崔漢濤，韓猛

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

針對(duì)立井井筒管路安裝沒(méi)有固定防彎裝置的防彎梁的情況，分析了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)防彎裝置的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(qiáng)、便于加工、施工方便和投資省的優(yōu)點(diǎn)。

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(duì)一寬一窄等長(zhǎng)的1.5t礦車雙層四車四繩罐籠及一個(gè)帶平衡錘的交通罐，方形鋼罐道，一寬一窄罐籠擔(dān)負(fù)礦井材料、設(shè)備、人員的升降，交通罐擔(dān)負(fù)長(zhǎng)材下放和零星人員的升降。原設(shè)計(jì)井筒內(nèi)布置兩趟規(guī)格為D325無(wú)縫鋼管排水管路、一趟規(guī)格為D219無(wú)縫鋼管消防灑水管路、一趟規(guī)格為D273無(wú)縫鋼管壓縮空氣管路、梯子間、動(dòng)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(wú)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(duì)面。

1 存在的問(wèn)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(lái)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(gè)，其數(shù)量多，加工、防腐和安裝費(fèi)用對(duì)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(duì)于李村煤礦副井井筒而言，梯子間主梁無(wú)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(huì)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，影響提升系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在罐道梁和梯子間主梁無(wú)法利用的情況下，就必須單獨(dú)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(shì)必會(huì)造成投資高，施工周期長(zhǎng)［3］。在以往設(shè)計(jì)中，采用圖1和圖2所示的防彎裝置來(lái)解決此問(wèn)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(lái)固定防彎裝置的樹(shù)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(shù)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(diǎn)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(gè)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?jī)筛鶚?shù)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(shí)會(huì)通過(guò)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(jì)一種新型防彎裝置來(lái)解決此問(wèn)題。

2 新型防彎裝置

根據(jù)實(shí)際工況需要，設(shè)計(jì)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(shù)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(shù)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(diǎn)：

（1）弧形槽平板與壁板是剛性連接，強(qiáng)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(shí)，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(shí)，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(shì)，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(jiǎn)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(jì)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(hào)槽鋼，長(zhǎng)度4m一根，防彎裝置以沿井深方向8m一套來(lái)計(jì)算，共節(jié)省鋼材5.9噸；固定防彎梁的托架需要兩個(gè)，每個(gè)的重量為115.4kg，一個(gè)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(gè)托架用6根錨桿，共節(jié)省錨桿450根，每根錨桿加工安裝費(fèi)用按照60元，錨桿節(jié)省投資2.7萬(wàn)元。防彎梁和托架節(jié)省鋼材14.6噸，鋼材本身費(fèi)用、防腐費(fèi)用和安裝費(fèi)用按照1.2萬(wàn)/噸計(jì)算，節(jié)省費(fèi)用17.5萬(wàn)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(fèi)用20.2萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前該防彎裝置已經(jīng)應(yīng)用于潞安集團(tuán)李村煤礦的副井井筒壓縮空氣管路，運(yùn)行七年多來(lái)，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(wàn)元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.中華人民共和國(guó)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(jì)質(zhì)量的幾點(diǎn)嘗試［J］.煤炭工程，2004，7.

［3］馬龍.提高立井井筒施工單進(jìn)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(jī)械設(shè)計(jì)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)?，F(xiàn)從事礦井機(jī)械設(shè)計(jì)工作，發(fā)表論文六篇。