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钢梁结构井架在竖井改造中的应用 吴枝亮 湖北三鑫金铜股份有限公司 王文福 冶金工业部长春黄金研究院 摘要 主要阐述了钢梁结构井架的优缺点, 介绍了钢梁结构井架在夹皮沟金矿二 道沟分矿竖井改造中的应用及其材料消耗和施工工艺。 关键词 钢梁结构 井架 木梁结构 以钢代木 中图分类号 TD3504 1 引 言 吉林省夹皮沟黄金矿业公司是一个具有 170 多 年开采史的老矿山, 其矿山生产能力 1100t/ d, 年产 金1000kg。二道沟分矿是该矿业公司的主要分矿, 年产金近 500kg。 二道沟分矿自 1964 年建矿以来, 先后经历了三 次改扩建工程, 形成了目前的平硐- 明竖井- 一段 盲竖井- 二段盲竖井三段联合开拓系统。该矿生产 能力 220t/ d; 开拓深度 780m, 设计开采深度 1050m。 竖井是一个矿山的咽喉, 对于三段竖井联合提 升的二道沟分矿来说, 竖井的运行状况尤为重要。 由于井下的环境阴暗潮湿, 使木梁结构井架腐烂很 快。所以, 在每年的检修工程中, 竖井井架的加固和 维护占了绝大部分工作量, 并且随着竖井的延深, 木 井架更换周期也在缩短。这不但增加了竖井的维护 费用, 而且还影响正常生产, 威胁着人身和设备的安 全。因此, 探索一种坚固、 耐用, 既安全而又施工方 便的井架结构成了当务之急。 2 钢梁结构井架的实质 传统的双罐笼井筒木梁结构井架为 6 根立柱 规格 200mm 200mm , 每间隔 1500mm 架设 1 架井 框 规格 200mm 200mm ; 每间隔 6000mm 架设 1 架 抬框 规格 200mm 300mm ; 而木罐道是固定在井 框上。 钢梁结构井架的实质是, 利用打在井帮上的锚 杆来代替木井架中的抬框和立柱, 用钢井框代替木 井框固定罐道。 21 钢梁结构井架所用材料规格 20工字钢 200mm 100mm, 311kg/ m ; 20槽 钢 200mm 100mm, 2577kg/ m ; 直径为38mm圆钢 收稿日期 1999- 11- 15 吴枝亮 湖北省黄石市大冶金湖乡鸡冠嘴金矿 435100 加工成楔缝式锚杆, 89kg/ m ;M16 180 螺栓,M16 80 螺栓,M16螺母; 直径为 18mm 圆钢 2kg/ m 。 22 钢结构井架间距的确定 此次竖井井架改造, 主要考虑的是木井架抬框 间距及钢梁结构井架的施工问题。钢井框间距确定 为 2500mm, 即 45m 高的一个中段竖井需 19 架钢井 框。 23 锚杆长度及锚固方式 二道 沟 分矿 420 465m 中 段竖 井 规格 为 5250 2600mm, 井壁岩石为花岗闪长岩, 硬度系数 f 8 10。根据井壁岩石的稳固性及竖井规格, 经 计算, 锚杆长度取 1700mm, 锚杆孔深 1500mm。在竖 井断面长轴方向的两侧打锚杆孔, 采用托挂式固定 钢井架。 3 钢梁结构井架的施工工艺 竖井检修是一项危险的工作, 其作业空间小, 上 下联络不方便, 尤其是更换井框时, 需检修人员在罐 笼盖上作业。这样, 既不安全, 又更加危险。为此, 施工前需要周密安排, 精心设计。在实地观察井架 状况后, 选派有经验的老工人上岗施工。 每架钢梁安装时, 在竖井断面长轴方向的井壁 两侧, 各施工 6 个锚 杆眼 4 个吊 挂眼 , 眼深 1500mm; 在钻凿锚杆眼时, 需要在井框和罐笼盖上 铺上木板, 工人系好安全带, 用 YT- 26 型凿岩机打 水平眼。托抬锚杆眼与井壁间距离 450mm, 锚杆眼 间距 800mm; 吊挂锚杆眼与托抬 锚杆眼间距离 1000mm, 并成等腰三角形布置。所有锚杆眼必须按 设计要求施工, 并且保证托抬锚杆眼在同一水平上, 见图1。 当整个中段锚杆眼钻凿结束, 开始安装锚杆。 在托抬锚杆上放 1 根长 5300mm 的 20工字钢焊接 牢固, 并用吊挂锚杆拉紧。在两侧的工字钢中间, 焊 1 根长 3000mm 的 20工字钢, 并在其上边焊 1 根长 ∀23∀ 第 5期 2000 年 5月 黄 金 GOLD 第 21 卷 500mm 的 20槽钢来固定罐道; 在两侧的工字钢两 头 分别焊1根长3000mm的20槽钢来固定罐道。 图 1 锚杆眼布置图 1 吊挂锚杆 2 托抬锚杆 槽钢与工字钢之间用 M16 80 螺栓连接, 槽钢与罐 道之间用M16 180 螺栓连接, 见图2。 为了确保撤换木井架的安全性, 必须在钢梁结 构井架施工完后, 再从上至下逐段拆除木井架。在 拆除木井架时, 要保证联络准确, 要求工人系好安全 带, 待罐笼停稳后作业人员站在罐笼上用电锯从上 至下逐段锯断木井框及立柱。拆下的木材用绳子捆 绑好固定在罐笼内提运出井口。对局部不稳固地 段, 应加挂金属网进行维护。 4 钢梁结构井架与木梁结构井架材料对比 此次竖 井改造仍采 用木罐道, 即 大罐道为 160mm 180mm 松木方; 小罐道为 140mm 160mm 松木方。 改造中段高为 45m 的竖井所需材料分别见表 1 和表2。 图 2 钢梁结构井架安装示意图 1 吊挂锚杆 2 托抬锚杆 3 工字钢梁 4 固定罐道槽钢 表 1 竖井木梁结构井架材料消耗 材料名称规格/mm用量1m 竖井用量单价/ 元金额/ 元1m 竖井费用/元备注 罐道梁/m3 200 200 2600 3根936020819201797123993630层 立柱/m3200 200 1500 6根10 8024192020736460830层 大边梁/m3200 200 5300 2根12 72028319202442245427230层 抬框/m3 200 200 3300 3根445500991920855361900875层 罐道梁卡子/ kg18 圆钢1533430459102 卧框卡子/kg18 圆钢13 2029330356088 角钢/kg 8等边角钢 17138345589951311 螺栓/ 套M18每层 48 个67214935536968213 合计7646375169928 ∀24∀黄 金 表 2 竖井钢梁结构井架材料消耗 材料名称规格/mm用量1m 竖井用量单价/ 元金额/ 元1m 竖井费用/元备注 20工字钢/kg 200 100 5300 2根 200 100 3000 1根 626354 17727 13919 3939 40 40 2505416 70902 55676 15756 19架 19架 20槽钢/kg 200 100 3000 2根 200 100 500 1根 293778 244 82 6528 544 345 345 1013534 84456 22523 1877 19架 19架 圆钢/kg38 1700 12 根3488477523010465223256 螺栓/ 个 M16 180 M16 80 209 547 464 1216 511 226 106799 123622 2373 2747 螺母/ 个M16756168046935456788 钢筋/kg18 圆钢47510563014253167 合计5767317128163 5 钢梁结构井架优缺点 51 优 点 在竖井检修中, 全面应用钢梁井架代换木梁井 架在二道沟分矿尚属首次。该矿的钢梁结构井架在 420 465m 中段竖井改造中的成功应用, 已显示出 其诸多优点。 1 施工工艺简单。只要按设计间距把锚杆眼 打好, 安装上楔缝式锚杆, 再按设计固定好钢梁及罐 道即可。 2 省时省工。既减轻了工人的劳动强度, 又节 省了运送木料的时间, 仅用 2 周就完成了以往 3 个 月才能完的2 个中段竖井井架更换工作。 3 作业安全。打锚杆眼时, 原井架不需先拆 除, 待钢梁安装好以后, 再拆除木梁结构井架。 4 节约大量检修材料和资金。由表 1、 表 2 可 以看出, 应用钢梁井架与木梁结构井架相比, 全面更 换1 个中段竖井井架可节省材料费 1879058 元; 即 1m 竖井井架费用由 169928 元降到 128163 元, 下 降了 41765 元。 5 延长了竖井检修周期, 确保了矿山持续稳定 的生产。 52 缺 点 1 全部用钢梁井架代换木梁井架一次性投资 较大。 2 井筒暴露空间变大, 对局部需加挂金属网或 喷浆支护。 6 结 语 二道沟分矿 240 690m 中段竖井采用木结构井 架已投入使用多年, 绝大部分井架腐烂变形, 已不能 维持正常生产的需要。240 600m 中段损坏尤为严 重。为此, 二道沟矿投入了大量人力、 物力、 财力进 行了局部维修。但是, 所取得的效果不大, 严重影响 了矿山生产的顺利进行; 同时给人身、 设备安全带来 了较大隐患, 致使竖井提升能力下降。通过更换钢 梁结构井架, 较好地解决了上述问题。 全面改造竖井井架, 走以钢代木的路子, 尽管一 次性投入较大, 但改造以后, 每年可节省大量人力、 物力并节约相应的维护费用; 同时使人身安全、 设备 安全有了保障, 并可缓解竖井维修与生产相互干扰 的矛盾。该方法也可为类似矿山在竖井安装中提供 了一条新思路。所以, 其产生的间接效益和社会效 益是比较明显的。 编辑 崔 岱 Application of steel structural shafthead frame in shaft innovation Wu Zhiliang Wang Wenfu Hubei Sanxin Gold shafthead frame; wood structure; substitution of steel for wood ∀25∀第 21 卷 2000 年 第 5期