2～4倍。

(2)現(xiàn)場(chǎng)確定穩(wěn)車(chē)安裝位置，施工穩(wěn)車(chē)基礎(chǔ)。

(3)加工制作鋼支架、電纜板卡、導(dǎo)向錐等加工件。導(dǎo)向錐采用φ219mm×6mm，L=1 000mm的鋼管制作而成。

(4)加工制作。

3.2 實(shí)施過(guò)程

施工順序：攝像頭探孔→安裝穩(wěn)車(chē)及鋼支架→穩(wěn)車(chē)?yán)p繩及布置→導(dǎo)向錐疏孔→下放電纜(同時(shí)安裝鋼板卡)→地表及井下固定。

(1)首先采用攝像頭對(duì)兩條鉆孔孔壁進(jìn)行檢查，是否存在孔壁破損、倒刺以及孔內(nèi)雜物堵塞現(xiàn)象。

(2)安裝25t穩(wěn)車(chē)，鉆孔正上方位置安裝鋼支架，電纜下放前φ30mm鋼絲繩纏繞在25t穩(wěn)車(chē)卷筒上經(jīng)天輪至地表鉆孔位置，使用15.5mm鋼絲繩將φ30mm鋼絲繩與φ219mm×6mm鋼管自制導(dǎo)向錐連接牢固。

(3)利用導(dǎo)向錐在鉆孔內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)行，對(duì)鉆孔進(jìn)行疏通，清理孔壁銹片和孔內(nèi)泥漿、雜物。

(4)將電纜經(jīng)導(dǎo)向錐與懸吊鋼絲繩交叉卡設(shè)、綁扎牢固，并引至鉆孔口。在下放電纜時(shí)，利用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，減少電纜下放過(guò)程中纏繞現(xiàn)象，同時(shí)利用導(dǎo)向錐引導(dǎo)電纜下放[1]。

(5)依據(jù)鉆孔口徑以及電纜直徑加工特殊電纜板卡，并交錯(cuò)布置，分開(kāi)懸吊動(dòng)力和通信電纜，保證板卡與孔壁之間有足夠的安全間隙和重量平衡。

(6)下放電纜時(shí),控制穩(wěn)車(chē)速度，速度控制在每分鐘0.3m，電纜每隔1.5m使用鋼卡將電纜與鋼絲繩固定牢固，鋼板卡交錯(cuò)布置。剛開(kāi)始下放時(shí)，使用人工將電纜牽引至鉆孔，待下放電纜重量大于電纜盤(pán)摩擦力時(shí)，施工人員隨時(shí)控制好制動(dòng)裝置，防止電纜盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快損傷電纜。當(dāng)電纜經(jīng)鉆孔下放時(shí)，施工人員時(shí)刻觀察下放電纜長(zhǎng)度，待下放接近設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，安排施工人員至鉆孔底部位置，待導(dǎo)向錐及電纜出鉆孔后，人員人工將電纜及鋼絲繩拖至平巷靠邊處，使用對(duì)講機(jī)的方式進(jìn)行信號(hào)聯(lián)絡(luò)。板卡交錯(cuò)布置如圖2所示。

圖2 板卡交錯(cuò)布置示意圖

(7)電纜下放到位后，將電纜與鋼支撐架之間用鋼絲繩固定裝置進(jìn)行固定牢固。

4 技術(shù)創(chuàng)新措施

針對(duì)施工難點(diǎn)和面臨的風(fēng)險(xiǎn)，為了確保電纜能夠通過(guò)鉆孔順利下放，多次組織專家進(jìn)行方案論證，做了大量的前期準(zhǔn)備工作并采取了一些行之有效的措施，主要體現(xiàn)在以下方面：

(1) 利用鉆孔專用電子探測(cè)攝像頭先進(jìn)設(shè)備，探查孔壁情況。在下放電纜前，采用電子探測(cè)攝像頭對(duì)兩條鉆孔孔壁進(jìn)行檢查，探查孔壁是否存在破損、倒刺現(xiàn)象，為順利下放電纜做到心中有數(shù)[2]。

(2) 通過(guò)加工制作導(dǎo)向錐，起到疏通鉆孔及引導(dǎo)電纜下放作用。在下放電纜前，利用特制加工的φ219mm×6mm，L=1 000mm導(dǎo)向錐對(duì)鉆孔自上而下進(jìn)行疏通，確保鉆孔內(nèi)無(wú)障礙。同時(shí)，在下放電纜過(guò)程中，導(dǎo)向錐懸吊至鋼絲繩尾部，可以消除鉆孔內(nèi)電纜與鋼絲繩之間旋轉(zhuǎn)纏繞，起到引導(dǎo)作用。

(3) 加工制作特殊鋼板卡。根據(jù)鉆孔及電纜直徑，加工特制鋼板卡，鋼板卡所有與鉆孔接觸面進(jìn)行倒角圓弧化，以此來(lái)增大鋼板卡與鉆孔內(nèi)壁間距。

(4) 特制鋼支架。根據(jù)施工所需材料及加工件總重，經(jīng)過(guò)核算加工特制支架，以保證下放電纜順直，杜絕了電纜線地面拖拉，導(dǎo)致破損。

(5) 特制電纜轉(zhuǎn)盤(pán)支架。在下放電纜時(shí)，為防止電纜重量大于電纜盤(pán)摩擦力時(shí)，使施工人員能隨時(shí)控制，防止電纜盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快損傷電纜。

5 結(jié)論

(1) 通過(guò)該方案的實(shí)施，安全、高效地完成了鉆孔內(nèi)供電電纜和通訊電纜的安裝任務(wù)，解決了小孔徑超深鉆孔內(nèi)同時(shí)安裝兩趟電纜的難題。

(2) 提高了作業(yè)環(huán)境的安全和鉆孔電纜安裝速度，避免了下放電纜時(shí)卡孔、通訊電纜折斷和電纜脫落事故的發(fā)生，同時(shí)也保證了人員的安全作業(yè)。

(3) 該工程的成功實(shí)施，為今后礦山高壓電纜、通信電纜敷設(shè)開(kāi)辟了一條較為經(jīng)濟(jì)、有效、適用的途徑[3]。