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立井井筒施工设备与布置

作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2013-10-23

立井井筒施工设备与布置

 

立井井筒施工时,为了满足掘进提升、翻卸矸石、砌筑井壁和悬吊井内施工设施的需要,必须设置凿井井架、天轮平台、卸矸台、封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘、以及砌壁模板等凿井结构物。有一些凿井结构物是定型的,可以根据施工条件选取(如凿井井架),有一些则要根据施工条件进行设计计算。本章重点介绍几个主要凿井结构物的结构特点和设计的原则,以及凿井设备的布置。

第一节  凿井井架

凿井井架是专为凿井提升及悬吊掘进设备而设立的,建井结束后将其拆除,再在井口安装生产井架。因此,凿井井架亦称临时井架。

我国凿井时大都采用亭式钢管井架(图7-1),这种井架的四面具有相同的稳定性,天轮及地面提绞设备可以在井架四周布置。亭式井架采用装配式结构,其优点是:可以多次重复使用,一般不需要更换构件;每个构件重量不大,安装、拆卸和运输都比较方便;防火性能好;承载能力大,坚固耐用,可以满足井下和井口作业的需要。

除亭式钢管井架外,个别地方还使用过三腿式钢凿井井架,在地方小煤矿也使用过木井架。

近年来,一些单位开始利用永久井架或永久井塔代替凿井井架开凿立井,省去了凿井井架的安装拆卸,虽延长了凿井准备期,但对整个建井工期影响不大,提高了投资效益。最近设计单位又设计出生产建井两用井架,它既服务于建井提升用,又服务于矿井生产提升用,是一种将凿井井架和生产井架的特点相结合的新型井架。永久井架和永久井塔是专为生产矿井设计的,利用永久井架和永久井塔凿井,必须对其改造或加固,以满足凿井的要求。两用井架的问世,将此问题彻底解决,显示出极大的优越性,如济宁2号和3号井副井均应用生产凿井两用井架进行立井井筒的施工。

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亭式钢凿井井架在目前建井工程中使用最为广泛。根据井架高度、天轮平台尺寸及其适用的井筒直径、井筒深度等条件,亭式钢管井架共有六个规格,其编号为I、II、III、IV、新IV和V型,分别适用于井深200、400、600、800及1100m。随着我国井筒深度的加大及凿井机械化程度的提高,IV型以下的凿井井架已很少应用。

新IV型与原IV型井架相比,主要是增大了天轮平台面积,提高了井架全高及基础顶面至第一层平台的高度,便于在卸矸台下安设矸石仓及用汽车运矸,也便于伞形钻架等大型设备进出井筒,同时亦增大了井架的承载能力。而V型井架则是专为使用千米立井而设计的。它具有较大的天轮平台,满足多种凿井设备的吊挂,具有较大的工作荷重和断绳荷重。各型号井架的技术规格见表7-1。

 

表7-1        MZJ型亭式凿井井架技术规格

选择凿井井架的原则是:能够安全地承担施工荷载;保证足够的过卷高度;角柱跨距和天轮平台尺寸应满足井口施工材料、设备运输及天轮布置的需要。一般情况下,可参照表7-1选用井架。当施工工艺及设备与井架技术规格有较大差异,如总荷载虽相近但布置不平衡时,必须对井架的天轮平台、主体架及基础等主要构件的强度、稳定性及刚度进行验算。

一、凿井井架结构

亭式钢凿井井架是由天轮房,天轮平台、主体架、卸矸台、扶梯和基础等主要部分所组成的,如图7-1所示。

(一)天轮房

天轮房位于井架顶部,由四根角柱、上部横梁、水平联杆及两根用来安装和检修天轮的工字钢梁组成。为防雨雪,上部设有屋面并装有避雷针。天轮房的作用是安装、检修天轮,保护天轮免受雨雪侵袭。其角柱为两条角钢对焊成十字型截面;上部横梁为两条14号槽钢对焊成工字截面;斜撑为角钢;水平交叉联杆,以两条角钢对焊成倒T形截面,工字钢吊车梁一般选用25号工字钢,其长度要保证超出天轮平台每边1m。

(二)天轮平台

天轮平台位于凿井井架顶部,为框形平台结构,用于安置天轮梁。天轮由天轮梁支撑,并直接承受全部提升物料和悬吊掘砌设备的荷载。荷载经由天轮、天轮梁、天轮平台主梁传递给凿井井架的主体架。天轮平台是由四条边梁和一条中梁组成的“曰”字型框架,如图7-2所示。边梁为焊接钢板组合工字型梁,中梁为焊接组合工字型变截面梁。边梁和中梁称为天轮平台主梁,各主梁的挠度不应超过其跨度的1/400。天轮梁一般都成双地摆放在天轮平台上,承托各提升天轮和悬吊天轮。天轮梁在天轮平台上的位置以井内施工设备布置而定。其规格一般是根据其承担的荷载计算选型。除验算其强度和稳定型外,还要使天轮梁的挠度不超过其计算跨距的1/300。天轮梁以计算选型,其规格必定繁多。为了简化安装,保持天轮平台上天轮梁的平整,一般尽量选用同规格的工字钢加工。现场多用25号工字钢。其长度要求搭接时超过主梁不少于150mm,以便在其上钻孔,用U形螺栓将其与主梁固定,主梁上不准打孔,亦不准焊接。有时在天轮平台上还要设置支承天轮梁的支承梁。天轮梁和支承梁通称副梁,它们之间可搭接,可焊接,也可用螺栓联结。如果副梁的计算内力较大或者结构需要时,也可采用焊接组合梁。


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