淺析鋼結構井架安裝工藝原理

段傳琪

中煤礦山建設集團公司機電安裝處，安徽宿州 234000

0 引言

井架根據結構和重量，設計（或按吊裝工藝）為若干單元部件在工廠制造及廠內預組裝合格后運至現場再經組裝、焊接、找正后吊裝豎立。井架制造包括箱形、焊接I（H）型鋼部件及其他構件、零部件等，以1個運輸單元為1段，分段長度應盡量減少鋼板的拼接，最大不超過12m[2]。

井架“桅桿提升法”安裝工藝原理見表1[3]。

表1 桅桿提升法工藝原理

1 “翻轉法”豎立工藝原理

礦山鋼結構井架主要分為單繩提升井架和多繩提升井架，多繩提升井架又主要分為櫓式（L）、A式及L-A型三種型式。

由鋼結構井架特征和結構形式（除鑿井井架外）知，單繩井架由立架軀體和斜撐架組成。多繩井架由斜撐架和立架兩部分組成，斜撐架又分為主斜架、副斜架。根據結構特征，其安裝程序為：單繩井架先豎立架軀體，后吊裝斜撐架；多繩井架先豎立斜架，后豎立立架。斜架又分為先豎立主斜架、再豎立副斜架或主副斜架整體豎立。起吊工藝有“翻轉法”及“滑移提升法”。“翻轉法”亦稱“扳吊法”、“旋轉法”。又可分為“半翻轉法”、“大翻轉法”（“大翻轉法”又稱“雙轉整體扳吊法”、“扳倒法”）[6]。

圖1 井架“半翻轉法”吊裝工藝原理圖

所謂“半翻轉法”工藝，即豎立桅桿并在井架根部設置回轉鉸鏈或絆腿（亦稱封繩，即起底部柔性固定并能承擔井架起吊水平分力的鋼絲繩滑車系統），桅桿頭部提升方向設置定滑輪組，井架上為避免應力集中，設置多個吊點掛設動滑輪組，然后穿鋼絲繩組成提升系統；根據計算在提升相對側一定距離（地錨出繩角30°，不大于45°）埋設多組地錨，在桅桿頭部和地錨引出繩掛設滑車組穿鋼絲繩組成起吊主纜風（亦稱主牽）平衡系統；并設置桅桿穩定纜風即側風（亦稱側牽）平衡系統。井架通過提升穩車運轉纏繞收緊起吊系統提升鋼絲繩將井架翻轉豎起至設計角度。“半翻轉法”應用較為廣泛，單繩井架中的立架軀體、櫓式井架的斜架、A及L-A型井架中的主斜架和立架，在井口絞車房等建筑物和構筑物形成后，較多地采用該工藝安裝。對于兩用井架中的主斜架或將主、副斜架整體組裝豎立，也較多地選用該工藝。它的優點是有利于現場的組裝布置，而且提升開始時受力最大，較為安全。豎立工藝原理見圖1。

所謂“大翻轉法”工藝，即將“半翻轉法”工藝中的主纜風側鋼絲繩變為提升繩牽引帶動井架翻轉，同時桅桿同步傾倒，垂直安裝的設備豎立到位時，桅桿放倒至地面。優點是提升力減小、井架上吊點增加、桅桿中部與井架可柔性連接，能較好地改善井架及桅桿受力和變形，減少放倒桅桿工作量等。缺點是桅桿回轉鉸鏈和絆腿的設置及起吊過程中操作復雜，當提升繩與井架側鋼絲繩成180°時，應啟動井架側鋼絲繩系統提升豎立，且應具備倒桿的條件。立架安裝、兩用井架整體安裝現場具備條件時可選擇該工藝。起吊工藝原理見圖2。

圖2 井架“大翻轉法”吊裝工藝原理圖

2 “滑移提升法”豎立工藝原理

所謂“滑移提升法”工藝，即利用桅桿或已豎起的主架（斜架或主斜架）與被吊井架頭部吊點形成提升鋼絲繩滑車組，通過提升穩車纏繞收緊提升鋼絲繩使其被牽引滑移提起離開地面，并在井架（如立架或副斜架）腿部設置留繩滑車組控制其偏擺和控制其向前的分力（邁向基礎或鎖口），以實現底部就位和頭部合攏連接找正的安裝工藝。“滑移提升”同樣設置多個吊點及吊耳，采用桅桿時設置牽繩平衡穩定系統。該工藝特點是提升終了時，提升力量最大。單繩井架中的立架、A及L-A型井架中的副斜架、立架及櫓式井架中的立架較多地采用這種工藝。“滑移提升法”豎立工藝原理圖見圖3。

圖3 井架“滑移提升法”吊裝工藝原理圖

井架豎立還有“半翻轉法”與牽拉繩結合以及與倒桿、移桿相結合，其基本原理還是“半翻轉法”。井架的豎立多采取“翻轉法”與“滑移提升法”的組合工藝。

3 結論

在制定井架組裝豎立方案時，應盡量不影響土建等工序的施工，采用平行交叉作業。井架安裝的總平面布置，應結合井口工況確定井架、桅桿及地錨的布置。井架的現場組裝，按照《鋼結構施工及驗收規范》進行。應盡量將各構件一次性組裝完再豎立，特別是天輪平臺等主要結構和構件的組裝。地面組裝除能減少豎立后高空作業量、降低工人勞動強度和安全威脅及加快工期外，也是保證井架質量的關鍵。因此，起吊方案制定應充分考慮。當井架受結構尺寸影響，如起吊梁、天輪平臺梁等不能在地面一次性組裝時，可采取先將井架提升抬頭一定角度組裝完其他構件后再豎立的施工方法。

[1]江聲述.生產鑿井兩用落地多繩提升井架設計[J].特種結構，2001,18(1)：31-35.

[2]方金松.平頂山十三礦主井井架組立及平移可行性的理論分析[J].煤礦設計，1999(4)：32-36.

[3]陳大峰.淺析鋼結構井架的安裝技術[J].煤炭工程，2003(5)：21-23.

[4]張連光，孫艷花，侯向遠.箱形鋼結構井架安裝施工工藝研究[J].煤礦機械,2003(3)：79-80.