立井鑿井鋼管井架制作中的難點及解決措施

劉國澤

摘 要：本文對立井鑿井鋼管井架的結構進行了分析，針對缺乏專用設備和專用大型夾具、胎具的中小機械修造廠，如何按照質量要求，制作立井鑿井鋼井架進行了探討，對制作中的難點提出了解決措施。

關鍵詞：鑿井井架;天輪平臺;鋼管衍架

鑿井井架是立井施工不可缺少的重要設備之一，國內目前廣泛使用的立井鑿井井架均為鋼管井架，包括5個型號共7種，其結構合理，造型美觀，強度、剛度和穩定性好，最大優點是用料少，重量較輕，運輸、安裝和拆卸方便，復用率高，各型井架能滿足各種井型立井鑿井的布置和施工工藝的要求。因向專業生產廠家訂購，經濟上和時間上都難以自行掌握，為滿足中都礦建公司“規模發展”的需要，現就在缺乏專用設備和專用大型夾具、胎具的情況下，利用通用設備和自制輔助工具，制作出符合質量要求的立井鑿井鋼管井架作簡要介紹。

一、結構特征

井架由天輪房、天輪平臺、鋼管桁架、翻矸平臺、扶梯、基礎等部分組成。基礎在安裝前用混凝土砌筑，各構件均采用焊接制作，Ⅰ～Ⅳg型6種井架所用材料為普通碳素鋼，Ⅴ型井架的鋼管桁架和天輪平臺主梁為16錳普通低合金鋼，普通碳素鋼用T-42系列電焊條，16錳普通低合金鋼用T-50系列電焊條。工地安裝各構件均采用螺栓連接，拼裝成4面對稱、結構基本相同的正4棱錐臺形架體。為此，焊接制作時各構件的尺寸、連接節點尺寸和角度、連接螺栓孔圓度和位置偏差等必須嚴格控制。Ⅰ型井架外形結構如下圖（其他各型井架結構基本與此相似），

二、制作中的難點及解決措施

1.天輪平臺梁的變形控制

5根天輪平臺梁均為焊接工字鋼結構，斷面尺寸較大，上、下翼緣板與腹板的連接焊縫長，焊接熱輸入量大，易產生較大的角變形，并引起較大的縱向收縮，造成天輪平臺梁在長度方向的撓曲變形，一旦變形量超標，矯正十分困難，以至于不得不割開重焊，或整根梁報廢。

解決措施

（1）抓好定位、夾緊、測量三個環節，提高裝配定位精度。上、下翼緣板與腹板的裝配是關鍵，一般有劃線定位裝配法和胎具定位裝配法，小批量或單件生產通常采用劃線定位裝配法，即：先在第1塊翼緣板上劃出腹板的位置線，并打上樣沖眼，將腹板按位置線立在翼板上，用90度角尺校對兩板的相對垂直度，然后用夾具抵緊不留間隙后定位焊，定位焊長度35-45㎜，間矩250-450㎜，再用同樣的方法裝配第2塊翼緣板。上、下翼緣板與腹板焊接結束，要進行檢驗矯正，合格后用同樣方法裝配肋板，肋板與上、下翼緣板、腹板的裝配間隙要≤1㎜。

（2）選用合適的焊接工藝，控制變形量。上、下翼緣板與腹板宜采用埋弧焊或CO2保護焊自動焊接，焊接前焊縫兩邊各30㎜的范圍內須用手提砂輪機磨平磨光，焊縫兩端設引弧板、熄弧板（材質與工件相同，長度≥100㎜），選擇最佳的焊接參數，焊接時要對稱、分層、多次間隔焊接，一道焊縫一次焊好，一根梁一次焊完。肋板焊縫較短、數量較多，可采用手工電弧焊接，焊接時同樣要對稱、多層焊接，底層焊縫焊條直徑≤4㎜，為提高生產效率底層焊縫結束后，可選用較大直徑焊條，但焊接電流、速度要適中且焊條不宜做過大的橫向擺動，減小焊接熱輸入量。

2.天輪平臺的裝配精度控制

天輪平臺是由5根焊接工字梁拼裝而成的矩形平臺，各梁之間通過腹板連接板和上、下翼緣板的連接板用數量眾多的螺栓連接，各件的連接螺栓孔數量多、位置精度要求高。

解決措施：天輪平臺梁焊接結束并經檢驗矯正后，將天輪平臺各件按圖紙尺裝配并臨時定位，上下翼板的連接板與兩梁之間均為螺栓連接，須待平臺整體定位后用磁力鉆與梁配鉆;腹板的連接板，一頭與梁焊接，一頭與梁螺栓連接，可先與梁配鉆后用螺栓連接在梁上，再待平臺整體定位后再配焊到梁上。

3.鋼管衍架的裝配精度控制

鋼管衍架拼裝后外形為正4棱錐臺形架體，4個側面結構基本相同，由4根角柱和橫向、縱向支撐管分3層拼裝而成，各件之間主要通過法蘭和連接板用螺栓連接，各構件尺寸、法蘭與鋼管的垂直度、法蘭與法蘭連接螺栓孔的位置精度、角柱與支撐管連接的角度必須嚴格保證，否則不僅難以安裝，還會產生較大的裝配應力，影響井架的結構安全。

解決措施：第一步將所有法蘭成對配鉆;第二步將所有縱向支撐管的法蘭用90度角尺定位、焊好并逐一在地板實樣上校驗，將所有橫向支撐管與角柱連接的法蘭、連接板定位焊好（各連接板法蘭暫不焊）并逐一在地板實樣上校驗;第三步按地板實樣尺寸線位置，由下至上將一個側面的第一層2根角柱鋼管擺放在支架上，用水準儀或水平軟管校平——裝配、定位連接板，校驗尺寸和角度——按地板實樣尺寸線位置將支撐管擺放在支架上，用水準儀或水平軟管校平——將法蘭用定位銷連接在支撐管法蘭上，再定位焊到連接板上。

用同樣的方法將一個側面拼裝好后，對尺寸進行復核，再編號、解體、加焊。其他3個側面按同樣工藝裝配制作。

4.天輪平臺與衍架的裝配角度控制

井架側面是一個斜面，每個側面與天輪平臺之間的夾角必須相同，否則會嚴重影響4根角柱的受力性能。

解決措施：鋼管頂部的連接板本應該先焊在鋼管上，但為了消除制作時的積累誤差，第一步將連接板先用螺栓聯接在天輪平臺梁上，利用天輪平臺整體定位鋼管頂部連接板;第二步將鋼管頂部按尺寸切割成斜面用磨光機打平整，再用樣板核對尺寸;第三步所有尺寸核對無誤后將天輪平臺梁靠到鋼管頂部，要確保連接板的位置、角度，并使其與鋼管之間貼實不留縫隙，這時將連接板與鋼管焊牢就能保證平臺和井架側面桁架的角度。

三、結束語

本公司采用本方案，先后制作的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ、Ⅳg立井鑿井鋼管井架，交付后安裝、使用效果良好。實踐表明，本方案技術可行，制作質量能夠滿足要求，但對制作人員的技術水平要求較高，制作周期比專業廠家長。因制作工藝基本采用通用設備實現，無須專用設備和大型專用夾具、胎具，非常適合中小型機械修造廠小批量、單件生產。本方案，對中小型機械修造廠提高生產能力、拓展發展空間具有現實意義，對制作其它類似大型鋼結構非標設備，具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]王介峰等編著.《鑿井工程圖冊》第二分冊，煤炭工業出版社

[2]閔慶凱、張立榮主編.《鉚工實際操作手冊》，遼寧科學技術出版社

[3]龔偉、李希鈞、劉勵誠著.《鋼結構與木結構》，中國建筑工業出版社

[4]仇敏、易廈千、陳大峰、臧松著論文.《輕型鋼屋架制作技術》