[科普中国]-凿井井架

简介

凿井井架也称掘进井架，是一种临时井架，主要用来支承天轮平台并承受立井施工时提升矸石、运送人员和物料的荷载，以及悬吊凿井设备的荷载2。当井筒施工完成后，一般要经过改绞，将凿井井架换成生产井架，以满足矿井生产提升的需要，因此它是煤矿建井工程中最重要的施工结构物之一。

钢凿井井架的型式凿井井架按所用的材料来分，主要有木制的和钢制的两种。木井架由于防火性能和承载能力较差已经被淘汰，因此目前工程中主要采用钢制凿井井架，钢凿井井架的型式以亭式为主3。

凿井井架结构型式首先必须满足凿井施工工艺的技术要求，此外还应满足以下几个方面的要求：结构简单，杆件数量少；重量轻，用料省；加工制造容易；运输、安装和拆卸方便；受力性能好；整体稳定性好等。

亭式钢凿井井架由于良好的生产、施工及力学性能，在实际工程中应用最为广泛。

钢凿井井架的构造天轮房天轮房位于井架的顶部，它主要用来安装和检修天轮，以及保护天轮平台，防止雨雪侵袭，因此天轮房上通常还覆以层面部分。在结构上天轮房主要由4根角柱、上部横梁、交叉连杆及两条钢轨起重梁组成3。

天轮房结构净高一般取D/2+2m（D为主提升天轮直径），其平面尺寸与天轮平台相同。

天轮房各构件一般采用型钢，当没有适合的型钢时也可以根据设计采用焊接截面。角柱通常采用由两个角钢组成的十字形截面上部横梁采用两个槽钢组成的工字形截面；水平交叉连杆可采用单角钢或两个角钢组成的T字形截面；斜撑由于受力较小通常采用单角钢。

主体架主体架主要用来承受天轮平台的荷载，并将其传递给基础。主体架是一个由4片梯形桁架组成的空间结构，上部用螺栓与天轮平台的中梁及边梁连接，下部则立于井架基础上。

主体架沿高度的节间划分，主要决定于主体架本身和卸矸台的高度，此外还应尽量沿高度大致相等。这样可使角柱在各节间的自由长度相等，以便合理选择角柱截面3。

主体架的角柱和腹杆，通常采用无缝钢管，因为主体架的主要构件都是按轴心受压计算的，而无缝钢管恰好在各个方向都具有相等的稳定性，能够充分的发挥钢材的力学性能。

为保证井架具有较好的空间稳定性，在主体架内部受力较大的第一层水平高度处，设置水平连杆，从而形成一个网格状结构）。水平连杆还可用来支承卸矸台。为了缩短连杆的跨度和传递卸矸台的荷载，还采用四根斜向拉杆将水平连杆悬吊在主体架的上部第二层的四个角节点上。

卸矸台卸矸台是用来翻卸矸石的工作平台，通常布置在主体架的下部第一层水平连杆上。根据受力大小它的主梁和次梁可采用工字钢或槽钢。梁上设置方木，用U形螺栓卡紧，然后铺设木板3。

扶梯扶梯时主体架内上下各平台之间的联系部分，通常由3个梯段组成，其中第一段梯子平台设在卸矸上。梯梁采用扁钢，踏步采用圆钢，扶手和栏杆采用扁钢或角钢，梯子平台采用槽钢和网纹钢板3。

基础凿井井架由于结构型式比较简单，荷载较小，因此在4个柱脚处各设一个独立基础。独立基础施工比较简单，但承载力和整体性较差，各基础间缺乏联系，容易使结构产生不均匀沉降3。

独立基础一般设在柱下，常用断面形式有踏步形、锥形、杯形，凿井井架基础采用截锥形，分别支承主体架的。基础混凝土的强度等级不应低于C20。由于柱脚与地面有一定的倾斜角度，因此基础顶面应是倾斜的，并与角柱中心线垂直，而基础底面是水平的。

凿井井架的适用范围及特点满足各种井径立井凿井设备的布置和施工工艺的要求。满足强度、刚度和稳定性的要求，做到安全可靠。结构合理，加工制造容易，运输、安装、拆卸方便。用料少，自重较轻，造型美观4。

一般来说凿井井架在凿井工程图册中有1~5型等标准型号，有天轮平台、支撑结构等基本参数

凿井井架设计要求足够的承载能力
井架设计要结构合理,有一定的强度、刚度和稳定性,以满足施工中的需要2。

根据井筒施工时悬吊荷载及冲击荷载较小,4台悬吊稳车两面布置,提升中心线与井架地面中心线夹角大于15度角,因此该井架在结构上要保证两面稳定性相同,天轮平台可以两面出绳。

足够的过卷高度井架设计时,要合理的确定高度,以保证提升系统有足够的过卷高度,防止提升时滑架与天轮平台梁相撞或发生跑车事故。又因该井架需设翻矸设施,故设计时考虑吊桶翻转高度。为此,井架设计高度包括井盖门开启所需高度、过卷高度、吊桶、钩头、连接装置和滑架高度、提升天轮公称半径等,以满足设计要求。

角跨距和天轮平台尺寸满足施工要求
井架角跨距和天轮平台尺寸应与施工时凿井悬吊设施、井筒的断面相适应,为此设计尺寸能满足井筒施工材料、设备的运输、吊盘的吊挂、锁口盘的安装以及凿井设备悬吊天轮均能布置在天轮平台上。

施工工艺准备工作
（1）提前做好材料、设备及工器具准备工作4。
（2）做好场地物料挪移工作，对影响施工的设施、材料提前清理。
（3）做好施工人员准备工作。

测量放线测量人员根据设计图纸要求给出井架中心线，中心线用木桩打入地下，周围用混凝土浇筑，防止施工过程中移动。技术人员绘制施工图并贯彻交底。

基础开挖（1）开挖范围

由于现场地形东高西低，井架靠东侧两个基础位置高于设计场地标高，场地提前已经进行挖填方处理，开挖后的基础位岩石为强风化角砾岩，而靠西侧两个基础上部位于，主要由碎石、粘性土组成的松散岩类。故在开挖时东侧两个基础可按设计开挖，西边两个基础为防止开挖过程中周围土石滚落，基础上部可根据现场边坡稳定情况进行放坡。

（2）开挖方式

基础开挖采用机械挖掘为主，人工挖掘、刷坡为辅。开挖配备采用EX300挖掘机一台，Z50装载机辅助装车，排矸车进行运输，挖出的土石方运至业主指定位置。开挖方式采用后退式，由前至后一次挖够深度。如果现场岩石坚硬挖掘困难时，可采用挖掘机破碎锤刷掘，必要时放震动炮处理。

（3）开挖技术要求
①开挖前用白灰洒出基础边线、中线，明确开挖位置及深度，并在施工中随时检查。
②开挖坡度要准确，不得乱挖、超挖。
③开挖后要经常观查基础边坡变形情况,必要时采用打入钢管、护板、钢筋网对边坡进行防护。
④开挖后及时测量规格尺寸，并对基础进行修整。

混凝土浇筑施工程序：

基础开挖→找线→修整基础→支设基础底座模板→浇筑基础底座混凝土→支设基础模板→支设、固定预埋管→检查预埋管尺寸→浇筑混凝土→拆模→洒水养护。

凿井井架系列井架型号 天轮平台平面尺寸 底部跨距 基础顶面至天轮顶面高度 基础顶面至翻矸平台的高度
5凿井井架Ⅰ型 5.5*5.5 10*1016.2425
凿井井架Ⅱ型 6.0*6.0 12*1217.250 5.8
凿井井架Ⅲ型 6.5*6.5 12*12 17.346 5.9
凿井井架Ⅲ（G)型 6.5*6.512.83*12.83 19.846 8.4