(二)封口盘的荷载
封口盘的荷载,主要包括封口盘的自重、施工荷载、装卸设备或较重物料时的荷载等。施工荷载是指工作人员、一般工具和物料等的重量。
封口盘的自重以及施工荷载可以近似地作为盘面均布荷载处理。两者的总荷载集度,通
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常约取3kN/m。并且根据梁格布置情况,划分梁的承载区域,确定梁的荷载集度。
装卸设备和较重物料的荷载,例如装卸吊泵和矸石吊桶可能墩罐时的情况,按照集中荷载处理,并应作为动力荷载,适当乘以动力系数,一般约取1.2~2.0。
在计算荷载时,根据梁格布置情况,次梁通过铺板承受盘面荷载。主梁除了承受它自己的承载区域的盘面荷载以外,还将承受由次梁传递给它的荷载,这种荷载等于次梁端的支承反力,但方向相反。在设计计算时,应根据实际施工条件,考虑最不利的荷载组合情况。 (三)封口盘结构设计
封口盘的设计主要是设计它的梁系结构。当梁的荷载确定后,根据支承情况,把次梁和主梁简化为简支梁或连续梁,按受弯构件选择梁的截面和验算梁的强度、刚度和稳定性。
为了保持盘面平整及构造简单,对于梁的截面型号,应该根据计算结果,予以适当调整,使梁的规格型号不致过多。次梁与主梁连接,一般通过连接角钢,采用焊缝和螺栓连接。木梁可采用U形卡固定。
根据工程实际经验,封口盘的常用材料规格列于表7-2,供设计时参考。
表7-2 封口盘常用材料规格参考表 井径m 主梁 次梁 方木cm 木板厚度cm 连接角钢 螺栓、U型卡 ≤4.5 5.0~5.5 I20~I28 I25~I32 I20 I20 15×20~20×20 15×20~20×20 7~7.5 7~7.5 L75×8 L75×8 M16 M16
6.0~6.5 7.0~8.0 I32~I40 I36~I45 I20 I20~I25 15×20~20×20 15×20~18×25 7~7.5 7~7.5 L75×8 L75×8 M18~M20 M18~M20 二、固定盘
固定盘是设置在井筒内邻近井口的第二个工作平台,一般位于封口盘以下4~8m处。固定盘主要用来保护井下安全施工,同时还用作测量和接长管路的工作平台。固定盘以梯子与地面相通。
固定盘采用钢木混合结构。它的结构和设计要求,与封口盘大致相同。其不同点是吊桶的通过孔口不设盖门,而设置栏杆或喇叭口。固定盘的荷载一般较小,因此固定盘的梁系结构,可根据工程实际经验,酌情选择梁的截面型号。盘面孔口位置和大小必须与上下凿井设备布置相一致。固定盘的常用材料规格列于表7-3,供设计时参考。
表7-3 固定盘常用材料规格参考表 井径m 主梁 次梁 方木/cm 木板厚度/cm 连接角钢 螺栓、U型卡 ≤5.5 6.0~6.5 7.0~8.0 I20 I22 I25 I18 I20 I20 15×20 15×20 15×20 7 7 7 L75×8 L75×8 L75×8 M16 M16 M20 三、吊盘和稳绳盘
(一)吊盘和稳绳盘的构造
吊盘是井筒内的工作平台,多以双绳悬吊,它可以沿井筒上下升降。它主要用作浇筑井壁的工作平台,同时还用来保护井下安全施工,在未设置稳绳盘的情况下,吊盘还用来拉紧稳绳。在吊盘上有时还安装抓岩机的气动绞车或大抓斗的吊挂和操纵设备以及其它设备。在井筒掘砌完毕后,往往还要利用吊盘安装井筒设备。
由于吊盘要承受施工荷载(包括施工人员、材料和设备的重量),且上下升降频繁,因而要求吊盘结构坚固耐用。吊盘采用金属结构,吊盘的盘架由型钢组成,一般用工字钢作主梁、槽钢作圈梁。并根据井内凿井设备布置的需要,用槽钢或小号工字钢设置副梁,并留出各通过孔口(图7-13)。盘面铺设防滑网纹钢板。
稳绳是吊桶上下运行的滑道。为减小吊桶的横向摆动,吊桶以滑架和稳绳相连。吊桶在滑架(导向架)的限位下,与吊桶沿稳绳共同高速运行。为此,稳绳需要给以一定的张紧力,用来拉紧稳绳的盘体称为稳绳盘。它是井筒内的第二个可移动盘体。稳绳盘位于吊盘之下,离井筒掘进工作面10~20m,伴随掘进工作面的前进而下移,爆破时上提到一定安全高度处。因此,它是掘进工作面的又一安全保护盘。有时在稳绳盘上还安装悬挂抓岩机的气动绞车。如稳绳不足以使盘体保持平衡时,应增设悬吊钢丝绳,使盘体保持平衡,防止偏盘事故的发生。稳绳盘的设置与否,取决于井筒施工作业方式。当采用长段平行作业时,一定要设稳绳盘。在采用单行作业、混合作业或短段平行作业时,稳绳盘的作用由吊盘取代,因而也不必设置稳绳盘了。
稳绳盘的构造和设计要求,与吊盘大致相同,其各通过孔口也完全相同,因此可以参照吊盘设计稳绳盘。稳绳盘为单层盘,梁格同吊盘。
吊盘有双层(图7-12)或多层。当采用单行作业或混合作业时,一般采用双层吊盘,吊盘层间距为4~6m;当采用平行作业时,可采用多层吊盘。多层吊盘层数一般为3~5层,为适应施工要求,中间各层往往做成能够上下移动的活动盘,其中主工作盘的间距也多为4~6m。多层吊盘的盘面布置和构造要求,与双层吊盘基本相同。
吊盘(图7-13)由梁格、盘面铺板、吊桶通过的喇叭口、管线通过孔口、扇形活页、立柱、固定和悬吊装置等部分组成。
吊盘的梁格由主梁、次梁和圈梁组成(图7-14)。两根主梁一般对称布置并与提升中心线平行,通常采用工字钢;次梁需根据盘上设备及凿井设备通过的孔口以及构造要求布置,通常采用工字钢或槽钢;圈梁一般采用槽钢冷弯制成。梁格布置需与井筒内凿井设备相适应,并应注意降低圈梁负荷。各梁之间采用角钢和连接板,用螺栓连接。盘面的防滑网纹钢板也用螺栓固定在梁上。
各层盘吊桶通过的孔口,采用钢板围成圆筒,两端做成喇叭口。喇叭口除保护人、物免于掉入井下外,还起提升导向作用,防止吊桶升降时碰撞吊盘。喇叭口与盘面用螺栓连接。
上、下喇叭口离盘面高度一般为0.5m,操作盘上的喇叭口应高出盘面1.0~1.2m。采用多层吊盘时,可设整体喇叭筒贯串各层盘的吊桶孔口,以免吊桶多次出入盘口而影响提升速度。盘上作业人员可另乘辅助提升设备上下。吊泵、安全梯及测量孔口,采用盖门封闭。其它管路孔口亦设喇叭口,其高度应不小于200mm。
各层盘沿周长设置扇形活页,用来遮挡吊盘与井壁之间的孔隙,防止吊盘上坠物。吊盘起落时,应将活页翻置盘面。活页宽度一般为200~500mm。
立柱是连接上下盘并传递荷载的构件,一般采用Φ100mm无缝钢管或18号槽钢,其数量应根据下层盘的荷载和吊盘空间框架结构的刚度确定,一般为4~8根。立柱在盘面上适当均匀布置,但力求与上、下层盘的主梁连接。
为防止吊盘摆动,通常采用木楔、固定插销或丝杆撑紧装置,使之与井壁顶住,数量不少于4个。盘上装有环形轨道或中心回转式大型抓岩机时,为避免吊盘晃动,影响装岩和提升,宜采用液压千斤顶装置撑紧井帮。
吊盘的悬吊有单绳单绞车、双绳单绞车和多绳多绞车等方式。目前使用最多的是双绳双叉双绞车悬吊方式。悬吊钢丝绳的下端由分叉绳与吊盘的主梁连接,盘面上的四个悬吊点可以保证盘体平衡。如果吊盘荷载较大,两根悬吊钢丝绳可以采用回绳悬吊。这种悬吊方式,要求两根悬吊钢丝绳的一端固定在天轮平台上,而另一端向下并绕过与两组分叉绳相连的滑轮,然后折返井口再绕过天轮而固定在凿井绞车上。这种悬吊方式将使每根悬吊钢丝绳承受的拉力降低一半,因此可以承受较大吊盘荷载。
(二)吊盘荷载分析
吊盘是立井施工时的主要工作平台。它的盘面留有不少孔口,使承载区域被划分为许多部分,而且施工时的荷载情况比较复杂。吊盘荷载通常可以按照下述几项荷载酌情考虑:
1.吊盘盘架结构自重以及施工荷载,可以近似地作为盘面均布荷载处理。盘面的总荷载应该根据实际情况确定。当计算均布荷载集度时,根据吊盘施工情况,应该考虑受力不均匀的影响,适当乘以受力不均匀系数。然后根据梁格布置情况,划分梁的承载区域,确定梁的荷载集度。
2.立模或拆模时,可以按照一圈模板、一圈模板的围圈和少量钢筋的重量,根据堆放位置作为局部均布荷载处理。模板和井圈按600kg计算,少量钢筋按750kg计算。
3.当浇筑混凝土或钢筋混凝土井壁时,如果采用管路运输,可以不必考虑混凝土荷载。如果采用自卸式吊桶输送,应该考虑倾斜在漏斗内的混凝土荷载。在漏斗安装处,按照局部均匀荷载处理,并应作为动力荷载,适当乘以动力系数1.2。
4.当采用平行作业,浇筑混凝土或钢筋混凝土井壁时,壁圈荷载的一部分将通过支撑装置传递给立模盘。在支撑安装处按照集中荷载处理,并应作为动力荷载,适当乘以动力系数1.2。
5.抓岩机的气动绞车以及其它设备,可以根据安装位置作为集中荷载处理。
当悬挂于吊盘的抓岩机或环形轨道式抓岩机启动抓岩时,应该根据抓岩机和岩石的重量,按照集中荷载处理,并应作为动力荷载,适当乘以动力系数1.2。
6.悬吊钢丝绳通过分叉绳作用于吊卡的荷载,以及自下而上依次通过立柱传递的荷载,都应分别计算确定。
必须注意,吊盘荷载比较复杂,还应根据实际施工情况考虑其它荷载。而且上述几项荷载,并不同时存在,因此在设计计算时,必须分析最不利的荷载组合,作为计算依据。 (三)吊盘结构设计原理
吊盘的设计顺序,一般自下而上依次进行。首先设计吊盘的梁系结构,然后设计立柱、悬吊装置。
1. 吊盘梁系结构
吊盘的梁系结构应根据实际情况进行简化,去掉构造次梁,然后计算支承次梁、主梁和圈梁。
次梁一般为以主梁或圈梁为支点的单跨简支梁;主梁一般为支承于立柱(下盘主梁)或吊卡(上盘主梁)的外伸简支梁。次梁和支撑于立柱的主梁(下盘主梁)承受均布和集中垂直荷载,因此为单向受弯构件。支承于吊卡的主梁(上盘主梁)因受悬吊裤衩绳的斜向拉力,因此为偏心受压构件。

