副井鑿井生產(chǎn)兩用鋼井架設(shè)計

吳鶴婷

摘 要：鋼井架是礦井地面生產(chǎn)的主要提升構(gòu)筑物，對整個礦井的生產(chǎn)起著重要作用。鋼井架的結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要滿足提升工藝的的使用要求，然后做到安全可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進。隨著技術(shù)的日益成熟，在近期的新井建設(shè)中，利用多繩永久井架進行立井鑿井施工的建井方法被廣泛應(yīng)用。有效的利用永久井架、罐道架和鎖口鑿井，它占用井口時間短、生產(chǎn)和鑿井可同步進行、綜合經(jīng)濟效益高。

針對某工程的設(shè)計特點和結(jié)構(gòu)特點，通過對結(jié)構(gòu)計算進行分析和處理方法，結(jié)合規(guī)范與工程實際，簡要介紹了生產(chǎn)鑿井兩用井架結(jié)構(gòu)布置原則,設(shè)計中需考慮的幾個技術(shù)問題和體會。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)鑿井兩用井架; 凍結(jié)法施工; 提升工作荷載; 鑿井

中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1. 工程簡況：

東大煤礦位于山東省滕縣煤田（北部），地處滕州市大塢鎮(zhèn)和濱湖鎮(zhèn)境內(nèi)，設(shè)計生產(chǎn)能力為90萬噸/年，礦井服務(wù)年限50年。副井井筒凈直徑6.5m，最大提升深度為822.5 m。一臺3.5X4多繩摩擦落地式絞車，在永久鑿井井架施工中，先進行鑿井施工，包括一系列的井架、罐道架及鎖口的設(shè)計，其中井架采用L-A型或稱（L改進型），是按生產(chǎn)井架與鑿井井架聯(lián)合使用而進行設(shè)計的。

井架場區(qū)為東、西側(cè)進出車，絞車房位于場區(qū)的北側(cè)。施工時，鑿井提升絞車及數(shù)十臺穩(wěn)車均布置在東西兩側(cè)。在井筒施工過程中，可同時進行北側(cè)絞車房的施工。

井筒采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度，凍結(jié)孔布置圈徑11.3m，凍結(jié)壁厚4.8m;利用井架26.9m的天輪平臺作為鑿井平臺。最大施工荷載為2000KN（豎向）、300KN（水平）。該結(jié)構(gòu)形式整體穩(wěn)定性好，桿件類型還少，加工制作方便。

井架采用箱型截面組成的四柱式空間全焊接鋼框架體系。井架總高40m ,總質(zhì)量313t，共分為三個平臺，第一層平臺為下天輪平臺兼做鑿井平臺（標(biāo)高26.900），第二層平臺為上天輪平臺（標(biāo)高32.400），第三層平臺為起重設(shè)備平臺（標(biāo)高40.000）。

東大副井井架提升系統(tǒng)如圖1所示：

2. 結(jié)構(gòu)選型和優(yōu)化布置：

2.1、井筒采用凍結(jié)法施工

副井井筒采用凍結(jié)法施工，井架設(shè)計時應(yīng)充分考慮地基土層凍融循環(huán)對基礎(chǔ)沉降的影響。斜架基礎(chǔ)前緣突出部位距離凍結(jié)墻外宜等于或大于1m（建議值），以避開受凍結(jié)溫度的影響（圖2）。為避免井架因受地基土凍漲的影響而產(chǎn)生水平和垂直位移，本工程要求在井壁凍結(jié)施工期間，其凍結(jié)圈不得進入基礎(chǔ)圈，以免對基礎(chǔ)承載能力造成影響。

2.2、井架結(jié)構(gòu)布置

本工程采用單提升多繩井架，為了便于鑿井，井架采用L-A型或稱（L改進型）布置，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件分為主、副腿。主腿采用由上而下、由小到大變截面形式，副腿因不承擔(dān)永久絞車荷載多為等截面。斜架主要用來承受提升荷載，同時要保證井架的整體穩(wěn)定性，避免傾覆，因此斜架滿足工藝及總平面布置的要求，又要保證斜架自身受力合理。首先斜架中心線布置還要考慮主腿北側(cè)絞車房的建筑物基礎(chǔ)對其的影響。水

平方向，井架基礎(chǔ)與絞車房基礎(chǔ)避免相碰，應(yīng)保持一定的距離，便于永久絞車房同步施工。且絞車房基礎(chǔ)埋深不得深過井架基礎(chǔ)。

2.3、標(biāo)高26.900下天輪平臺兼做鑿井平臺

依據(jù)鑿井施工的要求，結(jié)合工藝布置，結(jié)構(gòu)受力特點，標(biāo)高26.900m下天輪平臺兼做鑿井平臺。鑿井施工的臨時平臺、倒矸臺、排水管，壓風(fēng)管、水泵、風(fēng)筒、電纜等不得懸掛在鑿井平臺上。施工中不得隨意改變提升方向、穩(wěn)車布置、提升重量、鋼絲繩直徑和數(shù)量及有關(guān)參數(shù)。施工鑿井平臺由4根組合工字型焊接梁及若干連系梁組成，天輪平臺的平面布置沿著東西方向布置，上面布置鑿井天輪梁，并且東西方向布置鑿井主副提升絞車。各類天輪按其作用分別坐落在天輪平臺的相關(guān)位置。由上所述，設(shè)計確定26.9m平臺邊梁采用箱型截面，鑿井期間僅安裝邊梁，邊梁與鑿井平臺梁考慮用螺栓連接。

2.4、井架鑿井平臺應(yīng)考慮成“日”字型或盡量方便鑿井設(shè)備布置的形式，并要考慮在鑿井施工完成后便于拆卸，最終滿足永久生產(chǎn)。

3. 井架鑿井工作荷載作用的受力計算：

施工中西側(cè)布置主提升絞車，整根鋼絲繩破斷力為134KN，東側(cè)布置副提升絞車，整根鋼絲繩破斷力為134KN；東西2側(cè)布置若干穩(wěn)車。鑿井天輪平臺如圖3所示。

在生產(chǎn)井架的計算簡圖中，為了滿足鑿井施工要求，對26.9m平臺桿件布置做了適當(dāng)調(diào)整，荷載按下列組合考慮：

3.1、西主提斷繩荷載+其他正常工作荷載。

3.2、東副提斷繩荷載+其他正常工作荷載。

3.3、西主提正常工作荷載+東吊盤用穩(wěn)車荷載+其他正常工作荷載。

3.4、東副提正常工作荷載+西吊盤用穩(wěn)車荷載+其他正常工作荷載。

3.5、西、東主副提正常工作荷載+其他穩(wěn)車正常最大荷載情況

4. 斜架基礎(chǔ)計算需要注意的事項：

4.1、基礎(chǔ)頂面兩側(cè)應(yīng)留有矯正井架時放置千斤頂?shù)奈恢谩?/p>

4.2、計算井架基礎(chǔ)壓力時，偶然荷載按70%取值，但計算地腳錨栓受拉時不折減，按100%取值。

4.3、任何情況下，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的合力必須位于基礎(chǔ)底面核心（底板中部三分之一）以內(nèi)。

4.4、斜架基礎(chǔ)錨栓中心距混凝土邊緣的距離為8d（d---錨栓直徑）。

4.5、井架結(jié)構(gòu)應(yīng)具有可靠的抗傾覆穩(wěn)定性，同時井架基礎(chǔ)應(yīng)進行抗滑移穩(wěn)定性驗算。

5. 結(jié)束語：

綜上所述，為了設(shè)計出適用、安全、經(jīng)濟的鋼井架,鋼井架的整體布局、構(gòu)件布置、合理的鑿井布置，合理的結(jié)構(gòu)形式和利用永久井架鑿井符合近期建井施工?？s短建井周期、減少建井投資是從我國立井建設(shè)的生產(chǎn)特點和具體情況出發(fā)的。只有做到技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合，才能做出更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

參考文獻：

1. 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》 GB50007—2011

2. 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 GB50011—2010

3. 《礦山井架設(shè)計規(guī)范》 GB50385—2006