矿建课件(第二篇_立井井筒设计)

1、第二篇 立井井筒工程矿 山 建 设 工 程Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程24 立井井筒的结构与设计 v立井井筒的种类 4.1 立井井筒的结构 v立井井筒组成Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程3井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程4井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程5 井颈、壁座和井底结构立井井筒的结构 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程6立井井筒的结构 井颈型式Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程7井颈最小高度543

2、21hhhhhH 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100150mm，孔口间400500mm间距。 井颈的深度一般为1520m，井塔提升时可达2060m。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。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程8井颈壁设计 混凝土或钢筋混凝土砌筑，厚度大于500mm，一般1.01.5m，向下成台阶式逐渐减薄，第一阶段要在当地冰冻线以下。 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

3、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：1620mm；构造钢筋：12，间距为250300mm。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程9箕斗井井底箕斗井井底罐罐笼笼井井井井底底立井井筒的结构 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程10单绳提升刚性罐道井底结构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单绳提升钢丝绳罐道井底结构Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程11井窝深度 井底的深度是由提升过卷高度、井底装备要求的高度和

4、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）、单绳提升刚性罐道（罐笼） 321hhhH2、单绳提升柔性罐道（罐笼）、单绳提升柔性罐道（罐笼） 654321hhhhhhH Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程12多绳提升钢丝绳罐道箕斗井底结构多绳提升钢丝绳罐道箕斗井底结构Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程13井窝深度 3、多绳提升刚性罐道（罐笼）、多绳提升刚性罐道（罐笼） 4321hhhhH4、多绳提升柔性罐道、多绳提升柔性罐道（罐笼）（罐笼） 98

5、7654321hhhhhhhhhH5、多绳提升柔性罐道（箕斗）、多绳提升柔性罐道（箕斗） 54321hhhhhH Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程144.2 立井井筒装备 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程151、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 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。 180160mm220200

6、mm，长度一般为6m，固定在3层罐梁上，罐梁层间距为2m。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程161、材料：钢轨 43kg/m、52kg/m、33kg/m、38kg/m2、规格: L=12.5m 4.1683-0.004=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1、材料(1)槽钢组合罐道 162(2)角钢组合罐道(3)球扁钢组合罐道立井井筒装备 2、规格：216、 220Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程173、优缺点:抗弯抗扭能力大，受力合理，加工复

7、杂4、接头方式：扁平销子接头 磨小罐道头式导向板式立井井筒装备 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。 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。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程18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

8、梁，整体轧制的封闭形空心罐道和异形罐梁等。1、梁窝埋设工字钢罐梁工字钢罐梁整体轧制罐梁整体轧制罐梁槽钢组合罐梁槽钢组合罐梁异形截面罐梁异形截面罐梁 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。Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程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。立井井筒装备 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程20立井井筒装备 木罐道接头木罐道接头 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程21立井井筒装备 Copyri

9、ght2005 矿山建设工程矿山建设工程22立井井筒装备 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程23立井可伸缩式罐道接头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。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程24立井可伸缩式罐道接头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

10、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(1213)单根罐道长度层间距(1213)单根罐道长度层间距(1213)单根罐道长度层间距(1213)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BBAACopyright2005 矿山建设工程矿山建设工程25 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

11、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。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。立井井筒装备 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程26普通钢丝绳：67或619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 规程规定：“采用钢丝绳罐道时，每100m钢丝绳的张紧力不得小于10KN，每根钢丝绳的最小刚性系数不得小于500N/m。”

12、按经验选取，然后验算安全系数立井井筒装备 206QmQqlh=200m 选20mmh=300m 选30mmh400m 选40mmCopyright2005 矿山建设工程矿山建设工程27min000() ln4KLQLLLL立井井筒装备 LQ8 . 90四角对称布置单侧布置对角布置三角布置Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程28螺杆拉紧：钢丝绳生根在井底钢梁上，井架上设螺杆拉紧装置；垂锤拉紧：钢丝绳上端固定在井架上，井底绳端挂垂锤拉紧；液压螺杆拉紧：钢丝绳下端用倒置的固定装置固定在井底专用钢梁上，在井架上设液压螺杆拉紧装置。1、固定装置：2、拉紧方式：立井井筒装备 1、防撞钢丝绳

13、：绳径和张力不小于罐道钢丝绳，绳间距为容器长的3/54/5；2、井口与井底的刚性罐道和中间水平的稳罐装置3、导向装置：每条罐道钢丝绳上两付导向器或三个导向器Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程29 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程301、梯子梯子架用8012扁钢制作，梯子阶（踏步）用角钢制作；梯子宽0.4m，踏板距0.3m，梯子口为0.60.7m。2、梯子梁 1620#槽钢制作，小梁用14#3、梯子平台3mm厚防滑网纹钢板制作4、隔网（板）用钢丝编制为片状，挂在梯子梁的托钩上；因易锈蚀多采用玻璃钢产品或塑料产品立井井筒装备 坡度大于45或立井井筒作为矿井的安

14、全出口时，井筒内必须设置梯子间。梯子间两平台之间的垂距不得大于8m，梯子斜度不得大于80。梯子间除作为安全出口外，还可以利用它检修井筒装备和处理卡罐事故。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程31立井井筒装备 交错式顺列式Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程321、管路： 排水管、压风管、供水管、泥浆管、充填管2、电缆：动力电缆、通风电缆、信号电缆3、检修： 与梯子间联合布置在副井中立井井筒装备 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程33立井井筒装备 1、U型螺杆卡、垫木、扁钢、螺母连接固定法2、钩型螺栓卡、垫木、弧形扁钢、螺母连接法3、排水管路布

15、置：深度小于400m时，下端支承在托管梁上的固定管座上深度超过400m时，每隔150200m，设托管梁和直管座，其下部安装伸缩器。Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程34 主要内容：确定井筒断面尺寸，选择井壁结构，确定井壁厚度，绘制井筒断面施工图，编制工程量表和材料消耗量表。4.3 立井井筒断面设计 立井井筒中提升容器的选择是根据井筒用途、井筒深度、矿井年产量和提升机的类型决定的。 专门用作提升煤炭的容器，通常选用箕斗。用作升降人员、材料设备和提升矸石的容器，一般都选用罐笼。当一套提升设备兼作提升煤炭和升降人员设备时，通常选用罐笼。提升容器的规格大小，可通过具体计算来确定，也可

16、通过类比法来确定。 1. 箕斗容量和规格3600A CTqN tpHuVT6max0.VHm a xpVaV一次合理提升量煤矿生产期间的提升容器Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程354 06 0bnnT 标准箕斗：4、6、8、12、16、20、32，在不加大提升机功率和井筒直径的前提下，尽量选用大容积的箕斗，以降低提升速度，节省电耗。2. 罐笼规格的确定（按矿车选型后验算）按最大班工人下井时间验算立井井筒断面设计 按最大作业班净作业时间不超过5小时验算（1）最大作业班提升工人时间的1.5倍计算；（2）其它人员升降时间按20%计算；（3）提升矿井50%的日出矸石计算；（4）下放

17、支架，坑木按日需量的50%计算，休止时间取4060秒计算 。 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程36立井井筒断面设计 1、通梁双侧罐道布置(a、b、c) 2、通梁单侧罐道布置3、通梁端面罐道布置(d、e、f) 4、钢丝绳罐道(h、i) 1、通梁(a)2、山字形梁3、悬臂支承架层格结构(df)4、无罐道梁层格结构(e)5、装配式组合架层格结构(g)Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程37Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程381、梯子间与罐笼长轴平行的一侧2、罐缆间靠近梯子间布置，便于检修 ，管路尽量布置在梯子间主梁靠近梯子间的侧面。立井井筒断面

18、设计 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程391、根据提升容器选择井筒装备、确定井筒断面布置型式2、初选罐道梁型号、罐道截面尺寸或罐道钢丝绳直径，确定安全间隙。3、用图解法或解析法求出井筒的近似直径进行进级，6.5m时，按0.2m进级。4、根据验算罐道的规格5、重新作图核算，检查间隙，作必要调整6、通风断面验算。立井井筒断面设计 1、绘设备布置简图2、计算有关参数112HCEE213HCEECopyright2005 矿山建设工程矿山建设工程403、作图法求出井筒直径立井井筒断面设计 （1）根据计算结果和所选设备尺寸按1:50（1:20）绘出断面轮廓图。（2）C点为第一特征点，

19、从罐笼靠近井壁的拐角处A沿45。方向取AA=f1，A为第二特征点。无倒角为A点，有倒角处时为A1点，圆弧倒角时为A2点。同理可找出第三特征点B。（3）作ABC的外接圆，找出圆心O点，则R=OA=OB=OC为井筒近似直径，井筒中心到1#梁中心线的距离由图中量出以100m进级。（4）求的井筒近似直径R以后，按要求进级取整，即初定井筒净直径。为施工方便，K值按100进级取整，然后核算和调整安全间隙f1及梯子间尺寸H3值。若不满足要求，适当加大井筒的直径maxvuSQvCopyright2005 矿山建设工程矿山建设工程411、砌筑井壁 以料石、砌砖、砼砌蚀等水泥沙浆胶结材料砌筑而成的井壁，分别称为料石，砖井壁，混凝土砌块井壁等。2、整体浇筑式井壁(1)素混凝土井壁：最常用最大量的井壁结构形式(2)钢筋混凝土井壁：立井井颈段多用3、锚喷井壁风井、主井，岩石条件好的状况下用立井井筒断面设计 Copyright2005 矿山建设工程矿山建设工程424、装配式井壁 预制弧形板块，井下组装，壁后注浆，国内曾用过钢筋混凝土大弧板井壁，国外在冻结法施工段用过铸铁井壁。立井井筒断面设计 装配式井壁盾构法施工隧道的装