煤矿挖斗加固施工方案

煤矿挖斗加固施工方案一、工程概况1.1施工背景煤矿挖斗作为综采工作面关键承载部件，长期受矿石冲击、物料磨损及交变应力影响，易出现斗体变形、刃口磨损、连接部位开裂等病害。本次施工针对MG300/700-WD型采煤机配套挖斗（容积3.5m³）开展系统性加固作业，涉及斗体结构补强、关键焊缝强化、耐磨层堆焊及连接组件更换等内容，预计施工周期15天，作业地点为井下-650m水平综采工作面检修硐室。1.2主要技术参数项目参数指标检测标准挖斗自重2.8tGB/T35995-2018额定承载5.2tMT/T1097-2008原板材厚度斗体16mm/Q355BGB/T1591-2018刃口磨损极限≤8mm设备维护规程第3.2.4条焊缝强度要求抗拉强度≥490MPaGB/T12469-2019二、施工准备2.1技术准备图纸会审：组织技术人员核对挖斗设计图纸（图号：KMC-2023-042），重点确认斗体加强筋分布、应力集中区域及焊接坡口形式，形成《图纸会审记录》并经监理单位签认。方案编制：编制包含施工工艺流程、质量控制点、安全技术措施的专项施工方案，通过煤矿企业技术负责人审批后实施。技术交底：采用BIM技术模拟施工过程，对作业班组进行三级交底，明确耐磨焊条选用（型号D707，直径4mm）、焊接电流参数（180-220A）及层间温度控制（≤250℃）。2.2物资准备材料名称规格型号数量质量证明文件要求补强钢板20mm/Q690D4.5m²提供材质单及力学性能报告耐磨焊丝ER50-6φ1.2mm80kg符合GB/T8110-2020标准高强度螺栓M24×8010.9级36套带扭矩系数检测报告碳弧气刨碳棒Φ8mm×350mm120根直流反接专用焊接保护气体Ar+CO₂(80%+20%)4瓶纯度≥99.99%2.3设备准备主要施工设备：逆变式弧焊机（ZX7-500，输出电流10-500A）2台数控等离子切割机（LGK-100，切割厚度≤30mm）1台磁粉探伤仪（CDX-III，灵敏度≥2A级）1台便携式硬度计（TH140，测量范围10-900HLD）1台安全防护设备：隔爆型轴流风机（2×11kW，风量≥280m³/min）2台正压式氧气呼吸器（HYZ4型，使用时间≥4h）4套焊接烟尘净化器（HCH-2000，过滤效率≥99.5%）1台三、施工工艺3.1旧斗体预处理表面清理：采用高压水枪（80MPa）冲洗附着煤泥，使用钢丝轮清除锈迹，露出金属光泽对开裂部位采用碳弧气刨清除缺陷，刨槽深度≥裂纹长度1.5倍，形成U型坡口（角度60°±5°）无损检测：对斗体关键焊缝（斗底与侧板连接缝、刃口与斗体过渡缝）进行100%磁粉探伤，标记线性缺陷位置使用超声波检测仪（CTS-9003）检测板材内部缺陷，记录分层、夹杂等超标缺陷坐标3.2结构补强施工3.2.1斗体加强筋焊接加强板制作：按图纸要求切割6块三角形加强板（尺寸300×250×16mm），边缘倒钝R3mm在加强板与斗体贴合面开设塞焊孔（φ16mm，间距100mm），孔口倒角1×45°焊接工艺：采用CO₂气体保护焊打底（焊丝ER50-6，电流160-180A），手工电弧焊填充盖面（焊条E5015）焊接顺序遵循"先短后长、对称施焊"原则，每条焊缝分3层焊接，层间清渣后进行100%PT检测焊后立即用履带式加热器（温度250-300℃）保温2h，缓慢冷却至环境温度3.2.2刃口强化处理旧刃口拆除：使用等离子切割沿原焊缝切除磨损刃口（保留5mm过渡层），打磨坡口至露出新鲜金属新刃口采用ZGMn13高猛钢（厚度25mm）制作，按斗体弧度预弯成型（曲率半径R1500mm）耐磨层堆焊：在刃口工作面上采用埋弧堆焊工艺焊接耐磨层，堆焊厚度12mm，分3道施焊焊接参数：焊接电流650-700A，电压32-34V，焊接速度350-400mm/min焊后进行水淬处理（水温80-100℃），确保耐磨层硬度达到HRC55-603.3连接组件更换销轴孔修复：对磨损超差的销轴孔（原直径φ50H7，磨损后φ51.2mm）采用电刷镀工艺修复，镀层材料为镍钨合金镀后磨削加工至φ50H7（公差+0.025mm），表面粗糙度Ra1.6μm高强度螺栓连接：螺栓安装前进行扭矩系数复测（要求0.11-0.15），涂抹螺纹防咬合剂（型号：Loctite243）按对角顺序分3次拧紧，终拧扭矩控制在1200-1300N·m，使用扭矩扳手（精度±3%）校核3.4整体检测与涂装尺寸检测：使用全站仪（LeicaTS60）测量挖斗外形尺寸，确保斗口平面度≤3mm/m，对角线偏差≤5mm检测刃口直线度（允许偏差2mm/2m），采用拉线法配合塞尺测量性能测试：进行1.25倍额定载荷（6.5t）静载试验，持荷1h后测量结构变形量（允许值≤3mm）对所有焊接接头进行硬度检测，热影响区硬度≤350HV10防腐涂装：表面喷砂处理达Sa2.5级，喷涂环氧富锌底漆（干膜厚度80μm）中间漆采用环氧云铁防锈漆（干膜厚度120μm），面漆为聚胺酯耐磨面漆（干膜厚度60μm，颜色RAL2009橙色）四、质量控制4.1关键控制点焊接质量控制：设立焊接质检员，对每道焊缝进行"三检制"（自检、互检、专检）焊接过程中实时监测层间温度，使用红外测温仪（精度±1℃）每30min记录一次焊后24h对关键焊缝进行100%UT检测，Ⅰ级合格材料质量控制：所有进场材料实行"二维码"追溯管理，扫描可查看材质证明、力学性能报告等信息对耐磨焊条进行烘焙（350℃×1h），存入80-100℃保温筒，领用后4h内使用完毕4.2质量验收标准验收项目允许偏差检测方法检验数量加强板平面度≤2mm/m水平仪+塞尺每块板3点焊缝余高0-3mm焊缝检验尺每100mm测1点耐磨层硬度55-60HRC洛氏硬度计每㎡测5点涂层附着力≥5MPa划格法（间距1mm）每面测3处五、安全管理5.1井下作业安全措施瓦斯管理：施工前30min检测作业面瓦斯浓度，≤0.5%方可开工，配备2台便携式瓦斯检测仪（分辨率0.01%）实时监测采用双风机双电源通风系统，确保作业面风量≥4m³/min，风筒出风口距工作面≤5m防火防爆：焊接作业点5m范围内清理易燃物，设置2个8kg干粉灭火器及0.5m³灭火砂箱使用阻燃型焊接地线（截面积≥50mm²），接地电阻≤2Ω，严禁利用轨道、管路作回路5.2高空作业防护搭设满堂红脚手架（立杆间距1.2×1.2m，步距1.8m），铺设50mm厚木脚手板，设置1.2m高防护栏杆及18cm挡脚板作业人员佩戴双钩安全带（静负荷≥15kN），使用防坠器（坠落距离≤1.5m），工具放入防爆工具箱内5.3应急处置瓦斯超限应急：当瓦斯浓度达到0.8%时，立即停止作业，启动备用风机，人员沿避灾路线撤离至新鲜风流处火灾事故应急：初起火灾使用灭火器扑救，火势扩大时切断区域电源，佩戴呼吸器按避灾路线撤离，同时向调度室汇报六、施工进度计划施工阶段起止时间关键节点工作资源配置施工准备D1-D3设备调试、材料进场报验技术员2人，钳工3人旧斗体处理D4-D6无损检测、缺陷清除焊工4人，探伤工1人结构补强D7-D12加强筋焊接、刃口堆焊焊工6人，起重工2人检测验收D13-D15静载试验、涂装施工质检员2人，涂装工3人七、环境保护7.1粉尘控制焊接作业采用局部排风+除尘系统，粉尘排放浓度控制在2mg/m³以下喷砂除锈在密闭隔离间进行，安装高效滤筒除尘器（过滤面积≥20㎡）7.2废弃物处理焊接烟尘收集后经活性炭吸附处理，固废按"危险废物名录"分类存放，交由有资质单位处置废油、清洗剂等液态废物存入防爆收集桶（容量20L），张贴危废标识，定期交环保部门处理八、应急预案8.1触电事故应急立即切断电源或使用绝缘工具使伤者脱离电源，检查呼吸心跳，必要时实施心肺复苏对烧伤创面进行简单包扎，避免感染，迅速转运至井下急救站8.2坍塌事故应急发生脚手架坍塌时，立即启动应急救援预案，设置警戒区域，使用生命探测仪搜寻被困人员采用液压顶杆（最大支撑力50t）进行支护，防止二次坍塌，同时联系矿山救护队支援九、技术创新点复合耐磨层技术：采用"高铬铸铁+奥氏体锰钢"双金属堆焊工艺，使刃口使用寿命延长2.3倍应力释放技术：在斗体转角处开设微型释放槽（宽5mm×深3mm），配合振动时效处理（激振频率25-50Hz），降低焊接残余应力35%