CN203248094U - 大直径超深立井凿井井架 - Google Patents

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温富成
武杰
秦晓光
高运强
陈道金
杨方勇
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Abstract

一种大直径超深立井凿井井架，采用钢结构桁架、单层天轮平台的结构形式，其中主体架由四根立柱和连接在相邻两根立柱之间的桁架组成，桁架包括连接在相邻两根立柱之间的上弦杆、下弦杆，连接在天轮平台与上弦杆之间的上层腹杆，连接在上弦杆与下弦杆之间的中层腹杆，以及连接在下弦杆与井架基础之间的支撑柱。本实用新型主体架各构件之间采用法兰式的螺栓连接，便于安装、拆除和重复使用，其中上层腹杆近似构成个字形结构、中腹杆采用W形结构、下层腹杆则包含了三角形桁架结构，使井架整体结构的受力情况合理。可广泛应用于立井井筒施工。

Description

大直径超深立井凿井井架
技术领域
 本实用新型涉及一种凿井井架。
背景技术
目前，国内钢管凿井井架的施工主要是按照煤炭工业出版社编制的《凿井工程图册》的第三分册《立井凿井钢井架》进行加工制作，该图册把立井凿井井架分为Ⅰ-Ⅴ型，并又补充了ⅢG、ⅣG型，但它们只能进行井径3.5米～8米、井深200米～1000米的立井井筒的施工。
因此，在我国国民经济的发展过程中，随着市场发展对煤炭需求量的增大，煤矿开采量也不断增加，立井的井径不断增大，井筒深度不断加深，原有型号的钢管凿井井架已经无法适应当前施工的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种大直径超深立井凿井井架，要解决大直径超深立井井筒施工难的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种大直径超深立井凿井井架，包括四个井架基础、立于井架基础上的主体架、与主体架3的顶部连接的天轮平台、与天轮平台连接的天轮房、以及位于主体架内的扶梯。
所述主体架由四根立柱和连接在相邻两根立柱之间的桁架组成，所述桁架由连接在相邻两根立柱之间的上弦杆、下弦杆，连接在上弦杆之间的上层连杆，连接在下弦杆之间的下层连杆，连接在天轮平台与上弦杆之间的上层腹杆，连接在上弦杆与下弦杆之间的中层腹杆，以及连接在下弦杆与井架基础之间的支撑柱组成。
所述上层腹杆由连接在天轮平台的侧边中点与上弦杆中点的竖直腹杆以及连接在天轮平台的侧边中点与上弦杆的两端的上层斜腹杆组成，所述上层斜腹杆的一端连接在上弦杆和立柱的连接节点处。  
所述中层腹杆由按W形连接在上弦杆和下弦杆之间的中层斜腹杆组成，所述中层斜腹杆与上弦杆的三个连接点分别位于上弦杆的两端与立柱的连接节点处以及竖直腹杆与上弦杆的连接节点处。
所述支撑杆连接在下弦杆与中层斜腹杆的连接节点处。
所述立柱和与其同连接一个井架基础的两根支撑柱三者之间依次连接一根水平腹杆，三根水平腹杆形成三角形结构。
所述立柱和支撑柱之间连接有下层斜腹杆，所述下层斜腹杆的一端与下弦杆和立柱的连接节点连接，另一端连接在水平腹杆和支撑柱的连接节点处。
所述连接节点处的各个构件通过连接结构板和法兰连接。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：
本实用新型克服了传统井架不能满足目前井筒施工需求的缺点，解决了大直径超深立井井筒施工的技术问题。
本实用新型主体采用钢结构桁架、单层天轮平台的结构形式，由天轮房、天轮平台、主体架、翻矸平台扶梯、井架基础几部分组成，主体架各构件之间采用法兰式的螺栓连接，便于安装、拆除和重复使用，其中上层腹杆近似构成个字形结构、中腹杆采用W形结构、下层腹杆则包含了三角形桁架结构，使井架整体结构的受力情况更加合理，可满足立井井筒净直径8～10米、最大12米，深度1600米的施工要求。
本实用新型可广泛应用于立井井筒施工。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构主视示意图。
图2是图1中A-A剖面的结构示意图。
图3是图1中B-B剖面的结构示意图。
图4是图1中C-C剖面的结构示意图。
图5是图1中D-D剖面的结构示意图。
图6是本实用新型的结构俯视示意图。
图7是本实用新型的结构侧视示意图。
附图标记：1-天轮房、2-天轮平台、3-主体架、3.1-立柱、3.2-上弦杆、3.3-下弦杆、3.4-上层斜腹杆、3.5-中层斜腹杆、3.6-下层斜腹杆、3.7-竖直腹杆、3.8-水平腹杆、3.9-上层连杆、3.10-下层连杆、3.11-支撑柱、3.12-连接结构板和法兰、4-扶梯、5-井架基础。
具体实施方式
实施例参见图1、图6、图7所示，这种大直径超深立井凿井井架，包括四个井架基础5、立于井架基础5上的主体架3、参见图2所示，与主体架3的顶部连接的天轮平台2、与天轮平台2连接的天轮房1、以及位于主体架内的扶梯4，所述主体架3由四根立柱3.1和连接在相邻两根立柱之间的桁架组成，所述桁架由连接在相邻两根立柱之间的上弦杆3.2、下弦杆3.3，连接在上弦杆3.2之间的上层连杆3.9，连接在下弦杆3.3之间的下层连杆3.10，连接在天轮平台2与上弦杆3.2之间的上层腹杆，连接在上弦杆3.2与下弦杆3.3之间的中层腹杆，以及连接在下弦杆3.3与井架基础5之间的支撑柱3.11组成；
所述立柱3.1是由三节短立柱通过法兰盘和螺栓连接而成，所述上弦杆3.2和下弦杆3.3分别水平连接在相邻两根立柱3.1的连接节点之间连接。
所述上层腹杆由连接在天轮平台2的侧边中点与上弦杆3.2中点的竖直腹杆3.7以及连接在天轮平台2的侧边中点与上弦杆3.2的两端的上层斜腹杆3.4组成，所述上层斜腹杆3.4的一端连接在上弦杆3.2和立柱3.1的连接节点处，上层斜腹杆3.4和竖直腹杆3.7形成了个字形结构。   
所述中层腹杆由按W形连接在上弦杆和下弦杆之间的中层斜腹杆3.5组成，所述中层斜腹杆3.5与上弦杆的三个连接点分别位于上弦杆3.2的两端与立柱3.1的连接节点处以及竖直腹杆3.7与上弦杆3.2的连接节点处。
所述支撑杆3.11连接在下弦杆3.3与中层斜腹杆3.5的连接节点处。
所述立柱3.1和支撑柱3.11之间连接有下层斜腹杆3.6，所述下层斜腹杆3.6的一端与下弦杆3.3和立柱3.1的连接节点连接，另一端连接在水平腹杆3.8和支撑柱3.11的连接节点处。
参见图3、图4所示，四根上弦杆3.2之间的由上层连杆3.9连接成一个平行于天轮平台的水平桁架，四根下弦杆3.3之间的同样由下层连杆3.10连接成一个平行于天轮平台2的水平桁架作为翻矸平台。
参见图5所示，所述立柱3.1和与其同连接一个井架基础5的两根支撑柱3.11三者之间依次连接一根水平腹杆3.8，三根水平腹杆3.8形成三角形结构。
所述大直径超深立井凿井井架的立柱3.1、支撑柱3.11、上弦杆3.2、下弦杆3.3、各层腹杆以及连杆均为钢管，相互连接的构件在连接节点处通过连接结构板和法兰3.12连接，以竖直腹杆3.7、上弦杆3.2和中层斜腹杆的三者之间的连接节点为例，所述连接结构板穿过上弦杆3.2，上端通过法兰和螺栓与竖直腹杆3.7连接，下端也通过两个法兰和螺栓连接两根中层斜腹杆。
大直径超深立井凿井井架采用钢结构桁架、单层天轮平台的结构形式，天轮平台2距离井架基础的零刻线为29米，轴线尺寸为9.5米×9.5米，翻矸平台距离井架基础的零刻线为11.5米，轴线尺寸为14.94米×14.94米，大直径超深立井凿井井架的基础平面轴线尺寸为18.85米×18.85米，其中，在标高19.5米～27.5米，即主体架3的上层部分的四个轴面中，竖直腹杆3.7和上层斜腹杆3.4采用近似个字形结构，使井架整体结构的受力情况更加合理，可满足立井井筒净直径8～10米、最大12米，深度1600米的施工要求。
本实用新型的施工中注意的事项：
1、大直径超深立井凿井井架中的钢管构件在组对前，需要划出基准线，此基准线是其他尺寸线的基础：先在平台上固定三块挡板，要保证挡板与平台垂直，在挡板上作出尺寸线，然后把钢管放到平台上与挡板贴紧，用划针把尺寸线引到钢管上，用粉线在钢管上弹出基准线。
2、第一道基准线作出后，就要依据基准线在钢管上作出其他相关定位线，为保证划线的精确度，可以把划线盘套在短立柱上，划线盘上的基准线与钢管上的基准线对齐，再把其他相关定位线从划线盘上引到钢管上。
3、法兰的组对：
把钢管放置在支架上，把法兰盘用定位销与螺栓固定在自制的模板上，将模板从钢管的两端向钢管的方向移动，把法兰盘与钢管的端头点焊固定，加强筋也按十字线放在相应位置点焊牢固，然后松开螺栓，拿掉销轴，脱开模板将组对件卸下，为保证法兰的眼孔精度和互换性，需要制作专门的钻孔模板来完成钻孔。
 4、连接结构板的组对：
由于连接结构板需要穿过钢管，组对前需要在钢管上按照结构板厚度切割出豁口，为防止豁口切割后变形，不能把豁口一次切完，需要分段切割，每段之间保留30-50毫米不切割，等到组对结构板时再切割，组对结构板时，先把穿心板按照定位线与钢管点焊，再把另一块结构板与钢管点焊，两块结构板之间的夹角是91.6°，这个夹角一定要控制好，否则会造成中间构件无法连接，控制这个夹角有两种方法：
a、用模具来控制角度；
b、利用井架角度，通过计算求出两块结构板上空间特殊点之间的距离，直接用钢卷尺进行测量。
5、焊接前工件整体预拼装：
为了及时发现问题，降低制作中的误差，所有零部件组对完后直接进行预拼装。凿井井架共计4个面，按照图纸中每个面构件划分情况，分别进行单面预拼装。预拼装时，先用道木把每个构件垫起，逐件进行联接找正，然后在杆件上做出几何点，测量每个几何点的实际尺寸，并与理论尺寸进行比较，对于超差的尺寸，通过专用工具进行调整，保证所有几何尺寸达到设计和施工规范的要求。每个面的构件在拆除前，都要把出现问题的构件进行标记，通过分析，制定出整改方案，整改后经过检查才能进行焊接。
尤其其中一些连接是空间结构，其空间尺寸和角度很难控制，有效控制好它们的空间尺寸和角度是保证凿井井架整体空间尺寸和角度的关键。通过采用空间预拼装，在构件上做出几何线进行测量，并与理论数据进行对比，对超差的尺寸进行调整的方法很好的解决了这个难题。
6、法兰与钢管焊接时的防变形措施：
钢管与法兰在焊接时会出现较大的变形，使法兰盘接合面的平直度出现超差，这时可用与法兰盘外形相同的靠盘，其厚度在30毫米左右，中间用车床加工出一个5毫米高的凸台，并用螺栓把两盘均匀拧紧，使得法兰盘出现反变形。
焊后冷却，将靠盘撤去，法兰盘的平面度即可满足质量要求。如果不采用反变形焊接法，法兰的焊接变形就需要使用火焰调直法进行矫正，不仅浪费了人力、物力、财力，降低了劳动效率，而且矫正效果也不理想。
7、焊接后成品件的整体预组装
所有钢管构件，焊接完毕应逐根进行检查、整形，合格后，在加工现场再次进行单面预组装，组装时每一构件用道木垫起找平，逐件联接找正。
检查组装尺寸，合格后，进行编号，然后拆除。这次预拼装是对构件焊接后尺寸的最终检验，其拼装也要向焊接前预拼装一样严格把关，把发现的问题及时记录，及时整改，确保每个构件出厂时都必须是合格的产品。

Claims (4)

1.一种大直径超深立井凿井井架，包括四个井架基础（5）、立于井架基础（5）上的主体架（3）、与主体架（3）的顶部连接的天轮平台（2）、与天轮平台（2）连接的天轮房（1）、以及位于主体架内的扶梯（4），其特征在于：
所述主体架（3）由四根立柱（3.1）和连接在相邻两根立柱之间的桁架组成，所述桁架由连接在相邻两根立柱之间的上弦杆（3.2）、下弦杆（3.3），连接在上弦杆（3.2）之间的上层连杆（3.9），连接在下弦杆（3.3）之间的下层连杆（3.10），连接在天轮平台（2）与上弦杆（3.2）之间的上层腹杆，连接在上弦杆（3.2）与下弦杆（3.3）之间的中层腹杆，以及连接在下弦杆（3.3）与井架基础（5）之间的支撑柱（3.11）组成；
所述上层腹杆由连接在天轮平台（2）的侧边中点与上弦杆（3.2）中点的竖直腹杆（3.7）以及连接在天轮平台（2）的侧边中点与上弦杆（3.2）的两端的上层斜腹杆（3.4）组成，所述上层斜腹杆（3.4）的一端连接在上弦杆（3.2）和立柱（3.1）的连接节点处；    
所述中层腹杆由按W形连接在上弦杆和下弦杆之间的中层斜腹杆（3.5）组成，所述中层斜腹杆（3.5）与上弦杆的三个连接点分别位于上弦杆（3.2）的两端与立柱（3.1）的连接节点处以及竖直腹杆（3.7）与上弦杆（3.2）的连接节点处；
所述支撑杆（3.11）连接在下弦杆（3.3）与中层斜腹杆（3.5）的连接节点处。
2.根据权利要求1所述的大直径超深立井凿井井架，其特征在于：所述立柱（3.1）和与其同连接一个井架基础（5）的两根支撑柱（3.11）三者之间依次连接一根水平腹杆（3.8），三根水平腹杆（3.8）形成三角形结构。
3.根据权利要2所述的大直径超深立井凿井井架，其特征在于：所述立柱（3.1）和支撑柱（3.11）之间连接有下层斜腹杆（3.6），所述下层斜腹杆（3.6）的一端与下弦杆（3.3）和立柱（3.1）的连接节点连接，另一端连接在水平腹杆（3.8）和支撑柱（3.11）的连接节点处。
4.根据权利要3所述的大直径超深立井凿井井架，其特征在于：所述连接节点处的各个构件通过连接结构板和法兰（3.12）连接。
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