凿井工艺与吊盘构造及吊盘材质规格的选型

结合近年来深大立井凿井施工工艺和施工装备的革新情况，系统分析了满足井筒深度700-1500 m、直径6～12 m的凿井吊盘断面布置方案，并利用SAP2000有限元模拟软件进行了系列凿井吊盘的结构受力数值验算，获得了深大立井典型凿井吊盘结构各梁柱的受力特性。同时给出了满足井筒深度700-1500 米，井筒直径6～12 米的凿井吊盘梁柱等结构选型参考标准。

凿井工艺与吊盘构造及吊盘材质规格的选型：

根据目前井筒施工工艺和安全施工的需要，凿井吊盘主要采用上层盘、中层盘、下层盘3层盘，井筒直径6～8、9～10、11～12 m时，层间距分别取4、5、6m，凿井吊盘直径较井筒标准规定直径小300 mm。凿井吊盘的梁格布置结合抓岩机悬吊方式和喇叭口位置确定，其中梁格结构由主梁、副梁、圈梁组成，主梁对称布置2根，并与提升中心线平行，各梁之间通过连接角钢和连接钢板焊接或螺栓连接。凿井吊盘各层之间通过立柱连接，立柱通常采用双槽钢背靠背组合，井筒直径6～8 米时布置4根立柱；井筒直径9～12 米时布置6根立柱。立柱在盘面均匀对称布置，并与各盘间主梁相连接。

当吊盘自重不足以提供足够稳绳张紧力时，在凿井吊盘的上层盘和下层盘分别设置4～8个对称的撑紧聚氨酯吊盘固定器，固定器形式较好用的多数采用可伸缩的聚氨酯滚轮，耐压性能好，弹性强，更耐磨，撑紧固定器同时可起到稳固吊盘和防止吊盘晃动的作用。

凿井施工设备选型：

立井井筒凿井施工中，布置在井筒内的设备主要包括吊桶、风筒、卧泵、水箱、分灰器、抓岩机、伞钻等。采用的设备型号及数量依据不同直径井筒的施工需求确定，根据施工经验，直径6 米井筒可布置2套3m3吊桶提升，随着井筒直径增大，吊桶数量和体积也相应增大，蕞大的12 m井筒可布置4个5～8m3吊桶；6-10、10～12 m直径井筒分别选用1、2台DC50—80x12型卧泵，并分别布置6、8 立方水箱；一般选用2台HZ-6型中心回转抓岩机。不同井筒直径凿井吊盘上布置的凿井设备选型情况见表1。

根据凿井设备布置情况和凿井吊盘的构造要求，即可确定不同井筒直径条件下凿井吊盘各盘面的梁格结构。

凿井吊盘在井筒内聚氨酯吊盘固定器固定工况下所受荷载组合为(1.3(2。+1.oQ：)。其中，Q。为吊盘自重，Q：为水箱和水的质量、卧泵质量、抓岩机+抓斗内矸石质量、施工时人员+工具荷载、稳绳和悬吊绳张紧时对吊盘的拉力和撑紧力之总和。

验算时凿井吊盘上施加的荷载如图2b所示，具体数值及施加方式如下：撑紧力作用在聚氨酯吊盘固定器固定与吊盘上层盘和下层盘接触的8个节点上，每个节点 作用力40 kN，方向指向圆心。人员与工具荷载作用在三层盘，各取10个点，每个点作用力1.5 kN，方向竖直向下。直径10 m井筒有3个吊桶，所以受到6根稳绳拉力，每根拉力为120 kN，方向竖直向上。水箱及满水荷载作用在中层盘，模拟简化为线荷载作用在吊盘梁上，线荷载为14.2 kN/m，方向竖直向下。泵荷载作用在上层盘，模拟简化为线荷载作用在吊盘梁上，线荷载为4.58 kN/m，方向竖直向下。抓岩机与抓斗内矸石荷载作用在下层盘，模拟简化为线荷载作用在吊盘梁上，线荷载为19.61 kN/m方向竖直向下。计算凿井吊盘动荷载时，要考虑抓岩机抓斗内矸石的质量，矸石质量取2000 kg。分灰器荷载作用在中层盘，分5个点，每个点荷载8.0 kN/m，方向竖直向下。

由以上结果可知，各梁柱均满足应力比不超过0.7的要求，因此直径7-12米井筒凿井吊盘宜选用主梁140B，副梁选用136C，圈梁选用40B，立柱选用双槽钢组合结构，槽钢选用32C，钢材选用Q235，聚氨酯吊盘固定器每层选4个固定。

立井施工吊盘晃动和起落盘不平衡挂碰的安全问题；纠正偏差，以及多臂伞钻、抓岩机工作时、吊桶提升、整体移动金属模板的作业与升降等晃动问题，晃动振动自然就是摩擦磨损和不平衡的问题。吊盘稳盘固定器使用后凿井吊盘不再摆动，提高稳盘上作业人员的安全，不会往迎头工作面掉东西伤人，保证了工程施工效率；造价低廉，易于安装；不但提高了支撑强度，增大了支撑距离，而且能较精确地调整支撑距离；使得悬吊提升稳车可集中控制升降移动，大大降低井下、井上协调作业人员和升降时间；使得吊桶提升出渣没有了安全隐患；小小细微的叁仟来块就解决了这么多的不是。

保证吊桶和喇叭口的提升稳定间隙；控制吊盘和井壁的稳定间隙，既而保护了对井洞壁摩擦损坏又使吊盘不再晃动；是保障吊桶出渣上下没有晃动挂碰安全隐患；也使得中心回转式抓渣机或者长绳悬吊抓岩机装渣时准确不晃动抓渣和放渣到吊桶里，装渣效率保障和安全操作保障；抓斗对准吊桶放渣偏差更小了，更好的缩短了出渣时间；解决了稳绳张紧不牢靠，反而增加稳绳的抗拉强度隐患；更有效降低了钢丝绳自转带来的各种安全隐患；使得凿井吊盘升降有了导向作用，升降更平稳；使得悬吊钢丝绳张紧有度，降低了钢丝绳自转的隐患，每根钢丝绳受力均匀；使得各种悬吊管路开孔、吊桶口可以更小些，更好防坠物；凿井吊盘固定器利用聚氨酯材料的弹性和高耐磨性，使稳盘避免了在井筒中的横向摆动，又保证了悬吊载重张紧的吊盘固定物与井筒壁的频繁高频率冲击震动的相互损伤；使得吊桶提升有了保障，抓岩机工作、伞型钻架、立井整体模板作业都有了准确性的操作，特别是施工人员有了安全的保障；在立井施工过程中担负着放置凿井设备、固定吊桶提升轨迹平稳升降、稳定抓岩机装渣晃动的安全隐患、调平水平快速升降快速找平、防止掉落保护工作面人员施工安全等多种用途；改变了传统的木楔或液压油缸顶压固定方式，不仅在中心回转抓岩机抓岩时缓冲了吊盘晃动对井壁的冲击力，保护了混凝土井壁和吊盘焊接裂缝使得抓渣更快更稳更准；而且在提升下放吊盘时，聚氨酯吊盘固定器还能起到导轨的作用，保持吊盘平稳升降。