矿建课件(第二篇 立井井筒设计)

第二篇立井井筒工程矿山建设工程Copyright@2005《矿山建设工程》2§4立井井筒的结构与设计立井井筒的种类§4.1立井井筒的结构主井：专门用作提升煤炭的井筒(箕斗井)。副井：用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒(罐笼井)。风井：专门用作通风的井筒。可作矿井的安全出口，有时也安设提升设备。用途，装备立井井筒组成(一)井颈(二)井身(三)井底Copyright@2005《矿山建设工程》3（1）承受的地压较大（2）井颈壁的厚度大（3）井颈壁内加放钢筋。（4）井颈壁上往往需要开设各种孔洞井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构井颈接近地面出口而井壁加厚的部分称为井颈。承受周围土体压力和井架井塔荷载和提升冲压荷载。井颈特点Copyright@2005《矿山建设工程》4(1)井架的支撑框架：架式钢井架通过支撑框架将自重及提升载荷传给井颈，固定支撑框架的螺栓预埋在井颈壁内混凝土中，埋入深度为40倍的螺栓直径，托罐梁与支撑框架连在一起。(2)罐梁及罐道：同井身段一样。(3)梯子间：一般梯子间设在副井和风井中.梯子间的出口有两种方式，一种是直通地表，另一种是通到安全通道为止，人员出来是从安全通道孔口走到地面。(4)防火门：防火铁门设在支承框架以下，安全通道以上；当井口发生火灾时，可从速关闭防火铁门，使烟火与井下隔绝井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构井颈结构构造Copyright@2005《矿山建设工程》5(5)安全通道孔口：设在防火铁门以下,当井口发生火灾时将防火铁门关闭，安全通道孔作为人员疏散和进风之用，此时罐笼提到安全通道孔，标高停下，人员由罐笼进入通道孔再到地面来。对准罐笼口(6)暖风道孔口：对者罐笼的侧面，以免暖风伤人。(7)承接装置基础：摇台和托罐座，井颈段要留出承接装置基础。(8)通风道孔口：风井的井颈与风道连接上，做成斜交。(9)其它孔洞：排水管孔洞、压气管孔洞、电缆孔洞井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构Copyright@2005《矿山建设工程》6(1)台阶形井颈(2)倒锥形井颈a倒圆锥壳形(圆形井塔)b倒锥形台形(矩形井塔)c倒圆台形(圆形井塔)用于复杂地质条件用于厚表土及地下水位高的井筒用于厚表土及竖向荷载大的井筒立井井筒的结构井颈型式井颈型式Copyright@2005《矿山建设工程》7井颈最小高度54321hhhhhHh1—井架支撑框架底面至井颈项面的距离；h2－支承框架底面至风洞口上边缘的距离，当其间有防火门时，等于防火门启开净高＋0.6m，无防火门时，等于支承框架锚栓的长度＋富裕间隙；h3－风洞高度；h4－风洞口下边缘至壁座顶部的距离；h5－壁座高度，取1.5～2.0m。各种设备与孔洞应互不妨碍，且有一定间隙，设备与设备外缘留100～150mm，孔口间400～500mm间距。井颈的深度一般为15～20m，井塔提升时可达20～60m。井颈部分由于处在松软表土层或风化岩层内，地压较大，又有地面构筑物和井颈上各种孔洞的影响，其井壁不但需要加厚，而且通常需要配置钢筋。Copyright@2005《矿山建设工程》8井颈壁设计混凝土或钢筋混凝土砌筑，厚度大于500mm，一般1.0～1.5m，向下成台阶式逐渐减薄，第一阶段要在当地冰冻线以下。确定方法按构造要求估计厚度――按井颈壁上垂直和水平压力验算承载力。•轴向压力（井架及附近构筑物作用在井颈上的全部压力和自重）：轴向和偏心受压验算。•水平压力（地层侧压、水压力、位于滑裂面范围内构筑物引起的侧压力以及地震力）：受径向均布侧压力或受切向均布侧压力验算承载能力。受力钢筋：Φ16～20mm；构造钢筋：Φ12，间距为250～300mm。Copyright@2005《矿山建设工程》92、单绳提升刚性罐道副井车场水平下设摇台，摇台下留过卷高度h1，在过卷高度处设托罐梁，留2~5m水窝。3、单绳提升刚性绳罐道井底结构井底设托罐梁，钢丝绳罐道的定位梁、拉紧装置平台梁，重锤拉紧装置。4、多绳提升刚性罐道井底结构5、多绳提升钢丝绳罐道井底结构箕斗井井底装载水平以下的一段井筒称为井底，主要包括井筒接受仓及水窝。井底结构1、单绳提升刚性罐道材料井车场水平设托罐梁或托罐座，下设2m水窝。罐笼井井底立井井筒的结构Copyright@2005《矿山建设工程》10单绳提升刚性罐道井底结构单绳提升钢丝绳罐道井底结构Copyright@2005《矿山建设工程》11井窝深度h1—进出车平台至托罐梁上垫木的距离（包括过卷高度）；h2－托罐梁上垫木至拉紧装置固定梁距离；h3－水窝深度，一般取5m，考虑延深，取10～15m。井底的深度是由提升过卷高度、井底装备要求的高度和井底水窝深度决定的（井筒用途、提升系统、提升容器、井筒装备、罐笼层数、进出车方式、井筒淋水量、延深方式、水窝的排水及清理方式）。1、单绳提升刚性罐道（罐笼）321hhhH2、单绳提升柔性罐道（罐笼）654321hhhhhhH＋h1—进出车平台至托罐梁上垫木的距离（包括过卷高度）；h2－托罐梁上垫木至钢丝绳定位梁的距离，1~2m；h3－钢丝绳定位梁至罐道拉紧装置的距离，取2.5～3.0m，拉紧装置设在井架上，取0。h4－钢丝绳拉紧装置长度（重锤），或固定装置长度（拉紧装置在井架上）；h5－重锤底面至水面距离；H6－水窝深度。Copyright@2005《矿山建设工程》12多绳提升钢丝绳罐道箕斗井底结构Copyright@2005《矿山建设工程》13井窝深度h1—进出车平台至防撞梁距离；h2－防撞梁至防扭结梁距离，3~3.5m；h3－防扭结梁至平衡尾绳最低点距离，一般取3～4.5m，h4水窝深度，一般取5m，考虑延深，取10～15m。h1—进出车平台至楔形木罐道终点水平的距离，h2—楔形罐道终点至防撞梁距离，一般取2.5～3.0m；h3－防撞梁至防扭结梁距离，h4－防扭结梁至平衡尾绳最低点距离，h5－尾绳最低点至钢丝绳罐道定位梁距离，一般取1.0～2.0m，h6－钢丝绳定位梁至罐道拉紧装置的距离，一般取2.5～3.0m，h7－钢丝绳重锤拉紧装置长度，h8－重锤底面至水面距离；H9－水窝深度。3、多绳提升刚性罐道（罐笼）4321hhhhH＋4、多绳提升柔性罐道（罐笼）987654321hhhhhhhhhH＋＋＋＋5、多绳提升柔性罐道（箕斗）54321hhhhhHh1—装载水平至钢丝绳罐道定位平台（包括过卷高度及楔形罐道长）；h2－定位平台至平衡尾绳最低点距离；h3－尾绳最低点至罐道绳重锤拉紧装置距离，一般取1.0m。h4－钢丝绳拉紧装置长度（重锤）,h5－斜式井筒撒煤接受仓部分高度Copyright@2005《矿山建设工程》14§4.2立井井筒装备安设在井筒内的空间结构物，它主要包括罐道、罐梁（或托架）、梯子间、管路电缆、过卷装置以及井口和井底金属支承结构等。罐道和罐梁是井筒装备的主要组成部分，它是保证提升容器安全运行的导向设施。井筒装备刚性装备：在外力作用下宏观上不产生变形柔性装备：在外力作用下宏观上产生形变井筒装备的分类Copyright@2005《矿山建设工程》15刚性井筒装备(滑动罐耳)1、材质：松木、水曲柳，防水处理2、规格3、优缺点：安全可靠,强度低,寿命短,被淘汰4、接头方式：简易接头、斜榫接头、公母榫接头立井井筒装备木罐道罐道是提升容器在井筒中运行的导向装置，它必须具有一定的强度和刚度，以减小提升容器的横向摆动。罐道有木质罐道、钢轨罐道、型钢组合罐道、整体轧制罐道、复合材料罐道和钢丝绳罐道等。180×160mm～220×200mm，长度一般为6m，固定在3层罐梁上，罐梁层间距为2m。Copyright@2005《矿山建设工程》16(滑动罐耳)1、材料：钢轨43kg/m、52kg/m、33kg/m、38kg/m2、规格:L=12.5m4.168×3-0.004=12.53、优缺点:抗正向压力大，抗侧向压力小，磨损严重；材料应用不合理,需另设钢丝绳防坠装置。4、接头方式：(1)销子对接头;(2)钢夹子接头型钢组合罐道(滚动罐耳)1、材料(1)槽钢组合罐道[16×2(2)角钢组合罐道(3)球扁钢组合罐道刚性井筒装备立井井筒装备钢轨罐道2、规格：2×[16、2×[20Copyright@2005《矿山建设工程》173、优缺点:抗弯抗扭能力大，受力合理，加工复杂4、接头方式：扁平销子接头磨小罐道头式导向板式整体轧制罐道刚性井筒装备立井井筒装备为解决型钢组合罐道在加工中的变形问题，可采用整体轧制的矩形截面钢罐道。这种罐道在受力性能上具有组合罐道的优点，而自重较轻，封闭型防腐性能较好，目前应用较多。复合材料罐道为提高罐道的防腐耐磨性能，使用复合材料罐道可提高其使用寿命，另外其重量轻，安装方便，罐梁层间距可根据条件设计，目前这种罐道的使用已越来越多。Copyright@2005《矿山建设工程》18刚性井筒装备立井井筒装备立井井筒装备采用刚性罐道时，在井筒内需安设罐梁以固定罐道。罐梁沿井筒全深每隔一定距离布置一层，一般都采用金属材料。罐梁按截面形式分，有工字钢罐梁、型钢组合封闭形空心罐梁，整体轧制的封闭形空心罐道和异形罐梁等。罐梁与井壁的固定方式1、梁窝埋设工字钢罐梁整体轧制罐梁槽钢组合罐梁异形截面罐梁预留梁窝、现凿梁窝，要求埋入井壁的2/3或罐梁的高度，即300-500mm；缺点是费工费时，破坏井壁的完整。Copyright@2005《矿山建设工程》192、预埋件固定生根钢板砌入壁内，安装时焊托架，施工复杂。3、锚杆固定将托架锚固在井壁上,后安装罐梁。刚性井筒装备立井井筒装备Copyright@2005《矿山建设工程》20刚性井筒装备立井井筒装备罐道接头与罐梁的连接木罐道接头Copyright@2005《矿山建设工程》21立井井筒装备罐道接头与罐梁的连接Copyright@2005《矿山建设工程》22立井井筒装备罐道接头与罐梁的连接Copyright@2005《矿山建设工程》23立井可伸缩式罐道接头可缩性井壁结构具有“抗让结合”的特性，能有效地承受垂直附加力的作用。因此在冻结井井筒中，采用可缩性井壁结构是一种极为有效的防治井壁破裂的措施。但是，由于立井井筒内一般都布置有提升设备及提升设备的导向设施即井筒装备，井壁发生变形势必使井筒装备结构产生变形或位移，这一现象对提升容器的正常运行是十分不利的。Copyright@2005《矿山建设工程》24立井可伸缩式罐道接头为确保立井井筒提升容器的安全运行，必须保证导向罐道接头具有良好的平滑度，传统的罐道联结方式在立井井壁发生变形时会随之产生变形，罐道的平行度和垂直度都无法得到保证，使提升容器运行时产生严重的摆动和卡罐事故层间距＝(12～13)单根罐道长度层间距＝(12～13)单根罐道长度层间距＝(12～13)单根罐道长度层间距＝(12～13)单根罐道长度7－压紧螺栓6－固定螺栓5－罐梁或托架4－罐道B-BA-A1－固定接头2－滑动接头3－可伸缩接头2－滑动接头1－固定接头BBAACopyright@2005《矿山建设工程》25钢丝绳井筒装备柔性装备：利用拉紧的钢丝绳作为提升容器的导向装置。柔性装备系统：罐道钢丝绳、防撞钢丝绳、钢丝绳的固定和拉紧装置，提升容器上的导向器，井底和井口进出车水平的刚性罐道。不需设罐道梁，节省钢材、降低投资、减少通风阻力、井壁整体性好。结构简单，安装方便，节省安装工期。便于维修，更换钢丝绳简单，影响生产少，寿命长。有柔性，设备不产生刚性碰撞，受力状况好。优点:缺点：要求有较大的安全间隙；井筒的断面相应加大；井架负荷增大很多，井窝加深很多。评价：优点大于缺点，应优先选用钢丝绳罐道立井井筒装备Copyright@2005《矿山建设工程》26罐道钢丝绳的选择和布置1、钢丝绳类型参考《建井工程手册》P1-311普通钢丝绳：6×7或6×19丝，不耐磨、寿命短密封钢丝绳：表面用异形钢丝捻成，耐磨、较硬。异形股钢丝绳：三角股、椭圆股、扁形股，价格高、寿命长2、对罐道钢丝绳的要求《规程》规定：“采用