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(jié)構(gòu)進行了分析，針對缺乏專用設(shè)備和專用大型夾具、胎具的中小機械修造廠，如何按照質(zhì)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(guān)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(shè)備之一，國內(nèi)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(jié)構(gòu)合理，造型美觀，強度、剛度和穩(wěn)定性好，最大優(yōu)點是用料少，重量較輕，運輸、安裝和拆卸方便，復(fù)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?qū)I(yè)生產(chǎn)廠家訂購，經(jīng)濟上和時間上都難以自行掌握，為滿足中都礦建公司“規(guī)模發(fā)展”的需要，現(xiàn)就在缺乏專用設(shè)備和專用大型夾具、胎具的情況下，利用通用設(shè)備和自制輔助工具，制作出符合質(zhì)量要求的立井鑿井鋼管井架作簡要介紹。

一、結(jié)構(gòu)特征

井架由天輪房、天輪平臺、鋼管桁架、翻矸平臺、扶梯、基礎(chǔ)等部分組成。基礎(chǔ)在安裝前用混凝土砌筑，各構(gòu)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(gòu)件均采用螺栓連接，拼裝成4面對稱、結(jié)構(gòu)基本相同的正4棱錐臺形架體。為此，焊接制作時各構(gòu)件的尺寸、連接節(jié)點尺寸和角度、連接螺栓孔圓度和位置偏差等必須嚴(yán)格控制。Ⅰ型井架外形結(jié)構(gòu)如下圖（其他各型井架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(biāo)，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(huán)節(jié)，提高裝配定位精度。上、下翼緣板與腹板的裝配是關(guān)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(chǎn)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(jié)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(nèi)須用手提砂輪機磨平磨光，焊縫兩端設(shè)引弧板、熄弧板（材質(zhì)與工件相同，長度≥100㎜），選擇最佳的焊接參數(shù)，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(shù)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(chǎn)效率底層焊縫結(jié)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(shù)量眾多的螺栓連接，各件的連接螺栓孔數(shù)量多、位置精度要求高。

解決措施：天輪平臺梁焊接結(jié)束并經(jīng)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(cè)面結(jié)構(gòu)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(gòu)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(yán)格保證，否則不僅難以安裝，還會產(chǎn)生較大的裝配應(yīng)力，影響井架的結(jié)構(gòu)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(cè)面的第一層2根角柱鋼管擺放在支架上，用水準(zhǔn)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(zhǔn)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(cè)面拼裝好后，對尺寸進行復(fù)核，再編號、解體、加焊。其他3個側(cè)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(cè)面是一個斜面，每個側(cè)面與天輪平臺之間的夾角必須相同，否則會嚴(yán)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(yīng)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(lián)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(cè)面桁架的角度。

三、結(jié)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(shù)可行，制作質(zhì)量能夠滿足要求，但對制作人員的技術(shù)水平要求較高，制作周期比專業(yè)廠家長。因制作工藝基本采用通用設(shè)備實現(xiàn)，無須專用設(shè)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(chǎn)。本方案，對中小型機械修造廠提高生產(chǎn)能力、拓展發(fā)展空間具有現(xiàn)實意義，對制作其它類似大型鋼結(jié)構(gòu)非標(biāo)設(shè)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(yè)出版社

[2]閔慶凱、張立榮主編.《鉚工實際操作手冊》，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社

[3]龔偉、李希鈞、劉勵誠著.《鋼結(jié)構(gòu)與木結(jié)構(gòu)》，中國建筑工業(yè)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(shù)》