矿建(第二篇 立井井筒设计)

第二篇立井井筒工程矿山建设工程§4立井井筒的构造与设计立井井筒的种类§4.1立井井筒的构造主井：专门用作提升煤炭的井筒(箕斗井)。副井：用作升降人员、资料、设备和提升矸石的井筒(罐笼井)。风井：专门用作通风的井筒。可作矿井的平安出口，有时也安设提升设备。用途，配备立井井筒组成(一)井颈(二)井身(三)井底2〔1〕接受的地压较大〔2〕井颈壁的厚度大〔3〕井颈壁内加放钢筋。〔4〕井颈壁上往往需求开设各种孔洞井颈、壁座和井底构造立井井筒的构造井颈接近地面出口而井壁加厚的部分称为井颈。接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3(1)井架的支撑框架：架式钢井架经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同。(2)罐梁及罐道：同井身段一样。(3)梯子间：普通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，另一种是通到平安通道为止，人员出来是从平安通道孔口走到地面。(4)防火门：防火铁门设在支承框架以下，平安通道以上；当井口发生火灾时，可从速封锁防火铁门，使烟火与井下隔绝井颈、壁座和井底构造立井井筒的构造井颈构造构造4(5)平安通道孔口：设在防火铁门以下,当井口发生火灾时将防火铁门封锁，平安通道孔作为人员疏散和进风之用，此时罐笼提到平安通道孔，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)承接安装根底：摇台和托罐座，井颈段要留出承接安装根底。(8)通风道孔口：风井的井颈与风道衔接上，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、壁座和井底构造立井井筒的构造5(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构造井颈型式井颈型式

6井颈最小高度h1—井架支撑框架底面至井颈项面的间隔；h2－支承框架底面至风洞口上边缘的间隔，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＋富有间隙；h3－风洞高度；h4－风洞口下边缘至壁座顶部的间隔；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。井颈的深度普通为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，其井壁不但需求加厚，而且通常需求配置钢筋。7井颈壁设计混凝土或钢筋混凝土砌筑，厚度大于500mm，普通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――按井颈壁上垂直和程度压力验算承载力。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。程度压力〔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才干。受力钢筋：Φ16～20mm；构造钢筋：Φ12，间距为250～300mm。82、单绳提升刚性罐道副井车场程度下设摇台，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构造井底设托罐梁，钢丝绳罐道的定位梁、拉紧安装平台梁，重锤拉紧安装。4、多绳提升刚性罐道井底构造5、多绳提升钢丝绳罐道井底构造箕斗井井底装载程度以下的一段井筒称为井底，主要包括井筒接受仓及水窝。井底构造1、单绳提升刚性罐道资料井车场程度设托罐梁或托罐座，下设2m水窝。罐笼井井底立井井筒的构造9单绳提升刚性罐道井底构造单绳提升钢丝绳罐道井底构造10井窝深度h1—进出车平台至托罐梁上垫木的间隔〔包括过卷高度〕；h2－托罐梁上垫木至拉紧安装固定梁间隔；h3－水窝深度，普通取5m，思索延深，取10～15m。井底的深度是由提升过卷高度、井底配备要求的高度和井底水窝深度决议的〔井筒用途、提升系统、提升容器、井筒配备、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〕2、单绳提升柔性罐道〔罐笼〕h1—进出车平台至托罐梁上垫木的间隔〔包括过卷高度〕；h2－托罐梁上垫木至钢丝绳定位梁的间隔，1~2m；h3－钢丝绳定位梁至罐道拉紧安装的间隔，取2.5～3.0m，拉紧安装设在井架上，取0。h4－钢丝绳拉紧安装长度〔重锤〕，或固定安装长度〔拉紧安装在井架上〕；h5－重锤底面至水面间隔；H6－水窝深度。11多绳提升钢丝绳罐道箕斗井底构造12井窝深度h1—进出车平台至防撞梁间隔；h2－防撞梁至防扭结梁间隔，3~3.5m；h3－防扭结梁至平衡尾绳最低点间隔，普通取3～4.5m，h4水窝深度，普通取5m，思索延深，取10～15m。h1—进出车平台至楔形木罐道终点程度的间隔，h2—楔形罐道终点至防撞梁间隔，普通取2.5～3.0m；h3－防撞梁至防扭结梁间隔，h4－防扭结梁至平衡尾绳最低点间隔，h5－尾绳最低点至钢丝绳罐道定位梁间隔，普通取1.0～2.0m，h6－钢丝绳定位梁至罐道拉紧安装的间隔，普通取2.5～3.0m，h7－钢丝绳重锤拉紧安装长度，h8－重锤底面至水面间隔；H9－水窝深度。3、多绳提升刚性罐道〔罐笼〕4、多绳提升柔性罐道〔罐笼〕5、多绳提升柔性罐道〔箕斗〕h1—装载程度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间隔；h3－尾绳最低点至罐道绳重锤拉紧安装间隔，普通取1.0m。h4－钢丝绳拉紧安装长度〔重锤〕,h5－斜式井筒撒煤接受仓部分高度13§4.2立井井筒配备安设在井筒内的空间构造物，它主要包括罐道、罐梁〔或托架〕、梯子间、管路电缆、过卷安装以及井口和井底金属支承构造等。罐道和罐梁是井筒配备的主要组成部分，它是保证提升容器平安运转的导向设备。井筒配备刚性配备：在外力作用下宏观上不产生变形柔性配备：在外力作用下宏观上产生形变井筒配备的分类14刚性井筒配备(滑动罐耳)1、材质：松木、水曲柳，防水处置2、规格3、优缺陷：平安可靠,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配备木罐道罐道是提升容器在井筒中运转的导向安装，它必需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、复合资料罐道和钢丝绳罐道等。180×160mm～220×200mm，长度普通为6m，固定在3层罐梁上，罐梁层间距为2m。15(滑动罐耳)1、资料：钢轨43kg/m、52kg/m、33kg/m、38kg/m2、规格:L=12.5m4.168×3-0.004=12.53、优缺陷:抗正向压力大，抗侧向压力小，磨损严重；资料运用不合理,需另设钢丝绳防坠安装。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、资料(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配备立井井筒配备钢轨罐道2、规格：2×[16、2×[20163、优缺陷:抗弯抗扭才干大，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配备立井井筒配备为处理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，封锁型防腐性能较好，目前运用较多。复合资料罐道为提高罐道的防腐耐磨性能，运用复合资料罐道可提高其运用寿命，另外其分量轻，安装方便，罐梁层间距可根据条件设计，目前这种罐道的运用已越来越多。17刚性井筒配备立井井筒配备立井井筒配备采用刚性罐道时，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间隔布置一层，普通都采用金属资料。罐梁按截面方式分，有工字钢罐梁、型钢组合封锁形空心罐梁，整体轧制的封锁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；缺陷是费工费时，破坏井壁的完好。182、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。刚性井筒配备立井井筒配备19刚性井筒配备立井井筒配备罐道接头与罐梁的衔接木罐道接头20立井井筒配备罐道接头与罐梁的衔接21立井井筒配备罐道接头与罐梁的衔接22立井可伸缩式罐道接头可缩性井壁构造具有“抗让结合〞的特性，能有效地接受垂直附加力的作用。因此在冻结井井筒中，采用可缩性井壁构造是一种极为有效的防治井壁破裂的措施。但是，由于立井井筒内普通都布置有提升设备及提升设备的导向设备即井筒配备，井壁发生变情势必使井筒配备构造产生变形或位移，这一景象对提升容器的正常运转是非常不利的。23立井可伸缩式罐道接头为确保立井井筒提升容器的平安运转，必需保证导向罐道接头具有良好的平滑度，传统的罐道结合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，使提升容器运转时产生严重的摆动和卡罐事故24钢丝绳井筒配备柔性配备：利用拉紧的钢丝绳作为提升容器的导向安装。柔性配备系统：罐道钢丝绳、防撞钢丝绳、钢丝绳的固定和拉紧安装，提升容器上的导向器，井底和井口进出车程度的刚性罐道。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。构造简单，安装方便，节省安装工期。便于维修，改换钢丝绳简单，影响消费少，寿命长。有柔性，设备不产生刚性碰撞，受力情况好。优点:缺陷：要求有较大的平安间隙；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：优点大于缺陷，应优先选用钢丝绳罐道立井井筒配备25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：外表用异形钢丝捻成，耐磨、较硬。异形股钢丝绳：三角股、椭圆股、扁形股，价钱高、寿命长2、对罐道钢丝绳的要求<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。〞3、钢丝绳的计算选型按阅历选取，然后验算平安系数钢丝绳井筒配备立井井筒配备h=200m选20mmh=300m选30mmh≥400m选40mm26按罐道绳下端的最小拉力计算：按最小刚性系数要求绳下端拉力：立井井筒配备钢丝绳井筒配备罐道钢丝绳的布置方式四角对称布置单侧布置对角布置三角布置27螺杆拉紧：钢丝绳生根在井底钢梁上，井架上设螺杆拉紧安装；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安装固定在井底公用钢梁上，在井架上设液压螺杆拉紧安装。钢丝绳罐道的固定和拉紧安装1、固定安装：钢丝绳夹板固定2、拉紧方式：立井井筒配备钢丝绳井筒配备钢丝绳罐道的其它设备1、防撞钢丝绳：绳径和张力不小于罐道钢丝绳，绳间距为容器长的3/5～4/5；2、井口与井底的刚性罐道和中间程度的稳罐安装3、导向安装：每条罐道钢丝绳上两付导向器或三个导向器28

29梯子间的构造1、梯子梯子架用80×12扁钢制造，梯子阶〔踏步〕用角钢制造；梯子宽0.4m，踏板距0.3m，梯子口为0.6×0.7m。2、梯子梁16~20#槽钢制造，小梁用14#[3、梯子平台3mm厚防滑网纹钢板制造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梯子间立井井筒配备其它井筒配备坡度大于45˚或立井井筒作为矿井的平安出口时，井筒内必需设置梯子间。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˚。梯子间除作为平安出口外，还可以利用它检修井筒配备和处置卡罐事故。30立井井筒配备其它井筒配备交错式顺列式梯子间布置方式31管缆间1、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：与梯子间结合布置在副井中立井井筒配备其它井筒配备32立井井筒配备其它井筒配备管子与罐道梁的衔接方式1、U型螺杆卡、垫木、扁钢、螺母衔接固定法2、钩型螺栓卡、垫木、弧形扁钢、螺母衔接法3、排水管路布置：深度小于400m时，下端支承在托管梁上的固定管座上深度超越400m时，每隔150~200m，设托管梁和直管座，其下部安装伸缩器。33主要内容：确定井筒断面尺寸，选择井壁构造，确定井壁厚度，绘制井筒断面施工图，编制工程量表和资料耗费量表。提升容器的选择§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议的。专门用作提升煤炭的容器，通常选用箕斗。用作升降人员、资料设备和提升矸石的容器，普通都选用罐笼。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，可经过详细计算来确定，也可经过类比法来确定。1.箕斗容量和规格式中：一次合理提升量煤矿消费期间的提升容器34规范箕斗：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.罐笼规格确实定〔按矿车选型后验算〕按最大班工人下井时间验算要求40分钟以内将最大班下井人员运输终了一、提升容器的选择立井井筒断面设计按最大作业班净作业时间不超越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〕下放支架，坑木按日需量的50%计算，休止时间取40~60秒计算。t1+t2+t3+t4≤5×60’=300’假设不满足要求，那么选用多层或多车罐笼35罐道的布置方式立井井筒断面设计二、井筒断面布置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、悬臂支承架层格构造(df)4、无罐道梁层格构造(e)5、装配式组合架层格构造(g)罐道梁的层格构造3637梯子间和罐缆间布置1、梯子间与罐笼长轴平行的一侧2、罐缆间接近梯子间布置，便于检修，管路尽量布置在梯子间主梁接近梯子间的侧面。平安间隙确实定二、井筒断面布置立井井筒断面设计381、根据提升容器选择井筒配备、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，确定平安间隙。3、用图解法或解析法求出井筒的近似直径进展进级，Φ<6.5时，按0.5m进级，Φ>6.5m时，按0.2m进级。4、根据Φ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。确定井筒净断面尺寸的步骤立井井筒断面设计井筒净断面尺寸确实定方法1、绘设备布置简图2、计算有关参数三、井筒净断面尺寸确定393、作图法求出井筒直径三、井筒净断面尺寸确定立井井筒断面设计〔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，从罐笼接近井壁的拐角处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ΔA`B`C`的外接圆，找出圆心O点，那么R=OA`=OB`=OC`为井筒近似直径，井筒中心到1#梁中心线的间隔由图中量出以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，然后核算和调整平安间隙f1及梯子间尺寸H3值。通风校核假设不满足要求，适当加大井筒的直径40四、井筒构造的选择和井壁厚度井壁构造的选择1、砌筑井壁以料石、砌砖、砼砌蚀等水泥沙浆胶结资料砌筑而成的井壁，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