关于矿井提升机基础设计和实际应用的几个问题

关于矿井提升机基础设计和实际应用的几个问题

刘彦龙

金诚信矿业管理股份有限公司北京分公司北京密云737100

摘要：在现代矿山运输工作中，矿井提升机是矿井运输系统的重要组成部分，是竖井矿山运输的咽喉，凭借着其关键作用在现代矿山行业中的被广泛的应用到施工中。为了适应现代企业的发展要求，在我国相关政策的引导下，矿井生产能力有所提升，改变传统的提升机的运行模式，实现多轮和多绳的工作运行方式。本文是通过对提升机基础设计中的几个问题进行分析讨论，并且对提升机工作原理和混凝土基础之间进行了详细的对应分析，总结归纳出关于提升机基础设计及其施工中需要重视的几个问题。

关键词：提升机；基础设计；问题；分析；建议；稳定系数

矿井提升系统是矿山生产系统的重要组成部分，提升机基础在整个系统中起到了安全保护的作用，所以提升机基础是确保提升系统安全和平稳工作的前提。根据现代化的生产标准，矿山行业生产规模和产量都相应的增加，就对矿山生产能力有更高的要求。在传统的提升机上仅靠自重就可以满足结构的承载力和稳定性的要求。但是现如今对提升机钢绳提升的拉力要求越来越大，对其提升方式进行了相应的完善，从单绳转变为多绳式提升，同时在钢绳传递给基础的拉力也越来越大，就需要扩大基础的配重。如果在一些施工过程中遇到地质条件和场地受限的现象，可以采取相应的方式进行稳定，比如抗拔桩、增加抗滑移键等方式。因此，对提升机基础的设计要求也在提高。

一、提升机基础的受力分析

1.1提升机钢绳拉力的确定

提升机对钢绳拉力的确定要根据井架钢绳的拉力来确定。提升机的结构设计为：其钢绳的一端联系着提升机罐笼，另一端与提升机滚筒相连，所以井架与提升机的钢绳拉力形成对等平衡状态。

1.2提升机设备与基础间传力

在进行提升机的基础设计时，要考虑到设备的作用点及其大小、套管、螺栓和预留洞等等。提升机为大型设备，所以对其设计工作较为复杂。要对提升机进行预算模型，提升机各个基础部件之间没有相对作用力，所以不需要对整体结构进行强度计算。那么在进行混凝土施工时，要考虑到其自身的特性，在混凝土固化的过程中产生水化热，这是由于自身与外界环境有强烈的温度差，使得混凝土凝固后容易产生裂缝。随后在进行提升机工作时，提升机设备与混凝土之间存在强烈的作用力，所以就需要设计人员提前对最高承受拉力进行预测和计算，提高对关键部位的重视。

1.2.1混凝土局部承压

关于混凝土的受力情况一般是局部的受力，并且在基础混凝土的周围扩散形成的受力面。对混凝土的压力是在螺帽在混凝土的局部分布，所以在提升机工作时容易对混凝土结构产生影响。为了排除问题出现的可能性，在进行螺栓加固是尽可能选择更长的螺栓，从而提升机对混凝土的施力时形成更大的受力面积，另一种方法就是在要提升的混凝土周围安置承受力钢筋，靠多种钢筋的作用分担总承受力，从而保证提升机对混凝土的作用力分布均匀可靠。

1.2.2型钢抗剪键

在进行提升机作业时，提升机底座前的型钢抗剪键是施工的重要组成部分，对混凝土的承受力有很强的水平方向分力分压的作用。一般情况下该设备的型号、规格和大小都是有设备出售厂家提供的准确数值，所以在对混凝土提升工作深入混凝土的深度有所不同。在进行作业时如果型钢插入混凝土内的的长度不够或者太短，就起不到对混凝土分力分压的效果，使得混凝土的局部受压过大影响混凝土的内部的稳定结构，从而使其碎裂。所以在考虑到此问题，要适当的加深插入基础的深度，扩大受力面积，把对混凝土的局部影像降到最低。

二、提升机基础的稳定计算

提升机工作中是将螺栓、型钢抗剪键和混凝土三者混为一个整体，三者同时进行工作。对于提升机上钢绳的角度要求要符合工艺要求。在提升机对混凝土的承受力分析上，主要承担着提升钢绳两个方向的受力，横向受理和纵向受力，虽然承受的力量都较大，但是这两个方向的力的大小都是均衡的。同时为了避免其他方向的力对混凝土的稳定有所影响，就需要进行缜密的稳定性计算工作，此工作分为基础的抗倾覆和基础的抗滑移两个方面。

2.1基础抗倾覆计算

2.1.1倾覆稳定计算中倾覆轴线的确定

对混凝土进行抗倾覆计算工作，就是在承受力的同时确保基础的运动方向与施力方向的一致性。考虑到插入基础内的深度，基础承受最大受力，其转动轴受另一侧外端的挤压，受压侧基础硬度越来越差，随着长时间的施压，基础的倾覆轴线就越来越靠近基地中心，其抗倾覆的稳定性也就越来越差。考虑到基础设计，要考虑到基础的底部承受力要保持在基底土最大承受力的范围内。从另一方面考虑的话，基础的周围边缘的基础土对防止滑动的固定性强度较大。现阶段的基础设计受库伦原理的影响，不能确定土压的有效值，况且提升机的基础属于深度教低的基础，所以在求计算的稳定值时，对被动土压力就忽略不计了。被动土压力计算值偏大，另外基础四周的回填土的质量也不稳定且提升机基础属于浅基础。因此稳定计算中，被动土压力一般都不考虑。

2.1.2抗倾覆稳定系数的取值

对于抗倾覆稳定系数的取值，其确定与否直接关乎到基础设计的经济效益问题，所以断绳最大承受力是提升机基础稳定性计算的最关键的要点。

2.2基础抗滑移计算

在基础抗滑移计算之前，要明白基础滑动的因素。第一点就是在基础承受力的同时形成另一种力与基底面和基底土抵触行为，从而使得基础产生滑动现象；第二点就是基础为了克制水平方向的摩擦力形成与这种力相同方向的力促使基础与持力层土体的局部滑动。在多次的计算和实践证明后，只有前者发生的情况比较多，使得基底土受力达不到平衡从而出现滑动现象。综合以上阐述的问题，在进行基础抗滑移的计算时要注重以下两个方面：一方面，有一定厚度的室内刚性地坪对基础有抗滑作用。另一方面就是基础周围的回填土的硬度对基础有抗滑作用。

三、其他需要注意的问题

在提升机基础设计的问题上还存在着其他的问题：第一，在进行提升机基础的配重的问题上，一般会连带着减速器和电动机基础。另外，在提升机的钢绳受力方向与提升机基础的总力的方向存在偏差。第二，在进行提升机基础的平面设计时，考虑到基础周围的结构的设定，对基础设计的尺寸要进行有效的把控。

四、结束语

提升机作为矿业开采的重要设备，其自身的性能与使用效果将直接影响矿山施工的开展情况，所以特别注重提升机的基础设计，提高提升机在矿井运输工作中的稳定性。

参考文献：

[1]钟晓林，林松涛，彭宜常.GB50496--2009大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009

[2]彭佑多，张永忠，刘德顺，郭迎福.2002，12（6）：29-32《中国安全科学学报》