资源描述
单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,*,Copyright2006,矿山建设工程,Design and construction of mine shaft and drift,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,*,第二篇 立井井筒工程,矿 山 建 设 工 程,凿井结构物及凿井设备布置,7.1 凿井井架,一、立式凿井井架(临时井架)的类型,立井亭式金属凿井井架：5个型号，七个品种,选择的原则：满足使用要求（角柱跨距、天轮布置）保证安全（载荷、过卷）,（一）井架的构造,二、井架的构造及尺寸,1、天轮房,位置、作用、构造,2、天轮平台,钢板焊接组合梁；边梁和中梁规格大,3、主体架,呈四棱台状，由四扇梯形桁架组成,4、卸矸台,5、扶梯,梯子梁为扁钢，踏步为圆钢,6、基础,天轮平台,天轮房,主体架,扶梯,基础,1、井架高度,（二）凿井井架的主要尺寸,2、天轮平台尺寸：,5.55.5；6.06.0；6.56.5；7.07.0；7.257.25；7.57.5,3、脚跨尺寸：,1010；1212；1414；1616,（三）井架的特点,1、井架在四个方向上具有相同的稳定性；,2、井架的结构是装配式的，可重复使用；,3、四面可出绳，悬吊天轮布置灵活；,4、便于安装、拆卸和运输；,5、防火性能好，井架坚固耐用。,7.1 凿井井架,作用在井架上不变的荷载，如井架自重、附属设备重量,三、凿井井架的载荷及其组合,1、恒荷载,2、活荷载,井架在使用过程中可能发生变动的荷载；如风荷载等,3、特殊荷载,偶然事故作用于井架上的荷载，如断绳荷载。,（一）井架荷载的种类,7.1 凿井井架,1、井架自重,（二）井架荷载的确定,2、附属设备重量：,（1）天轮及轴承座的重量 查表,标准井架 查表,（2）卸矸台荷载 实际情况取值或452估算。,（3）井架围壁板重量 石棉瓦2002；油毡502；木板2502；铁皮1202。,3、悬吊钢丝绳的工作荷载,单绳悬吊时：,双绳悬吊时：,钢丝绳的绳端荷载,每米钢丝绳的重量,井筒最大掘进深度,天轮平台高度,7.1 凿井井架,、风荷载（活荷载）,5、提升钢丝绳的断绳荷载（特殊荷载）,w0-基本风压，2,风压高度变化系数,风荷载体形系数,高度处的风震系数,-钢丝绳破断拉力换算系数,钢丝绳全部钢丝绳破断力总和,（三）井架荷载的组合,1、正常荷载组合,包括全部恒荷载、即井架自重、附属设备重量、全部提升、悬吊设备钢丝绳的工作载荷；组合系数1.0。,2、特殊荷载组合,包括全部恒荷载、即井架自重，组合系数1.0 ；一根钢丝绳的断绳荷载及与之共轭的钢丝绳两倍的工作荷载，其他钢丝绳的工作荷载及50%的风载。,7.1 凿井井架,第9.1.1条 凿井井架的选择应符合下列要求：,一、能安全地承受施工荷载；,二、角柱的跨度和天轮平台的尺寸，应满足提升及悬吊设施的天轮布置要求；,三、应满足矿井各施工阶段不同提升方式的要求；,四、井架四周围板及顶棚不得使用易燃性材料。,立井井筒施工示意图,1一天轮平台；2一凿井井架；3一卸矸平台；4一封口盘；5一固定盘；6一材料吊桶；7一吊盘；8一矸石吊桶；9一吊泵；10一抓岩机；11一压气管；12一风筒；13一安全梯；14一稳绳,7.2 凿井工作盘,一、封口盘和固定盘,（一）封口盘的用途和构造要求,1、位置和作用,钢木结构、盖井口为正方形；由梁格、盘面铺板、井盖门、管子道通过口盖门、绳孔等组成；主梁3645#工字钢，方木200200为次梁，75厚木板为铺板，上铺2025厚木板或防滑网绞钢板。副梁可用2025#工字钢或槽钢。,2、结构,（二）封口盘的荷载计算,1、荷载类型：,封口盘自重、施工荷载、装卸设备或物料时的荷载。,2、计算方法：,自重和施工荷载按30002计算。,作用：升降人员、材料、设备及拆装管路的工作平台，保护井下安全的结构物。,安全规程第二十五条 凿井期间，井口工作范围必须用栅栏围住，人员进出地点必须安装栅栏门；井口必须设置封口盘和井盖门，井盖门的两端必须安装栅栏，封口盘和井盖门必须坚固严密，并采用不燃性材料。,封口盘的构造,（三）固定盘,1、位置和作用,钢木结构，主梁为2025#工字钢，次梁为1820#工字钢，方木为200150，木板厚70，角钢758，螺栓M2016，设计与要求同井口的封口盘，不同之处是通过孔口不设盖门而设喇叭口。,2、结构,7.2 凿井工作盘,固定盘是为了进一步保护井下人员安全而设置的，它位于封口盘下48m处。固定盘上通常安设有测量井筒中心线的装置,有时也作为接长风筒、压气管和排水管的工作台。,吊盘是进行井筒永久支护的工作盘，它用钢丝绳悬挂在地面的凿井绞车上。在掘砌单行作业和混合作业中，又可用于拉紧稳绳、保护工作面作业人员安全和安设抓岩机等掘进施工设备。吊盘一般采用双层结构。,在采用长段掘砌平行作业时，井筒内除设有砌壁吊盘外还应设掘进盘，即稳绳盘，稳绳盘用来拉紧稳绳、安设抓岩机等设备和保护掘进工作面作业人员的安全。,7.2 凿井工作盘,二、吊盘和稳绳盘,（一）吊盘及稳绳盘的用途和构造,1、吊盘,（1）位置和作用,2、稳绳盘,双层或多层，吊盘为双绳双岔绳悬吊,（2）结构及悬吊方式,（1）位置和作用,（2）结构及悬吊方式,单层盘、与稳绳成多绳悬吊方式,7.2 凿井工作盘,3、吊盘结构,吊盘由梁格、盘面铺板、喇叭口、管线孔口、扇形活页、立柱、固定和悬吊装置组成。,梁格由主梁、次梁和圈梁组成。两根主梁与提升中心线平行，为工字钢；次梁为工字钢或槽钢；圈梁由68节（14#的槽钢冷弯制成）组成。,立柱为48根100无缝钢管组成，亦可用18#槽钢，上下层间距为46m，双绳双岔绳悬吊。上下喇叭口距盘面为0.5m，操作盘上的喇叭应高出盘面1.01.2m。吊盘四周折页宽200500，吊盘起落活页折起,1、吊盘结构自重及施工荷载可近似地作为均布载荷处理。,（二）吊盘荷载分析,2、下层最不利荷载情况是装卸模板时，按一圈模板一圈井圈和少量钢筋计算；模板和围圈按600计，少量钢筋按750计。,7.2 凿井工作盘,3、吊桶下料时按局部动荷处理，混凝土重25003，动荷系数取1.2。,4、平行作业时，壁圈荷载的一部分传给立模板，动力系数取1.2,5、抓岩机气绞按集中荷载处理，动力系数为1.2,6、吊岩荷载应由下而上按传递次序分别计算,（三）吊盘结构设计,1、吊盘梁系结构,（1）次梁简化为以主梁和圈梁为支点的简支梁计算,（2）主梁为支承于立柱的外伸简支梁,（3）圈梁简化为悬臂曲梁,2、立柱：按轴心受控构件进行计算选型,地面安装时验算稳定性、螺栓连接强度、焊缝强度、安全系数。,7.2 凿井工作盘,3、悬吊装置,（1）荷载计算；即裤叉绳拉力,（2）销轴计算选型后按受弯构件验算强度m10,（3）吊卡计算， m6,三、凿井工作盘的设计要求,（一）确定结构布置方案，主要是梁格布置，要合理,（二）估算结构，计算荷载数值，确定计算方法，对构体进行受力分析，按构件类型根据强度选择构件截面并根据截面验算其刚度和稳定性。,（三）构造要求坚固耐用,（四）计算荷载时应具体分析各种荷载及荷载组合，考虑此荷载为动荷。,（五）结构设计程序应根据传力过程进行。,（六）综合考虑安全、简单、经济、方便的材料、规格不宜过多过杂。,（七）许用应力和安全系值取值，必须符合钢结构设计规范和煤矿安全规程的规定。,凿井设备布置内容,吊桶、抓岩机和水泵等位置的布置；,各种管路和电缆的布置；,各类盘上的主、次梁，各种管路和悬吊设备的孔口，抓岩机绞车，吊桶喇叭口等盘面布置；,天轮平台上天轮托梁和天轮的布置；,地面提升机和各种稳车的布置等。,7.3 凿井设备布置,一、立井凿井设备布置的特点,（一）设备多,（二）设备间应有足够的安全间隙,（三）所布置设备要为、期工程服务,（四）设备布置的好坏，影响到安全、进度和效益,二、凿井设备布置的基本原则,（一）考虑到平巷施工和安装工作的不同要求，尽量减少过渡期的工作；,（二）井口设备布置和井内设备布置要协调一致，互不干扰；,（三）设备间的安全间隙要保证；,（四）盘台结构要合理；,7.3 凿井设备布置,（五）地面内提绞设备要以井架四面出绳，受力合理，要均衡，临时建筑不占永久建筑的位置；,（六）要保证测量工作不受影响。,三、凿井设备布置步骤,（一）根据矿总平面图和井下巷道出方向确定凿井提升机的方位角，初步定出提升容器在井内位置；,（二）布置井内凿井设备、确定悬吊方式；,（三）确定封口盘、固定盘、吊盘上设备孔口的位置和大小、布置盘梁和盘面设施；,（四）确定井架和井筒的相对位置、选择天轮和天轮梁，画天轮平台布置图,7.3 凿井设备布置,（五）布置提升机和凿井绞车；,（六）对布置的设备进行校对和调整，绘制各层平、立面布置图，编写计算。,四、井内凿井设备的布置,（一）吊桶布置,1、一套单钩或一套双钩提升时，矸石吊桶要偏离井筒中心位置，靠近提升机一侧布置，以利于天轮平台和其他凿井设备的布置，若双卷筒提升机作单钩提升吊桶多半布置在固定卷筒一侧。,2、相邻提升吊桶的间距不小于450，提升容器的导向装置的最突出部分之间的间隙不得小于0.23000（井深小于300m时，不得小于300）。,3、对罐笼井，吊桶一般应布置在提升间内，并使提升中心线和出车方向一致，对箕斗井，则至少有一个吊桶布置在提升间内；,4、吊桶应避开永久罐道梁的位置；,5、稳绳和提升钢丝绳应布置在一个垂直平面内，且与地面卸矸方向垂直；,6、吊桶尽量靠近地面卸矸方向一侧布置，且吊桶外缘与井壁间距不小于450；,7、为便于测量，吊桶位置一般离开井筒中心；,8、吊桶最突出部分与喇叭口孔口的安全间隙不小于200，滑架与其他盘台孔口的安全间隙不小于100；,9、吊桶尽可能和临时罐笼的位置一致。,先满足掘砌要求，然后兼顾改装工作，最后考虑永久装备的需要。,7.3 凿井设备布置,施工时的吊桶位置，既能满足掘砌要求，在转入平巷施工时，也不必改动天轮托梁，只需挪动一下天轮托梁就行了，同时，其中一个吊桶还可用于安装。,（二）抓岩机位置,我国现用的抓岩机有型，型，型与20.11几种。其中环形轨道式抓岩机必须布置在井筒中心位置外，其余类型，据其特点，在布置上各有不同的要求。,1. 20.11抓岩机,7.3 凿井设备布置,2. 靠壁式抓岩机,3. 中心回转式抓岩机,抓岩机要与吊桶位置协调，保证工作面不出现抓岩死角，抓岩机应偏离井筒中心650-700，以便井筒测中。,4. 环行轨道抓岩机,环钻与吊桶间要留有500以上距离，环钻与井壁之间应留有150以上的间隙，钻架悬吊点避开圈梁位置；环钻与吊泵间距应大于或等于100，伞钻在井口应留有6-8m宽20m的吊运空间。,1、吊泵应靠近井壁布置，最突出部分与井壁间隙大于300，两台吊泵之间距=500,吊泵与吊盘孔口间隙=50,接力排水时,吊泵要靠近腰泵房一侧布置；,7.3 凿井设备布置,（三）吊泵与管缆的布置,2、管线均不得妨碍提升、运输、卸矸；管路位置考虑二期工程,3、风箱、压凤管和混凝土输送管适当靠近吊桶位置，以便检修，但管路最突出部分距吊桶边缘的距离应大于等于500,4、安全梯应靠近井壁悬吊，且距井壁小于500，但要避开吊盘圈梁和环行钻架，环轨抓岩机的环轨,5、照明和动力电缆、信号电缆、通讯电缆、放炮电缆的间距应大于等于300,6、管路井内吊挂时，靠吊桶一侧集中布置，以便于加工吊盘。,（四）井内各盘的布置,1、吊盘主梁为完整梁，与提升中心线平行，两梁对称布置，梁的具体位置应按吊桶、吊泵、风筒、抓岩即等统一考虑。,2、吊盘悬吊点通过井筒中心连线、避开罐道和罐梁的位置，吊盘、稳绳盘各悬吊钢丝绳通过固定盘、封口盘时距其梁格留有一定的安全间隙，避免钢丝绳穿梁或割梁；,3、吊盘上设井筒观测孔200200；,4、吊盘上的施工设施要均布；,5、中心回转抓岩机的回转机构底座要安装在吊盘的两根钢梁上，两钢梁内侧边距为12301250；,6、吊盘距井壁间距100。,7.3 凿井设备布置,7.3 凿井设备布置,1主提升吊桶（4m3）；2、12、16、25稳绳（兼吊盘绳）；3、13、17模板悬吊绳； 4压风管（159 4.5井壁固定）；5风筒（800加强型，井壁固定）；6供水管（57 3.5井壁固定）；7动力电缆；8、19吊盘绳；9照明电缆；10抓岩机（6）；11抓岩机悬吊及伞钻夺钩绳；14副提升吊桶（2m3）；15放炮电缆；18副提升信号电缆；20主提升信号电缆；21、23吊泵动力电缆；22吊泵控制电缆；24吊泵（807510）,摩洛哥杰拉达煤矿区号井井筒平面布置图,1主提升吊桶（3m3）；2副提升吊桶（2m3）；3喷射混凝土输送管（108 4）；,4吊泵（807510）,5安全梯；,6压风管（159 4.5井壁固定） ；,7风筒（800 ）；8放炮电缆；,9抓岩机（长绳悬吊式0.4m3）；,10吊盘悬吊点；,11照明电缆；,12信号电缆；,13刃脚模板悬吊点,陈四楼副井井筒平面布置图,井内设备吊挂,1吊盘的吊挂,稳绳兼吊盘绳悬吊法,双绳双叉绳双绞车悬吊法,双绳滑轮组双绞车悬吊法,返绳滑轮组单绞车悬吊法,多绳多绞车悬吊法,井内设备吊挂,2、吊泵的悬吊,双绳悬吊,直接挂在横担上,设置伸缩,井内设备吊挂,3、管路及电缆的悬吊方式,管路、风筒、电缆的悬吊方式可分为钢丝绳悬吊和井壁固定吊挂两种类型。而钢丝绳悬吊又可分为凿井绞车悬吊、钢丝绳固定悬吊和钢丝绳分段接力悬吊三种方式。,井内设备吊挂,3、管路及电缆的悬吊方式,井内设备吊挂,4、井壁吊挂,管路钢梁吊挂,钢梁挂钩吊挂,悬臂梁固定,井内设备吊挂,4、井壁吊挂,五、卸矸台布置,7.3 凿井设备布置,坐钩式自动回翻矸装置,1一翻矸溜槽,2一支架,3一横轴,4一坐钓,5一吊底桶,作用：翻卸吊桶的矸石,高度：,满足卸矸要求； 满足伞钻出入井的要求,六、天轮平台布置,（一）天轮平台中间主梁垂直于凿井提升中心线；,（二）天轮平台中间主梁轴线离开与之平行的井筒中心线一段距离并向上提升吊桶的反向一侧移动450；,（三）天轮平台的另一中心线可与井筒的另一中心线重合；,（四）天轮平台上天轮的位置，由井内设备的具体落绳点定下来；,（五）悬吊天轮的出绳方向尽量平行于井架中心线，万不得时方可斜交；,（六）两台绞车悬吊一台设备时，两个天轮布置在同一侧，出绳方向一致，以便同步；,（七）稳绳天轮出绳方向与提升钢丝绳一致；,（八） 天轮梁和支承梁尽量用通梁；,（九） 悬吊钢丝绳与天轮平台构件的间隙50，天轮与天轮平台构件间的间应40 ；,（十） 天轮布置应使井架受力均衡，荷载不能超过井架实际承载能力。,7.3 凿井设备布置,7.3 凿井设备布置,七、地面提绞设备的布置,（一）临时提升机布置,1、临时提升机的位置应适应凿井、开巷两个施工阶段的需要，且不影响地面生产系统的施工；,2、提升机的位置应满足出绳仰角、偏角、弦长的要求。,7.3 凿井设备布置,钢丝绳最大弦长m,提升机,凿井绞车,60,55,超过60m钢丝绳振动跳槽,钢丝绳最大偏角,提升机,凿井绞车,130,2,超过最大偏角钢丝绳磨损严重,钢丝绳最小仰角（下绳）,提升机,30,新系列为15,凿井绞车,2系列,无规定,55型,5t,19,最大值52,8t,27,最大值50,提绞设备布置技术参数规定值,（二）凿井绞车的布置,1、满足出绳仰角、偏角和弦长的要求，四面出绳，使井架受力均衡。,2、同侧绞车集中布置，成为绞车群，以便修建统一绞车房，集中管理。,3、几个井筒在同一工广施工时，凿井绞车的位置要集中统一考虑、协调布置。,7.3 凿井设备布置,（三）提绞设备的布置方法,1、根据最大允许偏角和仰角算出提绞设备距井筒最近距离，以最大弦长和最小出绳仰角算出提升设备距井筒中心的最远距离，以最大、最小距离画出提绞设备的布置范围，根据地面工广布置，确定各绞车位置。,2、验算钢丝绳是否与天轮平台边梁相碰。,项 目,安全距离,凿井绞车钢丝绳与其所越过的前一台绞车的最高部分距离,300,悬吊设备钢丝绳与侧面通过车辆最突出部分的距离,100,悬吊设备钢丝绳与下面通过车辆最突出部分的距离,500,55型凿井绞车两卷筒,中心线之间最小间距,并列布置,两台均有手把,5000,一台有手把,3500,前后布置,前5t后8t,2700,前后均5t,2300,前8t后5t,2390,前后均为8t,2610,2系列两台凿井绞车之间最突出部分之间距,700,提绞设备安全距离,初步确定凿井绞车位置后，可用作图方法检验钢丝绳是否与天轮平台边缘相碰，或按下式进行验算：,若满足上述条件，钢丝绳才不致碰磨天轮平台边梁。否则应加设导向轮、增加垫梁抬高天轮位置、以及钢丝绳由天轮平台下面出绳等措施来调整。,7.3 凿井设备布置,凿井提升机（23/15.5，23.6/13.4 ，2.8/15.5）：用于提升人员、材料、设备和矸石,凿井绞车：悬吊设备（吊泵、吊盘、模板、压风管、供水管、风筒、混凝土管、安全梯、稳绳等）,地面布置：尽量不占用永久建筑物位置；,使井架受力均衡；,钢丝绳的弦长、绳偏角和出绳角符合规定；,安全间隙满足。,7.3 凿井设备布置,八、凿井设备布置的总校验,校验后绘制井筒凿井设备布置平面图、三盘梁格图、提绞设备布置平面图、立面图和提绞设备布置说明计算书。,九、利用永久设备凿井,主要优点：简化凿井设备，缩短建井周期，节省投资。,7.3 凿井设备布置,（一）利用永久井塔凿井,1、同一平台两边的天轮支撑梁要用拉杆连接起来，以抵消部分横向荷载；,2、凿井天轮平台要采用分层布置方式，使施工载荷与各层楼板生产时的荷载大小相近，若载荷过大，应进行加固。,3、尽量利用井塔上原有的孔口，避免在塔体上临时开凿孔口，原有孔口不满足要求时，由设计部门预先设计出来。,4,、凿井天轮多层布置时，靠近井帮的设备布置在较低的平台上，靠井中心的设备布置在较高的平台上。,5,、保护好出车水平的混凝土楼板，可铺,2030,mm,厚的木板。,7.3,凿井设备布置,（二）利用永久井架凿井时，作以下技术工作,1,、尽量用管路井内吊挂，减轻井架负荷，简化天轮平台布置；,2,、尽量使用多层平台布置天轮；,4,、受力要均衡、考虑提升方向和主要受力方向的一致性。,3,、加固某些部件，不做过多的修改；,
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