一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝研究

摘要：隨著我國礦井規(guī)模的擴(kuò)大，井架形式也在不斷創(chuàng)新，井架吊裝過程中的成本及風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)隨之增加，為了安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地完成井架吊裝，針對不同形式的井架采用不同的吊裝方法。對于L-A型井架，因重量重、高度高等特征，采用單一的吊裝方法風(fēng)險(xiǎn)和難度大。因此，針對紗嶺金礦項(xiàng)目L-A型鋼井架的吊裝，為了防范吊裝過程中的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)，提出并實(shí)施了一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立的創(chuàng)新工藝。

關(guān)鍵詞：井架;鋼結(jié)構(gòu);輔助工裝;大翻轉(zhuǎn)法;L-A型鋼井架

中圖分類號(hào)：TD54+1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）11-0089-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.11.023

0? ? 引言

近年來，隨著國家策略的調(diào)整，新建礦井和改造礦井項(xiàng)目的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，故其基礎(chǔ)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)和難度也隨之增加，其中，鋼結(jié)構(gòu)井架模塊安裝風(fēng)險(xiǎn)尤為明顯，主要存在吊裝過程中難以準(zhǔn)確落位、危險(xiǎn)系數(shù)高、安裝工期長等問題[1-2]。

常用的施工方法有桅桿吊裝法和起重機(jī)吊裝法[3]。典型的井架主要是由立架+斜撐式架組成，通常采用桅桿起立法，其要求是斜架與立架基礎(chǔ)標(biāo)高相差不大、井口周圍有足夠大的施工場地，以便組裝井架和敷設(shè)大型起重設(shè)備[4]，而井架單側(cè)斜腿施工則采用鉸鏈翻轉(zhuǎn)法[5]、滑移法[6]和大翻轉(zhuǎn)法[7]等。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，鋼結(jié)構(gòu)井架已經(jīng)發(fā)展為L-A型和雙斜四柱A型井架，其重量和高度高達(dá)0.14萬t和100 m，以往的方法已無法滿足現(xiàn)有的新型井架吊裝要求[8]。采用大翻轉(zhuǎn)法豎立鋼井架的過程中，往往在井架翻轉(zhuǎn)90°時(shí)，因無法合理、及時(shí)地轉(zhuǎn)化受力，致使吊車受力猛然發(fā)生變化，引起較大的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)。

因此，如何平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)該過程顯得尤為重要。紗嶺金礦項(xiàng)目井架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式為L-A型鋼井架，總重量0.167 5萬t，總高度88.163 m，針對該項(xiàng)目本文提出一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝。該工藝主要是提供一種輔助設(shè)施，使得鋼結(jié)構(gòu)井架在使用大翻轉(zhuǎn)法豎立時(shí)，能實(shí)現(xiàn)吊車吊裝系統(tǒng)與穩(wěn)車后留系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全轉(zhuǎn)換，從而減少因不及時(shí)轉(zhuǎn)換而造成的不必要的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)。

1? ? 吊裝思路

在該項(xiàng)目副井井架安裝工程中，因施工期間，礦建臨時(shí)井架仍在使用，故該井架的豎立選用大型吊車高空散裝法，其中主斜架采用大翻轉(zhuǎn)法豎立，副斜架采用滑移法豎立。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)井架斜腿采用大翻轉(zhuǎn)法進(jìn)行吊裝時(shí)，斜腿在即將到達(dá)90°（未越過重心）和超過90°期間，吊裝過程（特別是多臺(tái)吊車配合吊裝）存在較大安全隱患，因?yàn)槭艿鯓?gòu)件重心方向轉(zhuǎn)變以及吊裝幅度增加對吊車來說都是不利因素。所以，在該工程施工中，提出主斜架采用輔助吊裝工藝，將主斜架從85°利用工裝起吊至92°，然后利用穩(wěn)車后留系統(tǒng)將其吊裝就位。

主斜架采用的輔助工裝如圖1所示，以輔助斜腿順利吊裝就位，該工裝由上頂座、背靠背工字鋼、下底座三部分組成。

1）首先將井架組裝至初始位，如圖2所示。

2）然后井架在斜腿的輔助下翻轉(zhuǎn)至85°左右位置，如圖3所示。

3）當(dāng)井架斜腿起吊至85°左右時(shí)，通過圖1所示輔助工裝，利用兩組或四組液壓長桿千斤頂，如圖4所示，給斜腿造成一個(gè)向下的壓力，以達(dá)到鉸鏈翻轉(zhuǎn)的作用。在千斤頂作用期間，穩(wěn)車后留系統(tǒng)和吊車系統(tǒng)隨之調(diào)整受力，井架斜腿吊裝至92°左右，如圖5所示，此時(shí)斜腿重心已完成翻轉(zhuǎn)。

4）最后，利用穩(wěn)車后留系統(tǒng)將其吊裝就位，井架就位示意圖如圖6所示。

2? ? 吊點(diǎn)布置與受力分析

2.1? ? 吊點(diǎn)的布置

根據(jù)該井架吊裝工藝可知，主斜架共設(shè)置兩套提升系統(tǒng)，一套吊車豎立系統(tǒng)，一套穩(wěn)車后留系統(tǒng)。如圖7所示，吊車豎立系統(tǒng)吊點(diǎn)設(shè)置在G-18箱體上表面，采用兩個(gè)100 t剛性吊耳;后留系統(tǒng)吊點(diǎn)設(shè)置在主斜G-18橫梁側(cè)面隔板位置，為兩個(gè)80 t剛性吊耳。吊耳插入箱體內(nèi)布置，吊耳兩側(cè)設(shè)置筋板。

1）吊車豎立系統(tǒng)吊點(diǎn)強(qiáng)度校核：吊車實(shí)際受力為1 148.2×1.1=1 263.02 kN，共設(shè)置兩組吊點(diǎn)，則單個(gè)吊點(diǎn)的最大受力F=（1 148.2×1.1/2）/sin 75°≈653.8 kN，故主斜架選用兩組100 t剛性吊耳作為吊車起吊吊點(diǎn)，滿足要求。

2）穩(wěn)車后留系統(tǒng)吊點(diǎn)強(qiáng)度校核：主斜架后留系統(tǒng)最大受力為674.14 t，共設(shè)置兩組吊耳，則單個(gè)吊點(diǎn)的實(shí)際受力為674.14×1.1×1.25/2≈463.47 kN，故主斜架選用兩組80 t剛性吊耳作為后留吊耳，滿足要求。

經(jīng)計(jì)算，主斜架總重量G1=215.187 t，總重量矩3 993 163.73 kg·m，則重心矩L=∑M1/∑G1≈18.557 m。

2.2? ? 主斜架受力分析

如圖8所示，主斜架吊車起吊點(diǎn)設(shè)置于點(diǎn)P位置，吊點(diǎn)P與地面夾角α1=5.365°，距離|OP|=33.678 m，重心點(diǎn)A與地面夾角β1=6.871°，距離|OA|=18.389 m。

由力矩平衡原理可知：F1|OP|cos α1=∑G1|OA|·

cos β1，則F1=∑G1|OA|cos β1/（|OP|cos α1）=215.187×

9.8×18.389×cos 6.871°/（33.678×cos 5.365°）≈

1 148.2 kN。

主斜架吊裝到位時(shí)穩(wěn)車后留系統(tǒng)受力最大，穩(wěn)車后留點(diǎn)設(shè)置于點(diǎn)B位置，如圖9所示，后留夾角α2=38.014°，距離|OB|=32.204 m，重心點(diǎn)A與箱體夾角β2=20.168°，距離|OA|=18.389 m。

由力矩平衡原理可知：F2|OB|sin α2=∑G1|OA|·sin β2，即F2=∑G1|OA|sin β2/（|OB|sin α2）=215.187×9.8×18.389×sin 20.168°/（32.204×sin 38.014°）≈674.14 kN;主斜鉸鏈合力FZ=F2cos α2+∑G1cos β2=674.14×cos 38.014°+215.187×9.8×cos 20.168°≈2 510.7 kN。

3? ? 結(jié)束語

中、大井架的組裝和起吊施工具有較大安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患，本文針對紗嶺金礦項(xiàng)目L-A型鋼結(jié)構(gòu)井架組裝、吊裝過程，提出一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝。該種輔助工藝充分利用了井架基礎(chǔ)自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及翻轉(zhuǎn)鉸鏈的特性，利用簡便工裝替代大型吊車受力，使井架的重心順利轉(zhuǎn)變方向;同時(shí)，該工藝結(jié)構(gòu)簡單，易操作，所有機(jī)具、材料均可取自施工現(xiàn)場。采用該工藝整個(gè)吊裝過程中未發(fā)生任何風(fēng)險(xiǎn)，可為同類型企業(yè)提供參考。

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收稿日期：2024-01-31

作者簡介：汪志浩（1986—），男，江西上饒人，工程師，研究方向：煤礦機(jī)電安裝。