用于立井井筒管路安裝的一種新型防彎裝置

崔漢濤，韓猛

（中煤邯鄲設(shè)計工程有限責(zé)任公司礦井工程所，河北 邯鄲 056031）

用于立井井筒管路安裝的一種新型防彎裝置

崔漢濤，韓猛

（中煤邯鄲設(shè)計工程有限責(zé)任公司礦井工程所，河北 邯鄲 056031）

針對立井井筒管路安裝沒有固定防彎裝置的防彎梁的情況，分析了傳統(tǒng)設(shè)計防彎裝置的缺點，設(shè)計了一種新型防彎裝置，該防彎裝置具有抵抗徑向變形能力強、便于加工、施工方便和投資省的優(yōu)點。

立井井筒；管路安裝；防彎梁；防彎裝置

0 引言

李村煤礦副井井筒直徑8.2m，深596.8m，裝備一對一寬一窄等長的1.5t礦車雙層四車四繩罐籠及一個帶平衡錘的交通罐，方形鋼罐道，一寬一窄罐籠擔(dān)負礦井材料、設(shè)備、人員的升降，交通罐擔(dān)負長材下放和零星人員的升降。原設(shè)計井筒內(nèi)布置兩趟規(guī)格為D325無縫鋼管排水管路、一趟規(guī)格為D219無縫鋼管消防灑水管路、一趟規(guī)格為D273無縫鋼管壓縮空氣管路、梯子間、動力電纜和通信電纜等，由于水文地質(zhì)條件的變化，需要在副井井筒內(nèi)再增加一趟D325無縫鋼管抗災(zāi)排水管路，由于井筒已施工，梯子間兩側(cè)的空間不能滿足五趟管路的布置，因此將壓縮空氣管路移至寬罐籠端罐道的對面。

1 存在的問題

立井井筒管路安裝由托管梁和防彎裝置構(gòu)成，托管梁用于承擔(dān)管路重量以及井筒溫度變化引起管路熱脹冷縮產(chǎn)生的溫度力［1］。防彎裝置是安裝在防彎梁上用來承受管路徑向荷載、防止熱脹冷縮而引起徑向位移的導(dǎo)向裝置。一般情況下，防彎裝置沿井深方向每隔6～12m設(shè)置一個，其數(shù)量多，加工、防腐和安裝費用對井筒裝備的投資影響較大。通常情況下，在有梯子間或者罐道梁的井筒內(nèi)都利用梯子間主梁或者罐道梁作為防彎梁，采用U形螺栓加調(diào)整墊木作為防彎裝置直接固定在防彎梁上［2］。對于李村煤礦副井井筒而言，梯子間主梁無法利用。由于工期的影響，安裝季節(jié)為冬季，冬季和夏季井筒溫差很大，井筒管路會產(chǎn)生很大的溫度力，如果利用罐道梁作為防彎梁，罐道梁會產(chǎn)生嚴重變形，影響提升系統(tǒng)的正常運行。在罐道梁和梯子間主梁無法利用的情況下，就必須單獨設(shè)置防彎梁和防彎裝置，如果再每隔6～12m設(shè)置一道用于固定防彎裝置的防彎梁以及固定防彎梁的托架和錨桿，勢必會造成投資高，施工周期長［3］。在以往設(shè)計中，采用圖1和圖2所示的防彎裝置來解決此問題。

圖1　防彎裝置1Fig.1 The anti-bending device 1

壁板采用鋼板切割而成，壁板上加工用來固定防彎裝置的樹脂錨桿孔。槽鋼和壁板采用焊接連接，“U”型螺栓及螺母將管路固定在槽鋼上，最后用樹脂錨桿固定在井壁上，此種防彎裝置雖然省去了防彎梁，但是管路和槽鋼與井壁固定點是懸臂梁結(jié)構(gòu)，槽鋼與壁板焊接處受力不合理。隨著季節(jié)變化，井筒中溫度隨之變化，管路產(chǎn)生熱脹冷縮的溫度力，防彎裝置的徑向抗彎性能差，管路容易產(chǎn)生側(cè)向變形，影響管路使用。

圖2　防彎裝置2Fig.2 The anti-bending device 2

圖2所示防彎裝置為采用鋼板加工制成兩個夾板，在夾板上加工與錨桿規(guī)格相同的圓孔。首先將錨桿固定在井壁上，再用螺母和夾板把管路固定。這種防彎裝置僅靠兩根樹脂錨桿承受管路豎直方向彎矩和水平方向的徑向力，抗彎性能差，當(dāng)溫度力較大時會通過管路產(chǎn)生徑向和軸向位移將錨桿壓彎，從而使防彎裝置失去作用。

基于以上分析，必須設(shè)計一種新型防彎裝置來解決此問題。

2 新型防彎裝置

根據(jù)實際工況需要，設(shè)計了圖3所示的新型防彎裝置，圖4為新型防彎裝置的三維模型。

圖3　新型防彎裝置安裝圖Fig.3 The installation drawing of new anti-bending device

圖4　新型防彎裝置三維圖Fig.4 The three dimensional of new anti-bending device

壁板、弧形槽平板和斜撐板均采用鋼板切割而成。在壁板上加工固定樹脂錨桿的安裝孔，弧形槽平板與角鋼連接用的螺栓孔為槽型孔，能調(diào)節(jié)管路安裝在豎直方向的垂直度，弧形槽平板切割比安裝管路直徑大1～2mm的弧形，便于管路安裝。壁板、弧形槽平板和斜撐板采用焊接連接，用樹脂錨桿固定在井壁上，然后把角鋼用螺栓固定在弧形槽平板上，把管路卡在弧形槽平板里面，再用“U”型螺栓及螺母把管路固定。這種新型防彎裝置具有以下優(yōu)點：

（1）弧形槽平板與壁板是剛性連接，強度高，斜撐板在豎直和水平方向起到加固作用，溫度力引起管路徑向位移時，弧形槽平板將管路卡住，大大的增加了防彎裝置抵抗徑向位移的能力。

（2）溫度力引起管路豎直方向位移時，U型螺栓允許管路沿豎直方向伸縮，并不是緊緊卡主管路，而是一種“讓力”的趨勢，大大的增加了防彎裝置在井壁固定的牢固性。

（3）角鋼與弧形槽平板連接用的螺栓孔為槽孔，能調(diào)節(jié)管路安裝在豎直方向的垂直度，便于管路安裝。

（4）加工簡單，便于施工，可以縮短施工周期。

（5）省去了立井井筒中每隔6～12m固定防彎裝置的防彎梁以及固定防彎梁的托架和錨桿，大大的節(jié)省了投資。

3 新型防彎裝置節(jié)省投資計算

新型防彎裝置省去了防彎梁以及固定防彎梁的托架和錨桿，防彎梁采用16號槽鋼，長度4m一根，防彎裝置以沿井深方向8m一套來計算，共節(jié)省鋼材5.9噸；固定防彎梁的托架需要兩個，每個的重量為115.4kg，一個的重量與新型防彎裝置幾乎相等，托架共節(jié)省鋼材8.7噸，固定一個托架用6根錨桿，共節(jié)省錨桿450根，每根錨桿加工安裝費用按照60元，錨桿節(jié)省投資2.7萬元。防彎梁和托架節(jié)省鋼材14.6噸，鋼材本身費用、防腐費用和安裝費用按照1.2萬/噸計算，節(jié)省費用17.5萬元，李村煤礦副井井筒壓縮空氣管路采用新型防彎裝置共節(jié)省費用20.2萬元。

4 結(jié)束語

目前該防彎裝置已經(jīng)應(yīng)用于潞安集團李村煤礦的副井井筒壓縮空氣管路，運行七年多來，應(yīng)用良好，施工工人反映便于加工，容易安裝，尤為重要的省去了防彎梁及固定防彎梁的托架和錨桿，不僅縮短了施工工期，而且節(jié)約成本20多萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益。

［1］煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范［S］.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009，1.

［2］姚貴英，李純良，張曉四.提高立井井筒排水管路安裝設(shè)計質(zhì)量的幾點嘗試［J］.煤炭工程，2004，7.

［3］馬龍.提高立井井筒施工單進水平的有效途徑［J］.能源技術(shù)與管理，2005，5.

A New Anti-bending Device for Mine Shaft Pipeline Installation

CUI Han-Tao，HAN Meng
（Mineral Engineering Institute，China Coal Han dan Design Engineering Co.，Ltd.，Handan Hebei 056031，China）

Due to the mine shaft pipeline installation without anti-bending beam which fixed anti-bending device，we analyzed the disadvantages of the traditional anti-bending device，and designed a new type of anti-bending device.The new anti-bending device has the advantages of strong ability of resisting radial deformation，easy manufacture，convenient installation and low investment.

mine shaft；pipeline installation；anti-bending beam；anti-bending device

TD3

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.02.016

1002-6673（2015）02-044-02

2015-01-19

崔漢濤（1980-），男，河北景縣人，碩士，工程師。2007年畢業(yè)于河北工程大學(xué)，現(xiàn)從事礦井機械設(shè)計工作，發(fā)表論文十篇；韓猛（1980-），男，遼寧阜新人，本科，工程師。2004年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)。現(xiàn)從事礦井機械設(shè)計工作，發(fā)表論文六篇。