简析箱形钢结构井架快速安装方案

石余海

摘要:钢结构井架的安装,目前小型井架多采用吊车,大型井架主要采用金属桅杆起吊。自80年代以来,大中型矿井广泛应用了箱形钢结构井架,由于其结构复杂、重量大,安装难度及要求较高,本文根据近年来在箱形钢结构井架安装方面的成功实践,简单介绍了这种井架安装方案,这对箱形钢结构井架在煤矿上的应用具有一定得借鉴意义。

关键词:箱形钢结构 井架 安装

0 引言

井架作为矿山立井提升的主要构筑物,在矿井工程中占有重要地位。井架按提升方式分为单绳井架、多绳井架;按用途分为主井井架、副井井架、风井井架、临时井架(凿井井架)、两用井架等;按结构材料分为钢井架、钢筋砼井架等。目前砖井架、木井架已基本不用,应用最多的是钢结构井架。

在钢结构井架的安装上,目前小型井架多采用吊车,大型井架主要采用金属桅杆起吊。随着新技术、新工艺的应用,如“门式架—无锚吊推法”在井架吊装中的应用以及利用有限元法、CAD技术进行井架起吊相关力学分析;建立井架吊装的计算机安全监控模拟系统等,必将对井架的安全快速起吊、提高安装技术水平起到积极的促进作用。

80年代以来,大中型矿井广泛应用了箱形钢结构井架;箱形钢井架适用于落地式多绳轮摩擦轮及单绳缠绕式绞车的矿井提升,根据井架用途和提升机的数量,分为L型(橹式)结构及A型结构等。L型井架由斜架和立架组成,A型井架由主、副斜架和立架组成,其中斜架为钢板焊接的等断面或变断面的箱型结构,架为空间桁架结构,上下天轮及起重梁布置在斜架上,立架内安装稳罐道和防撞木等。

1 安装方案的提出

箱形钢结构井架的安装,目前多采用桅杆起吊法施工,桅杆起吊又有单桅杆、多桅杆及门式桅杆之分。具体有半翻转、大翻转(倒杆式)、滑移式等多种形式。半翻转式在井架刚抬头时起吊力最大。随着起吊角度的增大,起吊力减小,即吊装开始就对有关机具索具进行最大负荷考验。如有问题能及早发现处理,比较安全可靠,但需要足够的场地和机械具;大翻转布置紧凑,适用于场地狭小的工程安装,井架起吊时稳车开动较多,对其安全指挥协调要求较高;滑移式对桅杆的高度强度稳定性有较高的要求,适用于轻型井架,有时需双桅杆才能完成作业。综合比较各自的特点。根据我矿井架结构重量和现场条件,充分考虑工期安排。经反复研究决定,采用“主副斜架分片组装,单桅杆半翻转起立,空中对接”的施工工艺方案。

2 安装方案的实施

2.1 方案实施过程中应注意的问题 第一,井架组装场地要回填平整夯实,以防支承点出现不均匀沉降,增加工程量,影响工期和质量。第二,为防止铰链钢板受水平推力的破坏,对主斜腿在底部进行刚性连接。第三,为减少二次搬运及安装质量,井架出厂前与安装单位联合验收,按预组装以编号,注明联接组别,并按顺序装卸车。第四,雨天严禁焊接,电焊条要有防潮措施,焊缝为1级焊缝,经探伤合格方能防腐处理。第五,绳卡、地锚要做明显标志,起吊过程设专人观测。

2.2井架制作及现场施工 按照原煤炭部颁布的行业标准(MT5010-95),参照《钢结构施工及验收规范》及有关设计要求,专门制定出“箱型钢井架加工制作质量标准”(厂标)及“焊接工艺卡”,作为工厂加工制作、检查验收的规范及标准。加工制作的井架经过各工序检查,厂内预组装合格,并出具出厂合格证后方能出厂。井架现场组装采用平面分片组装方法,主斜架在副斜架之上,副斜架沿组装方向下倾7°。为减少高空作业,保证安装质量,主斜架+25.350、+31.350平台在地面与主斜架一起组装,副斜架G1-13在主斜架起立后再地面组装。主副斜架均采用基础铰链定位组装起立,基础铰链按照图纸要求的标高和轴线定位,组织有关工程技术人员检验后,方可按工艺要求施焊,焊接完毕,再对其进行复验,确定无误后,方可进行组装。井架躯体组装应根据厂内预组装的编号顺序进行。由于井口±0.000标高,高出自然地坪5 m,而回填后组装高度仍在2 m以上,需加工2 m高的铁托架,井架在操平找正的托架上进行。因重力作用,随时用水准仪观察托架的沉降情况,并根据下沉情况随时进行调整,以保证安装躯体的直线度。主副斜架组装后,全面检查测量各部尺寸,符合规定后,进行焊接。现场焊接采用直流焊机,E4315电焊条,焊缝经X射线和超声波检查探伤合格后,进行防腐处理。

2.3井架起立 井架起立先起立桅杆,桅杆由L200×200×18的角钢制成。尺寸为1.45 m×1.45 m,高40 m,重25 t。桅杆起立时,用50 t吊车抬头至39°角,即吊车起吊最高点,然后由主斜架提升稳车(1#、2#)拉起,起立过程中,用经纬仪观测桅杆头部偏移情况,随时用副绷绳稳车(5#、6#)调整,偏移量控制在500 mm以内,桅杆基本垂直后,用副绷绳(Ⅰ#-Ⅳ#)进行调整,并随之使其张紧,各方向的绷绳张紧程度要一致。

首先用桅杆起立主斜架,当主斜架起立到设计位置,再利用主斜架作桅杆起吊副斜架。主斜架起吊前,应对主绷绳(3#、4#)稳车地锚、悬吊点索具、铰链等进行全面检查,确定无误后,进行试吊,以检验其强度能力。当主斜架起吊全部离开支承点时,按起重作业要求再全面检查一次,无问题后,方可继续起吊,慢慢开动1#和2#提升稳车。随着起吊不断观察,统一指挥,协调作业,直至主斜架起立到设计位置。

副斜架起吊方法与主斜架相同,副斜架起吊前,应将主斜架底部用垫铁垫实。当副斜架起立约75°时,将其留绳(9#、10#)处于张紧状态,留住副斜架,副斜架起至重心变换点82.7°时,松留绳,使其头部与主斜架平台对接。当斜架就位后,检查天轮平台的提升十字中心线及天轮平台的水平度,用50t千斤顶在斜架底部进行操平找正,符合要求后,将副斜架与平台对接处进行焊接,垫好基础垫铁,拧紧地脚螺栓。

3 结束语

箱形钢结构井架的安装,工艺方案的选择安排是关键,合理的施工方案对安全施工,缩短工期,提高工程质量具有重要意义。根据经验安装此形井架,工期至少60天,由于采用以上技术措施,并在施工过程中加强管理和组织,使该工程的工期比计划工期提前30天,而且实现了安全生产,工程竣工验收和质量认证均为优良,质量全部达到设计要求和标准要求,被评为优良工程,取得良好的施工效果,为大型煤仓施工积累了经验。