平煤集团在十三矿主井钢井架的设计与施工.pdf
钢踏构工程研究 平煤集团十三矿主井钢井架的设计与施工 陈宏 中国矿业大学建筑工程学院椽州2 2 1 0 0 8 方金松李海波 武汉煤矿设计研究院武汉4 3 0 0 0 0 擅薹平煤桑团十三矿主井井榘总高S 7 ,结构型式为橹式铜井架,施工采用异地纽襞.滑移就住的方法. 本丈简要介绍谊井架的设计与施工过程.对井榘设计和施工中的一些问题进行了撂讨,为类似井架的设计和 施工提供7 可供借鉴之经验. 关蝴锢井架设计施工 T 日ED E S I G NA N DC o N S T R U C T I o No FT 珏ES T E E L H E A D F R A M 哐o FN O .1 3C O A L M D f EI NP I N G D I N G S H A N C h e nH 0 n g C h i n a U n i v e r s 时o f M i n i n g a n d T e c h n o l o g yX t t z h n u2 2 1 0 0 8 F a 呻J i n s o n g UH a l b o W u h a nM i n eD e s i g na n dg e s a n r c hl n s t f t u t eW u h a n4 3 0 0 0 0 A B S T R A C TT h i sp a p e rd e s c r i b e st h ed e s i g na n dc o n s f f u c t i o no fs t e e lh e a d f i a m eo fN o ,1 3c o a l m i n e i n p i n g d i n g s h a n .w h i c hi s as c u l ls t m c t u r a lf o r mw i t ht h e5 8 m h e i g h t .B ya s s e m b l i n gi to u t s i d em es h m a n dt h e ns l i d i n g i tt ot h es i t e .t h eh a n d f r a m ew ∞c o n s n “ u c t e d .S o m eg e n e r a lp r i n c i p l e so ft h ed e s i g na n dc o n s t r u c t i o no ft h es t e e l h e a d f r a m em a l s op r e s e №1 . K g Y W O R D Ss t e e lh e a d f r a m e ;d e s i g n ;c o n s t r u c t i o n l 工程概况 平顶山煤业 集团 有限责任公司十三 矿位于河南平项山,设计年产量为1 8 0 万t . 工业广场内布置一对主副并.副井采用双提 升落地摩擦轮提升系统,井架采用四斜柱结 构钢井架f 1 1 。主井提升结构原设计为钢筋混 凝土井塔,后为缩短建设周期,而改为钢井 架。但地面生产系统已按原井塔方案设计完 成,因而限制了井架结构的选型,经过分析 比较,采用橹式钢井架。提升系统及井架示 意如图l 所示, 井架斜撑基础项面中心距井筒中心线 1 5 .5 m .井架沿竖向设四层平台,标高4 0 .4 0 0 m 为立架顶平台.亦为斜撑牛腿支座平台;下 天轮平台标高为4 3 .0 5 0 m 上天轮平台标高 为4 9 .5 0 0 m 最后一层平台为天轮安装检修 平台,其标高为5 7 .0 0 0 m 。 井架斜撑底脚水平叉开宽度为2 0 .0 m . 斜撑构件采用焊接箱型截面,沿井架高度为 变截面井架立架平面尺寸为5 .6 x 4 .9 m , 立架中立柱、节闻横梁、锁口框梁、防撞梁 均采用焊接工宇型截面。立架节闻斜杆采用 双角钢十字型组合截面。 井架总重约3 8 0 t .采用异地组装,滑移 就位的施工方法,从而减少井口占用时间 六~八个月.为矿井提前投产创造了有利的 条件。该井架于1 9 9 7 年1 2 月滑移就位,现 井架使用正常[ ”。 本文简要介绍了平项山十三矿主井钢井 架的睫计和施工过程,并对设计和施工过程 中存在的问题进行了分析,探讨了其解决方 法。 2 井架结构设计 井架是矿山生产和建设的重要构筑物, 钢井架由于结构合理、适应性广.施工安装 和井口占用时间短,加之落地摩擦轮提升系 统的广泛采用,而得到广泛的应用。由于井 架属于特种空间结构,荷载工况多、组合复 杂,杆件类型繁多,加之目前尚无可遵循的 钢井架设计规范.因而往往造成井架设计用 钢量浮动较大。以下就本井架设计中所涉及 到的一些主要问题进行分析,并介绍对这些 问题所采取的措施。 1 槽式钢井架的初位移控制 3 2 钢结构工程研究 目前钢井架的结构型式主要有四斜柱、 橹式两种.橹式钢井架由单斜撑和立架组 成.井架提升荷载由斜撵承担立架起固定 罐道作用,并承受罐道工作荷载、提升事故 荷载 撞击荷载、托罐冲击荷载 以及斜撑 牛腿传来的水平和垂直作用力。橹式钢井架 结构传力明确、构件受力合理,相对于四斜 柱钢井架,具有用铜量省、施工安装简便的 优点,因而广泛地应用于大中型煤矿中。 随着井架高度的增加,橹式钢井架的应 用受到限制.其中初位移是控制井架设计的 关键问题。所谓初位移是指在结构自重作用 下,井架立架顶部产生的水平方向位移。井 架高度的增加,导致井架斜撑截面加大和自 重增加,其通过牛腿传至立架项部的水平作 用力增加,导致立架顶部水平位移 初位移 过大,从而影响井架提升系统的正常运行。 淮南新集花家湖主井架就因为初位移较大. 而不得不对新建成的井架进行加固纠偏f ”. 影响井架初位移大小的因素主要有井 架的高度、立架的刚度和斜撑牛腿在立架项 部的位置。随着井筒深度的增加和提升容器 的加大.所需井架的高度也随之加大,同时 提升荷载的加大,也使得井架斜撑的截面和 重量加大。立槊的刚度越大,在相同荷载作 用下,井架的初位移就越小,立架的刚度主 要由立架的平面布置、立架杆件截面和结构 型式决定。立架的平面布置通常取决于井口 尺寸、提升容器的大小。立架主柱和横粱可 选择格构式或实腹式,大型井架宜选择实腔 式。立架的结构型式有空间桁架和空间框架 两种,本并架采用空间框架结构体系。 斜撑牛腿在立架顶部的位置直接影响初 位移的大小,中小型井架通常将牛腿设在立 架顶横粱的中部。大型井架可将牛隧支撑点 向斜撑方向移动,从而利用牛腿垂直力的偏 压作用以减少初位移,本井架设计时通过比 较分析,最后将牛腿支撑点设在立架顶横粱 距斜撑处立柱l ,4 处,即将牛腿铰结点颈偏 1 2 5 0 r a m ,从而有效地减少了井架的初位移. 理论分析还表明,牛腿铰结点预偏不仅减少 了初位移,还有利于改善立架四个立柱的受 力状况. 关于井架初位移限值,目前尚无规范可 遵循,设计时通常参照钢结构设计规范、 高层民用建筑钢结构技术规程和构筑 物抗震设计规范的有关规定执行。一般认 为.初位移限值取为立架高度的l 儿9 , 2 5 0 较 为合适.也有人认为应该取1 1 2 0 0 0 ,亦有学 者建议参照多绳提升机井塔楼层间旋转角 x /h 5 %的规定【3 l ,但这些初位移限值的取值 均缺乏深入的研究基础。平煤十三矿主井井 架计算初位移值为2 7 .2 m m ,为其高度的 1 /1 5 2 1 ,控制值取1 /2 0 0 0 。 除了初位移以外,在提升工作荷载、断 绳事故荷载和地震作用下井架的位移,也是 设计时必须考虑的。文献【4 】参照钢筋混凝 土高层建筑结构设计与旋工规程给出了钢 井架水平位移限值的设计参考值。但对于槽 式钢井架,初位移起控制作用,当按照1 /1 2 5 0 或1 1 2 0 0 0 的水平位移限值来控制井架的初 位移时,提升工作荷载、断绳事故荷载和地 震作用下井架的位移很容易满足位移限值要 求. 总之.井架的位移控制在井架设计中. 处于非常重要的地位.控制位移既是保证正 常提升的需要,也是结构安全所必须的。控 制位移要适度,控制过严将造成用钢量过 大.设计时应尽量做到既安全可靠.又经济 合理。 铜鳍构工程研究 2 基础不均匀沉降的处理 格式钢井架立檠的四穰立柱落在井口锁 口盘上,或者落在支承框架粱上斜撑则通 裳铰交于独立基础之上。在荷载作用下,立 架几乎没有沉降;而斜撑由于承担绝大部分 提升荷载,基础常落在天然地基上,因而立 架与斜撑之间将产生不均匀沉降,尤其在冻 融土地基、液化土地基,矿井捧承;l 起她袭 下沉地基上的井架,其不均匀沉降的影响更 为严重饼,设计时应考虑这一不均匀沉降的 不利影响。 并架设计时,从以下三个方嚣考虑不均 匀沉降的影响。首先考虑不均匀沉降的附加 应力影响,即将斜撑基础沉降作为一种荷载 作用 工况计算,本次设计考虑差异沉降 为l O m m ,旖载组合对考虑差异沉降与提升 工作荷栽的组合,将其组合应力控制在容许 范围内。 .其次在基础设计时。计算斜撵基础下地 基变形,将她基变形控制在容许范墨肉.工 作荷载标准值作用下的斜撑柱基础与立架基 础之间的计算沉降差为9 .6 r a m ≤U 1 0 0 0 三 为相邻基础中心距 。 第三个措施为在基础顶面斜撑柱底叛下 留孔,以便安放千斤顶,当斜撑基础下沉影 响正常提舞时,通过千斤顶调整并榘高度, 同时斜撑锚捡采用T 型头方案,以便于井架 高度调整时锚栓的更换。 3 井架施工 井架高度和重量豹加大,给并檠的组立 带来不少困难.原设计时考虑斜撑吊装起 立,立架在镜口盘上直接组装的施工方法。 后为减少井口占用时间,使锁口盘和井口附 近其它建筑物能够在弗架安装过程中同步施 工,丽决定采用在井口附近组装,然后平移 就位的施工方法.由于井架采用异地组立, 平移就位的施工方法,缩短矿井建设工期6 ~ 8 个月。为矿并提前投产创造了有利条件. 产生了巨大的社会和经济效益。 钢井架采用异地组立、平移就位的施工 方法,在国内外已育不少成功的实例。潞安 常树矿主、副并钢井架,平煤十三矿翮并钢 井架均采用平移施工,但以上井架均为斜柱 式钢井架,其平移时结构受力状态、约束条 件与使用时基本相同。有利于弗架平移。 但是,槽式井架的结构不利子异地组 立、平移就位的实现,因为在正常使用状态 时,斜撑与基础铰接,立架与锁口盘固接 丽缝立、平移时势絮受力状态、约柬条件与 使用时相差很大。为保证滑移过程中的稳定 性,需要在原斜撑对面增没临时斜支撑,并 在桩时支撑腿、斜撑与立架之间加设临时水 平支撑。 井架设计时对斜撑吊装起立,立架在锁 口盘上直接组装的施工方法进行了箍工验 算。而改用组立平移,立架、斜撑均需翻转 起立,搬之临对斜支撵的增设,使得井架的 受力状态、约束条件发生了很大变化,为保 证并架组立、平移的j 唳幂{ | 进行.嚣对井架施 工的各个环节进行分析计算.设计时分析丁 斜撑、立架穗转起立时的强度、稳定和变形 增设临时斜撑后井架的计算井架平移底框 架的受力分析等哺。 井架组立、平移的施工过程在井口附近 进行,考虑施工场她的她质情况以及施工对 操作的空间,斜撑、立架与I 临时支撑腿均在 离井篱中心3 0 m 冉冬施工平台上组装。组装 的同时,进行井架临时基础、滑移轨道基础、 拖轩萋础的施工。组装完毕,利用抱杆和稳 车依次潮转斜撑、立架、临时支撑腿.在空 中完成支捧腿、斜撑与立架的拼装,接着安 装立架临时地脚螺拴,放松缆风绳,用千斤 预项升井架至平移框架上,平移前完成水平 加固支撵的安装,最后利用滑移小车在滑移 轨道上将井架滑移就位。 4 结语 平煤集翻十三矿主井井架设计采用高为 5 7 m 的橹式井架,施工采用异地组装、平移 就位的方法,在国内均属首刨。滑移就位的 成功和生产运行的良好,表明理论分析的正 确性和施工技术措施的可靠性。该井架的设 计与施工对类似井架提供了可供借鉴之经 验。 参考文麓 1 .陈宏,史天生.程玉生,陈宽德。多绳落地摩 攘转双提升机锕并絮的设计研究,建并技术. 1 9 9 7 年增刊;6 8 - 7 0 2 .方金松.睬宏.桡葬谦.平顶由} 三矿主井井 架缎立及平移可行缝的理论分析,煤矿瑷计. 1 9 9 9 4 ,3 2 3 6 3 .肆囊节,井塔和势架方寰选择.煤炭科学技术, 饲结构i 程研究 1 9 9 8 1 ;1 7 2 0 4 ,林儆,钢井架位移的控制- 煤矿设计.1 9 9 8 1 2 ; 3 5 ~3 8 3 2 4 5 .陈宏,史天生,多绳提升钢井架受人工冻土影 响的试验模型,中国矿业大学学报,1 9 9 9 6 , 5 7 4 ~5 7 7 平煤集团十三矿主井钢井架的设计与施工平煤集团十三矿主井钢井架的设计与施工 作者陈宏, 方金松, 李海波 作者单位陈宏中国矿业大学建筑工程学院,徐州,221008, 方金松,李海波武汉煤矿设计研究院,武 汉,430000 相似文献0条相似文献0条 本文链接 下载时间2010年6月1日