起重设备在井下狭小空间安装技术难点研究

一、引言

井下作业环境具有空间封闭、通风条件差、地质结构复杂等特点，起重设备安装需同时满足安全性和功能性需求。狭小空间对设备尺寸、作业半径、稳定性提出更高要求，传统地面安装技术难以直接移植。当前研究多聚焦于地面大型设备吊装，对井下特殊环境的适应性研究不足。本文通过文献分析与工程实践总结，揭示井下狭小空间起重设备安装的核心技术难点，为工程实践提供理论支撑。

二、井下狭小空间起重设备安装的技术特性

2.1 空间约束对设备选型的影响

井下巷道空间有限，宽度多在 3 - 5 米，高度低于 4 米，这使得传统履带式起重机、汽车吊等大型设备难以直接进入。为解决这一难题，需采用模块化设计的小型起重设备，像电动葫芦、手动葫芦等。这些设备应具备可折叠、可拆卸特性，方便在狭窄巷道内灵活转弯，满足巷道转弯半径要求。此外，部分工程还采用门式桅杆滑移法，通过分段吊装的方式，有效减少单次作业所需空间，确保安装工作顺利开展。

2.2 地质条件对安装稳定性的挑战

井下作业环境复杂，岩层硬度不均、地下水渗透等问题频发，给设备基础的稳定性带来极大挑战。为应对这一状况，需对巷道顶板和底板采取加固举措，例如运用锚杆支护或混凝土浇筑的方式，有效增强其承载力。设备安装前，要利用地质雷达进行全面探测，精准避开断层、溶洞等地质缺陷区域，从源头上保障安装安全。此外，部分工程采用配备可调节支腿的起重设备，借助液压系统实现水平度的动态调整，使其能更好地适应复杂地质条件，保障设备稳定运行与作业安全。

2.3 通风与照明对作业效率的制约

井下通风状况不佳易引发有害气体积聚，威胁作业安全，因此需安装局部通风设备，确保空气有效流通。照明系统需严格满足防爆标准，选用LED 冷光源，以降低设备表面温度，减少火灾隐患。作业人员需随身配备便携式气体检测仪，实时监测氧气与甲烷浓度，保障作业环境安全。此外，部分工程采用无线遥控起重设备，减少人员进入狭小空间的次数，进一步降低安全风险，提升作业效率与安全性。

三、井下狭小空间起重设备安装的核心技术难点

3.1 设备吊装路径规划与碰撞规避

井下巷道弯道、交叉口众多，吊装路径规划难度大，还需避开电缆、管路等障碍物。针对这一情况，可借助三维激光扫描技术构建巷道数字模型，通过模拟设备运动轨迹来优化路径，提升规划的科学性与合理性。部分工程运用磁力吸附式导向装置，利用电磁力引导设备沿预设路径精准移动，增强作业的精准度。此外，吊装过程中设置安全缓冲区至关重要，能为设备提供充足活动空间，避免设备与巷道壁刮擦，有效防范潜在风险，保障吊装作业安全、有序开展。

3.2 吊耳绑扎与重心控制技术

设备吊耳设计需结合重心位置定制，以防范吊装时倾覆风险。设计过程中，运用有限元分析软件对吊耳结构开展应力仿真分析，据此优化焊缝布局与材料厚度，增强结构可靠性。吊装前实施空载试吊，并借助激光测距仪实时监测设备水平度，确保初始状态符合要求。部分工程引入可调节吊具，利用液压缸对吊点位置进行精准微调，进一步保障吊装作业的稳定性与安全性。

3.3 狭小空间内设备定位与固定

设备就位后，需严格把控平面度，将误差精准控制在 ±2mm 以内。为此，采用液压千斤顶与楔形垫块配合，可达成设备微米级调平，确保设备安装精度。固定螺栓处理方面，涂抹防松胶并采用双螺母锁紧，有效防止螺栓松动，保障设备稳定性。部分工程引入激光对中仪，借助反射靶标辅助，精准实现设备轴线与巷道中心线重合，为设备后续稳定运行奠定坚实基础。

四、井下狭小空间起重设备安装的风险管控策略

4.1 动态监测与预警系统构建

在井下起重设备安装过程中，为确保安全与质量，需对设备应力、变形、位移等参数进行实时监测。利用光纤光栅传感器对关键承力部件开展健康监测，监测数据通过无线方式传输至地面监控中心，以便及时掌握设备状态。同时设置三级预警阈值，当监测值超额定值 80% 时，启动声光报警。此外，部分工程引入 AR 技术，借助头盔显示器将设备状态信息实时叠加显示，为作业人员提供更直观、便捷的监测手段。

4.2 标准化作业流程与人员培训

为规范井下起重设备安装作业，需编制《井下起重设备安装作业指导书》，详细明确各环节技术要求与质量标准，为作业提供清晰指引。作业人员需取得特种作业资格，并定期参与应急演练，提升应急处置能力。借助虚拟现实技术模拟井下作业环境，增强人员空间感知与适应能力。同时建立双人互检制度，关键工序须经技术负责人与安全员双重确认，确保安装过程符合规范，保障作业安全与质量。

4.3 应急救援与事故处置预案

为有效应对井下起重设备安装过程中的突发事故，需制定《井下起重设备安装事故专项应急预案》，针对火灾、坍塌、设备失控等不同场景，清晰明确处置流程。为作业人员配备自救器、正压氧气呼吸器等个体防护装备，并设置应急避难硐室以保障人员安全。定期开展无脚本应急演练，检验预案实际操作性。此外，与地面救援队伍建立联动机制，确保事故发生后45 分钟内救援力量可抵达现场，提升应急响应效率。

五、井下狭小空间起重设备安装的技术优化路径

5.1 智能化设备研发与应用

为提升井下起重作业的智能化与安全性，研发具备自主导航功能的智能起重设备。该设备运用 SLAM 算法感知巷道环境，精准规划作业路径。以电动缸取代传统液压系统，从根源上消除油液泄漏隐患。设备搭载多传感器融合系统，可对力矩、倾角、位移等多参数实时监测。此外，部分工程试点应用 5G 远程操控技术，操作人员通过地面控制台即可完成井下设备操作。

5.2 新型材料与结构创新

为优化井下起重设备性能，在材料与结构上采取多项创新举措。采用高强度铝合金制造起重设备主梁，既保证设备具备足够强度，又有效降低自重，提升设备便携性与机动性。在设备表面涂覆纳米疏水涂层，利用其特性减少粉尘附着，降低粉尘对设备运行的影响。研发可折叠式桅杆结构，借助记忆合金实现自动展开，节省空间且操作便捷。部分工程还采用碳纤维增强复合材料制造吊索，大幅提高抗疲劳性能。

5.3 绿色施工与节能减排

为提升井下起重设备环保与能效水平，设备驱动系统采用永磁同步电机，使能效比提升至 95% 以上，降低能耗。同时配置能量回收装置，将制动过程中产生的能量转化为电能回馈电网，实现能源循环利用。照明系统选用 LED 灯，并搭配太阳能供电装置，减少对柴油发电机的依赖，降低碳排放。此外，对施工过程中产生的废油、废液严格进行无害化处理，确保达标后排放，保护井下生态环境。

结束语

井下狭小空间起重设备安装是矿山工程面临的技术难题，需从多方面着手突破。通过设备适应性改造，提升设备在狭小空间的作业能力。运用动态监测技术，实时掌握安装状态。实施标准化流程管理，保障安装质量与安全。未来，研究可聚焦智能起重装备研发与绿色施工技术推广，推动行业向安全化、智能化迈进。借助产学研用协同创新，有望构建起具有自主知识产权的井下起重设备安装技术体系。

参考文献

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