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立井井筒的结构与设计培训教案--中国矿业大学

作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2013-10-23

第四章 立井井筒的结构与设计

第一节 立井井筒的结构

一、立井井筒的种类

立井井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升煤炭(或矸石)、升降人员、运送材料设备、以及通风和排水的咽喉工程。

立井井筒按用途的不同可分为以下几种:

(一)主井

专门用作提升煤炭的井筒称为主井。在大、中型矿井中,提升煤炭的容器为箕斗,所以主井又称箕斗井,其断面布置如图4-1所示。

图4-1 箕斗主井断面图

(二)副井

用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒称为副井。副井的提升容器是罐笼,所以副井又称为罐笼井,副井通常都兼作全矿的进风井。其断面布置如图4-2所示。

图4-2 罐笼井断面图

(三)风井

专门用作通风的井筒称为风井。风井除用作出风外,又可作为矿井的安全出口,风井有时也安设提升设备。

除上述情况外,有的矿井在一个井筒内同时安设箕斗和罐笼两种提升容器,兼有主、副井功能,这类立井称为混合井。

我国煤矿中,立井井筒一般都采用圆形断面。

如图4-1、图4-2所示,在提升井筒内除设有专为布置提升容器的提升间外,根据需要还设有梯子间、管路间以及延深间等。用作矿井安全出口的风井,需设梯子间。

二、立井井筒的组成

立井井筒自上而下由井颈、井身、井底三部分组成,如图4-3所示。靠近地表的一段井筒叫做井颈,此段内常开有各种孔口。井颈的深度一般为15~20m,井塔提升时可达20~60m。井颈以下至罐笼进出车水平或箕斗装载水平的井筒部分叫做井身。井身是井筒的主干部分,所占井深的比例最大。井底的深度是由提升过卷高度、井底设备要求以及井底水窝深度决定的。罐笼井的井底深度一般为10m左右;箕斗井井底深度一般为35~75m。这三部分长度的总和就是井筒的全深。

  

图4-3 井筒的组成                        图4-4 台阶形井颈

三、立井井颈、壁座和井底结构

(一)井颈

如图4-4所示。井颈的作用,除承受井口附近土层的侧压力及建筑物荷载所引起的侧压力外,有时还作为提升井架和井塔的基础,还要承受井架或井塔的重量与提升冲击荷载。

1、井颈的特点

(1)井颈处在松散含水的表土层或破碎风化的岩层内,承受的地压较大。

(2)生产井架或井塔的基础,将其自重及提升荷载传到井颈部分,使井颈壁的厚度大大增加。

(3)井口附近建筑物的基础,增大了井颈壁承受的侧压力。因之,在井颈壁内往往要加放钢筋。

(4)井颈壁上往往需要开设各种孔洞,削弱了井颈强度。

2、井颈的结构和类型

井颈部分和井身一样,也要安设罐梁、罐道、梯子间和管缆间等。另外井颈段还要装设防火铁门和承接装置基础,设置安全通道、暖风道(在严寒地区)、同风井井颈斜交的通风道等孔洞。井颈壁上的各种孔洞的特征,见表4-1。

表4-1                          井颈壁上孔洞特征

井颈型式主要取决于井筒断面形状及用途、井口构筑物传递给井颈的垂直荷载、井颈穿过地层的稳定性情况和物理力学性质、井颈支护材料及施工方法等因素。常用的井颈型式有下述几种:

(1)台阶形井颈(图4-4) 为了支承固定提升井架的支承框架,井颈的最上端(锁口)厚度一般为1.0~1.5m,往下成台阶式逐渐减薄。图a适用于土层稳定,表土层厚度不大的条件。图b适用于岩层风化、破碎及有特殊外加侧向荷载时。

(2)倒锥形井颈(图4-5) 这种井颈可视为由倒锥形的井塔基础与井筒联结组成。倒锥形基础是井塔的基础,又是井颈的上部分,它承担塔身全部结构的所有荷载,并传给井颈。倒锥形井颈根据井塔的形式又分为倒圆锥壳形、倒锥台形、倒圆台形等形式。

倒圆锥壳形(图4-5 a),即圆筒形井塔与圆筒形井筒的井颈直接固接在一起,适用于地质条件复杂的地区。

倒锥台形(图4-5 b),即矩形或框架形塔身的井塔与圆形井筒的井颈直接固接在一起,适用与厚表土、地下水位高的井筒。

倒圆台形(图4-5 c),即圆筒形井塔与圆形井筒的井颈直接固接在一起,适用于厚表土层竖向载荷大的井筒。

图4-5 倒锥形井颈

3、井颈的深度和厚度设计

井颈的深度主要受表土层的深度控制。在浅表土中井颈深度可取表土层全厚加2~3m,按基岩风化程度来定。在深表土中,井颈深度可取为表土层全厚的一部分,但第一个壁座要选择在不透水的稳定土层中。如果多绳提升的井塔基础座落在井颈上时,井塔影响井颈的受力范围(深度)可达20~60m。

井颈深度除依表土情况确定外,还取决于设在井颈内各种设备(支承框架、托罐梁、防火门)的布置及孔洞大小等。井颈的各种设备及孔洞应互不干扰,并应保持一定间距;设备与设备外缘应留有100~150mm的间隙,孔口之间应留400~500m


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