凿井井架设计

凿井井架设计计算

0 概述

本标段工程主要内容为隧道中设通风竖井一个，竖井直径7.5m，井深150m。

采用井颈现浇砼支护, 井身采用锚喷支护。井筒不需悬吊模板, 井架需设翻矸设

施, 提升系统只提人员与材料, 井架受悬吊载荷较小, 因此本标段工程部门决

定采购加工一座能满足凿井需要的凿井井架。

1 井架设计要求

1.1 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。

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。

1.2 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。

1.3 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。

2 选择井架及结构型式

2.1 根据通风井井筒直径、深度和悬吊设备的类型、数量, 井架设计为亭式桁架空间结构, 采用标准Ⅳ-G型型钢井架配JK-2.0×1.5/6.1提升机为提升设备, 配合一个4立方米的吊桶装碴提升出渣。井内设双层稳盘，层间距3m，其结构为型钢结构,重17202Kg。

选用四台JZ-10/400型稳盘绞车悬吊稳盘，用来保护井底掘进工人、机械的

安全、拉紧吊桶导向绳和悬挂装渣机，还可作为井筒支护的工作平台。整体布置如图1 所示。由主体桁架、天轮平台、中间平台、扶梯、基础等组成。

井架技术参数：

主体架角柱跨距/m 15.3×15.3

天轮平台尺寸/m 7×7

基础面至天轮平台上面的高度/m 26.8

井架自重/t 70

悬吊总荷重/t 40

2.2 主体桁架设计

主体桁架由4 组角柱、支撑杆与斜撑组成, 角柱、支撑杆、和斜撑均选用强度高、350×350×12.5钢管。为了便于加工和组装, 每个角柱分为4 段, 结点处焊有法兰, 用螺栓连接角柱上、下两端均焊有连接板, 并钻有螺栓孔, 分别与天轮平台、基础螺栓连接, 角柱上端、中间结点处、下端和支撑杆中点处都不同角度焊有连接短管, 短管上焊有法兰, 支撑杆、斜撑两端也焊有法兰与结点法兰连接。结点、端点处均焊有加强板, 在支撑杆上间隔搭有槽钢, 上铺网纹板, 形成中间平台, 构成一个对称超静定空间桁架, 保证井架强度和稳定性。施工时, 井架承受恒载和活载的作用。相对稳定性验算如下:

作根据本工程的特点，选用Ⅳ-G 型型钢井架，由各种加工槽钢、工字钢经高强螺栓组合而成的空间框架结构，具有承载力高（最大荷载400T ，实际不超过60T ，完全满足要求），安装、拆卸方便的特点。安装后井架总高度26.9m ，底部跨度15.3*15.3m ，天轮平台尺寸为7*7m 。 井架计算

2.2.1滑轮梁用2I50b 拼接而成

I x =97113cm 4 Wx=7769 cm3 提升机钢丝绳最大起重量为：8.1t 绞车钢丝绳最大起重量为：7.8t 上横横梁最大弯矩： Mmax=

L Pab =7

.334

.236.11.8⨯⨯=6.97t.m 强度校核：σ=x W M max =7769

1097.64

⨯=9Mpa ＜[σ]=230 Mpa

通过验算满足使用要求

刚度校核：f=3)2(932ab a EIL Pb +=0.38mm ＜[f ]=700

L

2.2.3角柱计算

稳盘重量：17202kg

稳盘上重物重量：4000kg 吊桶重量：1000kg 灰渣重量：6000kg

支撑总重量：P=17202+1000+6000+4000=28202kg 角柱所受垂直作用力为：P 垂直=28202/4=7050.5kg

角柱所受轴向力为：P 轴向=

︒

⨯︒54.80sin 54.80sin 5

.7050=7246.3kg

角柱用350*350*12.5方管，

节间有效长度：L=︒

⨯︒54.80sin 54.80sin 484

.10=10.775m=1077.5cm

截面积A=16526mm

截面惯性矩：I X =31042cm 4 抗弯截面模量：W X =1773.8 cm 3

压杆截面的惯性半径： r x =A

I x =26.16531042=13.7cm 强度校核：σ=

A

P =8.177310

3.7246⨯=40.85Mpa ＜[σ]=170 Mpa

刚度校核：λ=min γL =7

.135

.1077=78.65＜[λ]=100

通过验算，角柱采用方管350*350*12.5满足使用要求。

2.2.3提升钢丝绳的选择计算

1安全系数选择的依据

根据《煤矿安全规程》规定，对钢丝绳安全系数的规定如下：提人≥9，提人、提物≥9，提物≥6.5,悬吊吊盘、水泵、水管≥6，悬吊风管、压风管、混凝土输送管和拉紧装置≥5，悬吊安全梯≥9，稳绳≥5，计算时均选取最小值。

2 提升重量计算

根据工程实际，提升机主要用于人员、物料上下，载重量最大时为用吊桶运输4m 3石渣，重约6000 kg ，吊桶净重1000 kg 。

3 钢丝绳选择 3.3.1计算单位绳重

p ≥

Qg+QZg

0.11

σB -

Hc

ma

Qg: 一次提升重量（kg ）

QZ:容器重量（kg ）

σB ：钢丝绳抗拉强度（kN/m2） ma:安全系数，取6.5

Hc ：绳长，井深+井架高，取180 m

p ≥

6000×10+1000×10

= 25.95N/m

0.11 170×103

- 180

6．5

选用6×19右捻特号钢丝普通圆股钢丝绳，直径d=31 mm ，查表得单位重