PAGE181總則1.0.1為了規范礦山井架結構的設計原則和技術標準，使井架設計做到安全適用、技術先進、經濟合理、確保質量，特制定本規范。1.0.2本規范適用于礦山立井鋼結構和鋼筋混凝土結構井架的設計。1.0.3井架設計的安全等級應為一級。1.0.4井架抗震設防類別應為乙類。1.0.5高度大于30m井架的基礎設計等級應為甲級。1.0.6井架生產的火災危險性應為丙類，結構的耐火等級應為二級。當井口房的承重構件及非承重外墻為非燃燒體時，井架結構構件的耐火極限可降低到0.25h。1.0.7井架設計應從實際出發，合理選擇材料和結構方案，積極推廣新技術、新工藝，應方便制作、安裝及維護。1.0.8井架設計除應符合本規范外，尚應符合國家現行有關標準的規定。2術語和符號2.1術語2.1.1井架headframe安裝天輪及其它設備的構筑物。2.1.2主井井架mainshaftheadframe位于主井井口用作提升煤炭、礦石的構筑物。2.1.3副井井架auxiliaryshaftheadframe位于副井井口用作上下人員、提升矸石、下放材料和設備的構筑物。2.1.4混合井井架combinationshaftheadframe兼有主井井架和副井井架功能的構筑物。2.1.5鑿井井架sinkingshaftheadframe開鑿井筒時用以懸掛吊盤、風筒等鑿井設備，提升矸石、下放材料的構筑物。2.1.6井架高度headframeheight井頸頂面到井架最上面天輪軸中心之間的垂直距離。2.1.7井架總高度totalheightofheadframe支承框架頂面至天輪起重架橫梁頂面之間的垂直距離。2.1.8天輪sheavewheel設置在井架頂部，承托提升鋼絲繩的導向輪。2.1.9天輪平臺sheavewheelplatform井架頂部安放天輪的平臺。2.1.10立架guideframe固定罐道，對提升容器起導向作用的結構。2.1.11斜撐backstay承受提升荷載的主要承重結構。2.1.12支承框架bearframe支承井架立架的承重結構。2.1.13罐道guide提升容器在立井井筒及井架中上、下運行時的導向裝置。2.1.14防撞梁bumperbeams提升容器過卷后防止沖撞井架結構構件的裝置。2.1.15托罐裝置kepgear能將撞擊防撞梁后下落高度不超過0.5m的容器托住的活動裝置。2.1.16防墜器safetycatch提升鋼絲繩或連接裝置斷裂時，防止提升容器墜落的保護裝置。2.1.17提升鋼絲繩hoistingrope懸掛提升容器，傳遞提升動力的鋼絲繩。2.1.18提升容器hoistingconveyance罐籠、箕斗、吊桶等的總稱。2.1.19罐籠cage裝載人員和礦車等的提升容器。2.1.20箕斗skip直接裝載煤炭、礦石、矸石等的提升容器。2.2符號2.2.1荷載和荷載效應Gk——永久荷載的標準值；Qk——可變荷載的標準值；Wk——風荷載的標準值；Ak——偶然荷載的標準值；Fk——地震作用標準值；SGk——永久荷載標準值的效應；SQik——第i個可變荷載標準值Qik計算的效應；SLK——提升工作荷載計算的效應；SWk——風荷載標準值的效應；SGE——重力荷載代表值的效應；SA1k、SA2k——第1個、第2個偶然荷載標準值的效應；S——提升鋼絲繩的張力、荷載或荷載效應組合的設計值；Smax、Smin——提升鋼絲繩的最大、最小靜張力；MG——抗傾覆力矩；MQ——傾覆力矩；R——結構構件承載力的設計值；C——結構或構件達到正常使用要求的規定限值。2.2.2幾何參數D——天輪直徑；H——井架高度；La、Lb——立架柱軸線間的距離；m1、m2、n——容器外形尺寸；a——提升容器中心距；b——立架柱軸線至橫梁內側邊緣的距離；c——容器與立架橫梁之間的凈距離；d——箕斗卸載時的外伸部分尺寸；δ——鋼絲繩中心線之間的夾角。2.2.3計算系數?——運行阻力系數；φ——擋風系數；η——鑿井事故增大系數；γo——結構重要性系數；γG——永久荷載或重力荷載的分項系數；γL——提升工作荷載分項系數；γW——風荷載的分項系數；γEh、γEV——分別為水平、豎向地震作用的分項系數；γQi——第i個可變荷載的分項系數；ψCi——第i個可變荷載的組合值系數；ψqi——第i個可變荷載的準永久值系數。2.2.4其它X——平行于X軸的力；Y——平行于Y軸的力；Z——平行于Z軸的力；HZ——鋼絲繩張力的水平分力；VZ——鋼絲繩張力的垂直分力；RZ——鋼絲繩張力的合力。

3布置與選型3.1布置原則3.1.1井架布置應根據提升工藝、抗震設防烈度、環境條件、工程地質和加工安裝等的要求，經技術經濟比較后確定。3.1.2生產用井架宜兼作鑿井用井架。3.1.3當井架采用井口附近預組裝平移工藝或利用生產井架鑿井時，應采用雙斜撐式井架。3.1.4井架防雷設計，應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057的規定。3.2結構選型3.2.1井架一般包括立架、斜撐、起重架、天輪平臺、支承框架和基礎等六部分。3.2.2常用的井架型式，可分為下列五種：1單斜撐式鋼井架。2雙斜撐式鋼井架。3四柱或筒體懸臂式鋼筋混凝土井架。4六柱斜撐式鋼筋混凝土井架。5鋼筋混凝土立架和鋼斜撐組合式井架。3.2.3井架型式的選擇，應符合以下原則：1滿足生產工藝要求，加工安裝方便，占用井口時間短。2結構簡單，受力明確，傳力簡捷。3當選擇鋼筋混凝土結構時，井架高度不宜超過25m。4適應礦井服務年限及使用環境。3.3豎向布置3.3.1井架高度分段尺寸，應符合下列規定（見圖3.3.1）：0—支承框架1—井頸2—容器3—懸掛裝置4—防撞梁5—下天輪6—上天輪7—吊鉤8—橫梁9—提升機圖3.3.1井架高度分段示意圖1井架高度h及總高度H，可按下式計算：h=h1+h2+h3+h4+h5（3.3.1-1）H=h0+h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7（3.3.1-2）式中h0——支承框架頂面至井頸頂面的高度；h1——罐籠提升時，取值為零；箕斗提升時，可取井頸頂面至箕斗底的高度；h2——罐籠出車軌面或箕斗下盤底面至提升容器上盤頂面的高度；h3——過卷高度，工藝確定；h4——防撞梁墊木底面至下天輪軸中心的高度；密閉井架，應包括密閉所需要的高度；h5——下天輪軸中心至上天輪軸中心的高度，工藝確定；單繩提升時，此高度為零。h6——上天輪軸中心至吊鉤的高度，工藝確定；h7——吊鉤至天輪起重架橫梁頂面的高度。2防撞梁墊木底面至下天輪軸中心的高度，可按下式校核：h4≥h2′+（3.3.1-3）式中h2′——提升容器上盤頂面至懸掛裝置上緣的高度；D——天輪直徑。3當天輪直徑大于、等于2m時，宜設安裝、檢修用的天輪起重架，起吊的高度，可按下式校核：h6≥+2m（3.3.1-4）3.3.2立架節間高度及框口尺寸，應滿足工藝要求。3.4平面布置3.4.1立架平面尺寸La、Lb，應由工藝確定，但不宜小于立架高度的1/10，見圖3.4.1。1—立架柱2—橫梁3—容器圖3.4.1立架平面尺寸示意圖La≥（3.4.1-1）Lb≥（3.4.1-2）式中La、Lb——立架柱軸線間的距離，宜取100mm模數進級；m1、m2、n——容器外形尺寸；a——提升容器中心距；b——立架柱軸線至橫梁內側邊緣的距離；c——容器與立架橫梁之間的凈距，當工藝無要求時，對剛性罐道，應不小于120mm；對柔性罐道，應不小于200mm；d——箕斗卸載時的外伸部分尺寸，應由工藝確定，當工藝無要求時可取0。3.4.2井架提升鋼絲繩合力線，應在立架與斜撐之間，合力線宜接近斜撐平面的中心線。3.4.3單斜撐式井架及雙斜撐式井架，提升一側的斜撐基礎頂面中心線之間的水平距離，不宜小于井架總高度的1/3。3.4.4天輪平臺上的通道凈寬，不應小于700mm，提升鋼絲繩與平臺構件間的凈距，不應小于100mm。3.5輔助構件3.5.1井架設計應滿足防撞梁、防墜器、托罐裝置、緩沖裝置、罐道及罐道梁、卸載裝置、四角罐道和安全門等各類輔助構件的安裝和連接要求。3.5.2井架承受通風負壓時，鋼結構井架可用鋼板密封，鋼筋混凝土結構井架可用鋼筋混凝土壁板或其它材料密閉。3.5.3通往各平臺的梯子，凈寬不應小于600mm，斜度不宜超過60o；在特殊情況下,可采用寬度不小于600mm的直爬梯，并應裝設防墜防護籠。通向天輪平臺的梯子，不宜布置在接近提升鋼絲繩的下方。3.5.4天輪平臺、檢修平臺等處周邊及梯子兩側，應設置高1.2m鋼欄桿，天輪周邊應設活動欄桿，梯子踏步及平臺板，應采用防滑鋼板。檢修平臺凈高不宜低于2.2m,平臺周邊臨空面欄桿底部應設不小于0.1m高的擋板。4荷載4.1荷載分類4.1.1井架結構上的荷載，可分為下列三類：1永久荷載：結構自重、設備重和地基變形等。2可變荷載：提升工作荷載、鋼絲繩罐道工作荷載、防墜鋼絲繩工作荷載、平臺活荷載、風荷載、起重架安裝荷載、罐道梁工作荷載、鑿井工作荷載和溫度作用等。3偶然荷載：斷繩荷載、防墜器制動荷載、過卷荷載、托罐荷載和地震作用等。4.1.2永久荷載標準值（Gk）：1結構自重標準值（G1k），自重可按計算確定。2設備重標準值（G2k），天輪、軸承、罐道、起重設備、卸載裝置、防墜器、四角罐道和安全門等，應由工藝確定。3地基變形引起的作用（G3k），可按實際情況考慮。4.1.3可變荷載標準值（Qk、Wk）：1提升工作荷載標準值（Q1k），可按下式計算；箕斗或罐籠上提時：Q1k=Smax（1+a+?）（4.1.3-1）g箕斗下放時：Q1k=Smin（1-a-?）（4.1.3-2）g罐籠下放時：Q1k=Smax（1-a-?）（4.1.3-3）g式中Smax、Smin——分別為提升最大、最小靜張力；a——提升加速度；g——重力加速度；?——運行阻力系數，可取0.1。2鋼絲繩罐道工作荷載標準值（Q2k），鋼絲繩罐道自重及拉緊力標準值，應由工藝確定。3防墜鋼絲繩工作荷載標準值（Q3k），防墜鋼絲繩自重及拉緊力標準值，應由工藝確定。4平臺活荷載標準值（Q4k），天輪平臺、檢修平臺荷載標準值當工藝無特殊要求時，單繩提升可采用3.5kN/m2、多繩提升可采用5.0kN/m2、鋼梯及其它休息平臺可采用2.0kN/m2。5風荷載標準值（Wk），分縱向和橫向，應按下式計算；Wk=φβZμSμZωO（4.1.3-4）式中φ——擋風系數，對不封閉立架及起重架應取0.6～0.7；當立架封閉時應取1.0；βZ——風振系數，應符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009的規定；μS——風荷載體型系數應取1.3；μZ——風壓高度變化系數，應符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009的規定；ωO——基本風壓，應符合現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB50009的規定或當地氣象資料確定，但不應小于0.3kN/m2，當井架高度大于60m時應乘以1.1的系數。注：井架的縱向指提升方向，橫向指垂直于提升方向。6起重架安裝荷載標準值（Qzk），應由工藝根據天輪起重安裝方式確定。7罐道梁工作荷載標準值（QHk、QVk），可按下式計算；水平荷載：QHk=1Q1k（4.1.3-5）12垂直荷載：QVk=1QHk（4.1.3-6）48鑿井提升工作荷載標準值（QPk），可按下式計算：QPk=1.3ηPQ（4.1.3-7）式中1.3——動力系數；η——鑿井事故增大系數可取1.5；PQ——容器、載重及鋼絲繩等總重。4.1.4偶然荷載標準值（Ak、Fk）：1斷繩荷載標準值（A1k），應按下列規定確定；對于單繩提升：一根為斷繩荷載，另一根為兩倍工作荷載；對于多繩提升：一側為所有鋼絲繩的斷繩荷載，另一側為所有鋼絲繩的0.33倍斷繩荷載。2防墜器制動荷載標準值（A2k），可按下式計算：A2k=3.0Smax（4.1.4-1）防撞梁荷載標準值（A3k），可按下式計算：A3k=4.0Smax（4.1.4-2）4緩沖裝置荷載標準值（A4k），可按下式計算：A4k=2.0Smax(4.1.4-3)注：1此處緩沖裝置荷載標準值特指楔形罐道。2當采用新型緩沖裝置時，應由工藝確定。3當工藝無法確定時可按上式取值。5托罐荷載標準值（A5k），可按下式計算：A5k=5.0Smax（4.1.4-4）注：1當采用新型托罐裝置時，應由工藝確定。2當工藝無法確定時可按上式取值。6地震作用標準值（FEk），應符合本規范第7章的規定。4.2荷載組合4.2.1井架應根據使用過程中在結構上可能同時出現的荷載，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態，分別進行荷載效應組合，并取最不利的效應組合進行設計。4.2.2對于承載能力極限狀態，應按荷載效應基本組合或偶然組合進行荷載效應組合，并可采用下列設計表達式進行設計：1工作荷載基本組合：γoS≤R（4.2.2-1）偶然組合：1)斷繩、防墜制動荷載組合：S≤R(4.2.2-2)2)地震作用組合：S≤R/γRE（4.2.2-3）式中γO——結構重要性系數取1.1；S——荷載效應組合的設計值；R——結構構件承載力的設計值；γRE——承載力抗震調整系數，應符合現行國家標準《構筑物抗震設計規范》GB50191的規定。4.2.3對于提升工作荷載效應控制的基本組合，荷載效應組合的設計值S,應按下式計算。S=γGSGk+γQ1SQ1k+n∑i=2γQiψCiSQik+γWSWk（4.2.3）式中γG——永久荷載的分項系數；γQi——第i個可變荷載的分項系數，其中γQ1為可變荷載Q1的分項系數；γW——風荷載的分項系數；SGk——永久荷載標準值Gk計算的荷載效應；SQik——可變荷載標準值Qik計算的荷載效應，其中SQ1k為諸可變荷載效應中起控制作用者；SWk——風荷載標準值Wk計算的荷載效應；ψci——第i個可變荷載Qi的組合值系數；n——參與組合的可變荷載數。注：基本組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性的情況。4.2.4對于偶然組合，荷載效應組合的設計值S，可按下列規定。1斷繩、防墜制動荷載效應控制的組合，應按下式計算：S=SGk+SA1k（SA2k）+n∑i=2ψCiSQik+SWk（4.2.4-1）式中SA1k——斷繩荷載標準值A1k的荷載效應；SA2k——防墜制動荷載標準值A2k計算的荷載效應。注：斷繩荷載A1k與防墜制動荷載A2k不同時出現。2地震作用效應控制的組合，可按下式計算：S=γGSGE+γLSLK+γEhSEhk+γEVSEVk+ψWγWSWk（4.2.4-2）式中γG——重力荷載分項系數；γL——提升工作荷載分項系數；γEh、γEV——分別為水平、豎向地震作用分項系數；γW——風荷載分項系數；SGE——重力荷載代表值計算的效應；SLK——提升工作荷載計算的效應；SEhk——水平地震作用標準值計算的效應；SEVk——豎向地震作用標準值計算的效應；SWk——風荷載標準值計算的效應；ψW——風荷載組合值系數，井架總高度小于或等于60m時可取0；井架總高度大于60m時可取0.2。4.2.5對于承載能力極限狀態荷載效應組合的分項系數和組合值系數，應符合表4.2.5的規定。表4.2.5井架荷載效應組合的分項系數和組合值系數荷載荷載種類組合情況荷載種類組合情況永久荷載提升工作荷載鋼絲繩罐道荷載防墜鋼絲繩荷載其它可變荷載斷繩荷載防墜制動荷載風荷載備注工作荷載工作荷載及風荷載斷繩荷載斷繩荷載及風荷載用于井架總高>60m防墜制動荷載注：1方括號中所列數字為組合值系數；2當豎向荷載效應（提升工作荷載不屬于豎向荷載）對結構承載能力有利時，相應分項系數可取1.0。4.2.6對于承載能力極限狀態地震作用效應組合的分項系數和組合值系數，應符合表4.2.6的規定。表4.2.6井架地震作用效應組合的分項系數和組合值系數荷荷載種類組合情況提升工作荷載鋼絲繩罐道荷載防墜鋼絲繩荷載重力荷載水平地震作用豎向地震作用風荷載備注注：1方括號中所列數字為組合值系數；2當豎向荷載效應（提升工作荷載不屬于豎向荷載）對結構承載力有利時，相應分項系數可取1.0。4.2.7對于正常使用極限狀態，應根據不同的設計要求，采用荷載標準組合和準永久組合進行計算，其變形、裂縫的計算值，不應超過相應的規定限值。并可采用下列設計表達式進行設計：S≤C（4.2.7）式中C——結構或構件達到正常使用要求的規定限值。4.2.8對于標準組合和準永久組合，荷載效應組合的設計值S，可按下列規定確定。1標準組合，可按下式計算：S=SGk+SQ1k+n∑i=2ψCiSQik+ψWSQWk（4.2.8-1）式中ψci——第i個可變荷載Qi的組合值系數。2準永久組合，可按下式計算：S=SGk+n∑i=1ψqiSQik（4.2.8-2）式中ψqi——第i個可變荷載Qi的準永久值系數。4.2.9對于正常使用極限狀態荷載效應組合的組合值系數和準永久值系數，應符合表4.2.9的規定。表4.2.9井架荷載效應組合的組合值系數和準永久值系數荷荷載種類組合情況永久荷載提升工作荷載鋼絲繩罐道荷載防墜鋼絲繩荷載其它可變荷載斷繩荷載防墜制動荷載風荷載備注工作荷載1.01.0[0.9]0.8[0.9]0.8[0.6]0.8———工作荷載及風荷載1.01.01.01.00.6——0.2用于井架總高>60m注：方括號中所列數字為準永久值系數。4.2.10起重架安裝荷載、罐道梁工作荷載、鑿井提升工作荷載、防撞梁荷載、緩沖裝置荷載和托罐荷載的分項系數可取1.3。4.2.11對設有兩臺提升機的井架，應只考慮其中一臺提升機斷繩，另一臺提升機應為正常工作。

5計算5.1一般規定5.1.1井架結構應采用空間分析方法進行荷載效應計算，對布置規則的井架，也可將其簡化為若干平面框架或桁架進行荷載效應計算，井架結構的荷載效應可按彈性理論分析。5.1.2井架結構應根據承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，分別按下列規定進行計算和驗算：1所有結構及結構構件均應進行承載力及穩定計算，必要時尚應進行結構的傾覆及滑移驗算。2使用上需要控制變形值的結構構件應進行變形驗算。3鋼筋混凝土構件應進行裂縫寬度驗算。5.1.3結構及結構構件的承載力計算應采用荷載設計值；變形及裂縫寬度驗算應采用相應的荷載標準值。5.1.4兼作鑿井工作的井架應進行施工階段鑿井工作荷載的驗算。5.1.5起重架安裝荷載、罐道梁工作荷載可只對直接支承的構件及連接進行計算或驗算。過卷荷載、托罐荷載可只對緩沖裝置、防撞梁及托罐支承的構件及連接進行計算。5.1.6天輪支承結構及其支座梁工作荷載組合、支承框架工作荷載組合、起重架安裝荷載計算時，應乘以1.3動力系數。5.1.7井架結構抗傾覆穩定應按下式計算：MG/MQ≥1.3（5.1.7）式中MG——抗傾覆力矩（kN.m），分項系數可取0.9；MQ——傾覆力矩（kN.m），按承載力極限狀態下荷載效應的基本組合時，其分項系數可取1.0；按偶然荷載效應組合時，其中斷繩或防墜制動荷載值可取50%，不計風荷載。5.1.8井架天輪軸中心處提升鋼絲繩張力的合力RZ、水平分力HZ和垂直分力VZ，可按下式計算，見圖5.1.8。圖5.1.8提升鋼絲繩的張力示意圖（5.1.8-1）(5.1.8-2)（5.1.8-3）式中S——提升鋼絲繩的張力（kN）；δ——鋼絲繩中心線之間的夾角（度）。5.1.9井架結構計算模型可按下列原則處理：1單斜撐式鋼井架其立架支座為剛接，斜撐支座為鉸接，立架與斜撐之間單繩提升時為剛接，多繩提升時為鉸接或剛接。2雙斜撐式鋼井架斜撐支座為鉸接。懸臂式立架下部支座為剛接，上部為滑動支座；吊掛式立架下部為滑動支座，上部應為剛接。3現澆鋼筋混凝土井架立架、斜撐支座為剛接。5.1.10鋼井架各構件計算長度系數可按下列要求取值，并應符合現行國家標準《鋼結構設計規范》GB50017的規定。1立架的立柱及桁架式斜撐柱平面內和平面外系數可取1.0。2立架的腹桿、斜撐的腹桿平面內系數可取0.8，平面外系數可取1.0。3斜撐柱應根據梁柱剛度比計算。平面內系數可取1.5～1.8；平面外系數可取1.1～1.3。5.1.11井架在工作荷載效應組合時的水平變形值，應控制在h/1000以內。5.2結構計算5.2.1立架計算可按下列規定進行：1單斜撐式鋼井架的立架承擔提升工作荷載，按空間桁架分析內力，也可簡化為平面桁架進行內力計算。2雙斜撐式鋼井架的立架可為懸臂式或吊掛式，立架不承擔提升工作荷載，可按懸臂式或吊掛式桁架進行計算。5.2.2鋼井架立架更換容器的框口，其立柱應加強，加強構件上端延伸一個節間，簡化為固定，下端為鉸接，可按鉸接框架計算；卸載框口的加強構件，上下端各延伸一個節間，可按閉合框架計算。5.2.3鋼筋混凝土井架，應按框架結構進行計算。5.2.4密閉井架承受風壓的構件，應按工藝提供的通風機最大風壓值驗算。5.2.5立架橫梁，應驗算緩沖裝置傳來的垂直和水平荷載。5.2.6斜撐柱或斜撐桁架承擔平面內及平面外兩個方向的荷載，應按雙向偏心受壓、受扭計算其承載力和穩定性。5.2.7斜撐牛腿與立架頂部鉸接式的井架，除應按一般連接計算外，還應驗算局部承壓強度和剪切強度。5.3地基基礎5.3.1地基承載力和變形計算，應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007的規定。5.3.2井架基礎可按下式進行抗滑移穩定性驗算：≥1.2（5.4.2）式中Xk、Yk、Zk——斜撐柱對于基礎斜頂面中心作用力X、Y、Z分量的標準值（kN）；Gk——基礎自重和上覆土重的標準值，可取平均值20kN/m3；μ——斜撐基礎底與地基土體間的摩擦系數，應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007的規定。5.3.3地基及基礎，可不進行斷繩、防墜制動荷載效應及地震作用效應組合的驗算。5.3.4井架地基變形允許值，宜符合下列規定：1單斜撐式鋼井架，斜撐基礎之間的沉降差不宜大于0.001L，最大沉降量不宜大于80mm；2雙斜撐式鋼井架，斜撐基礎之間的沉降差不宜大于0.0005L，最大沉降量不宜大于80mm；3鋼筋混凝土井架，基礎之間的沉降差不宜大于0.0015L。注：L為相鄰基礎水平中心距。5.3.5基礎設計應使斜撐柱中心線正交于基礎斜頂面，并宜使斜撐柱的合力作用線與基礎底面反力中心重合。5.3.6對地表下沉、凍脹土和液化土等地基上的井架，應采取結構構造和地基處理措施。

6構造6.1一般規定6.1.1鋼井架選用鋼材等級，應符合下列規定：1井架主要受力構件鋼材不應選用Q235沸騰鋼。2次要構件可采用Q235等級A的碳素結構鋼。6.1.2鋼井架主要構件材料規格，應符合下列規定：1天輪支承結構、托罐梁、防撞梁、立架柱、斜撐柱等，鋼板最小厚度不宜小于8mm；加勁肋鋼板厚度可用6mm。2立架支承框架鋼板厚度，不應小于12mm。型鋼桿件最小截面：角鋼為∟63×6、工字鋼為I14、槽鋼為[12.6，H型鋼高度不應小于150mm,鋼管DN50×2.5。節點板厚度，不宜小于8mm。6.1.3鋼井架構件外表面鋼材應噴砂或拋丸除銹、噴漆。鋼井架鋼材的防銹和防腐蝕所采用的涂料、鋼材表面的除銹等級以及防腐蝕對鋼結構的構造要求等，應符合現行國家標準《工業建筑防腐蝕設計規范》GB50046和《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB/T8923的規定。設計文件中應注明鋼材除銹等級和采用涂料及涂層厚度。6.1.4鋼井架在構造上應避免出現難于檢查、清刷和涂漆之處。閉口截面構件應沿全長和端部焊接封閉。6.1.5鋼井架在使用過程中使用單位應定期檢測與維護。6.1.6鋼井架各桿件的長細比，應符合表6.1.6的規定。表6.1.6鋼井架桿件的長細比限值構件類別長細比立架柱、斜撐柱、天輪支承結構的壓桿150其它受壓桿件200主要受拉桿件250次要受拉桿件3006.1.7鋼筋混凝土井架的混凝土強度等級，不應低于C30，混凝土的最小水泥用量，不宜少于300kg/m3，最大水膠比，不應大于0.5。6.1.8鋼筋混凝土井架混凝土保護層最小厚度，梁不應小于30mm，柱不應小于40mm；當設計使用年限大于50年時，梁、柱等構件的受力主筋混凝土保護層最小厚度，應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010的規定。6.1.9鋼筋混凝土井架柱的截面尺寸及縱向鋼筋，宜符合下列規定：柱的最小截面尺寸，宜符合表6.1.9的規定。柱節間凈高與截面高度之比宜大于4。柱截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。柱的縱向鋼筋每側的配筋率，不應小于0.3%。表6.1.9井架柱最小截面（mm）結構型式截面尺寸（縱向×橫向）四柱懸臂式400×500六柱斜撐式立架400×400斜撐450×3506.1.10鋼筋混凝土井架梁的截面尺寸，宜符合下列規定：梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁截面高度與寬度之比不宜大于4。3底層框架梁，宜加梁腋，腋高不宜小于梁高的1/4，坡度可采用1:3。6.1.11鋼筋混凝土井架框架節點鋼筋錨固長度，應按受拉錨固長度取值。6.1.12鋼筋混凝土井架裂縫控制等級，應為三級，最大裂縫寬度限值為0.2mm。6.1.13鋼筋混凝土井架梁柱，宜抹面或刷防碳化涂料。6.1.14嚴寒地區，井架天輪平臺及提升鋼絲繩宜采用封閉措施。6.2節點與連接6.2.1天輪軸座與井架連接處，應有調整天輪水平和垂直位置的構造措施；天輪軸承支座前后，應設阻擋塊。6.2.2懸臂式立架其上部，應有限制水平移動的滑動裝置；吊掛式立架其下部，應設防止擺動的滑動裝置。6.2.3斜撐柱采用鋼板焊接的箱形截面時，內部應符合現行國家標準《鋼結構設計規范》GB50017的規定設加勁肋，縱向可用角鋼或鋼板通長設置，橫向可用鋼板設置，且每節兩端應用鋼板封閉。6.2.4直接承受動力荷載構件的焊接和現場拼裝焊接，應采用與鋼材強度相適應的低氫堿性焊條；角焊縫的焊腳尺寸不應小于1.5，且不應小于6mm，重要部位焊縫質量等級，應不低于二級。注：t為較厚焊件的厚度；當采用低氫堿性焊條施焊時，t可采用較薄焊件的厚度。6.2.5鋼井架主要受力構件宜采用高強螺栓連接，螺栓最小規格應為M20；安裝螺栓可采用普通C級，安裝及次要構件連接螺栓可用M16。6.2.6提升速度大于3m/s的井架，必須設防撞梁和托罐裝置，防撞梁不得兼作它用。6.2.7防撞梁底面與箕斗或罐籠撞擊的部位，應設截面不小于200mm×200mm的方木或橡膠緩沖墊，防撞梁應能擋住提升過卷的容器。6.2.8托罐裝置必須能將撞擊防撞梁后下落高度不超過0.5m的容器托住，托罐裝置的托梁上在壓力中心處，應設厚度不小于25mm的鋼板承壓墊。6.2.9鋼結構井架斜撐與基礎的連接應為鉸接。6.2.10鋼結構井架斜撐牛腿與立架頂部連接采用鉸接時，宜采用弧形支座，支座可采用45號高強鋼制作。6.3基礎6.3.1斜撐基礎頂面，宜留有安裝千斤頂的位置。6.3.2斜撐基礎頂面，宜高出地坪0.8m左右，并應留有二次澆灌層，厚度不應小于100mm，基礎埋置深度不宜小于2.5m。6.3.3基礎混凝土強度等級不應低于C30，二次澆灌層如用細石混凝土，強度等級應高于基礎混凝土強度等級。6.3.4井頸作為鋼井架立架支座時，立架支承框架的主梁，伸入井頸內邊緣，應不小于400mm。6.3.5斜撐基礎頂面宜配置不少于兩層間距100mm的鋼筋網，鋼筋直徑不應小于6mm，間距不應大于200mm。6.3.6立架柱錨栓不應小于M24；斜撐柱錨栓不應小于M36。6.3.7井架在使用過程中，使用單位應定期對基礎沉降進行觀測。7抗震設計7.1一般規定7.1.1抗震設防地區的鋼井架、鋼筋混凝土井架，應按本章規定進行抗震設計，并應符合現行國家標準《構筑物抗震設計規范》GB50191的有關規定。7.1.2抗震設防烈度8度及以上地區的多繩提升井架宜采用雙斜撐式鋼井架。7.1.3井架的抗震等級應按表7.1.4確定。表7.1.4井架的抗震等級地震烈度6度7度8度9度鋼筋混凝土井架三三二一≤50m的鋼井架四三二一>50m的鋼井架三二一一7.1.4井架與相鄰建筑結構之間應設防震縫。井架防震縫最小寬度應符合表7.1.5的規定。表7.1.5井架防震縫最小寬度（mm）結構型式提升類型6度7度8度9度鋼筋混凝土結構罐籠ht/140(70)ht/140(70)ht/125(80)ht/90(110)箕斗ht/250(80)ht/200(90)ht/150(100)ht/100(140)鋼結構罐籠ht/115(130)ht/115(130)ht/70(210)ht/40(370)箕斗ht/185(160)ht/185(160)ht/120(250)ht/70(430)注：1表中括號內為防震縫最小寬度，ht為與井架相鄰的建筑高度。2混合提升井架，應按箕斗提升井架采用防震縫寬度。7.2抗震計算要點7.2.1井架的抗震計算應進行多遇地震作用下的內力和變形分析，可假定結構與構件處于彈性工作狀態，內力和變形分析可采用線性靜力或線性動力方法。7.2.2井架的抗震計算宜按多質點空間桿系模型，采用振型分解反應譜法。7.2.3四柱式鋼筋混凝土井架可采用底部剪力法。7.2.4立架與斜撐不連接的雙斜撐鋼井架，應對斜撐和立架分別進行抗震計算。7.2.59度時且高度大于60m的鋼井架，宜采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算。7.2.6井架應按縱向橫向兩個主軸方向進行地震作用計算。符合下列條件之一的井架可不進行抗震驗算，但應滿足相應抗震措施要求：17、8度時的四柱式鋼筋混凝土井架的縱向水平地震作用。27度時的六柱式鋼筋混凝土井架的縱向水平地震作用。37度時的鋼井架。7.2.7鋼筋混凝土井架的阻尼比可采用0.05；鋼井架多遇地震下的阻尼比可采用0.03，罕遇地震下的阻尼比可采用0.04。7.2.8計算地震作用時，井架的重力荷載代表值應符合下列規定：1結構、天輪及其它設備、扶梯、固定在井架上的各種剛性罐道等，應取自重標準值的100%。2各平臺上的可變荷載，當按等效均布荷載計算時，應取標準值的50%；當按實際情況計算時，應取標準值的100%。3提升容器及物料、拉緊重錘及有關鋼絲繩的重力荷載可不計。7.2.9采用振型分解反應譜法時，鋼筋混凝土井架應取不少于9個振型，鋼井架應取不少于15個振型。7.2.109度時，井架應計算豎向地震作用，豎向地震作用效應增大系數取2.5，并應將其與水平地震作用進行組合。7.2.11鋼井架斜撐基礎的地腳螺栓應進行抗震驗算。7.3抗震構造措施7.3.1鋼筋混凝土井架的混凝土強度等級，8度時不應高于C70。7.3.2鋼筋混凝土井架柱的最小截面尺寸，應符合表7.3.2的規定。表7.3.2井架柱最小截面尺寸（mm）結構型式截面尺寸（縱向×橫向）四柱懸臂式400×600六柱斜撐式立架柱400×400斜撐柱500×3507.3.3鋼筋混凝土井架底層柱箍筋加密區長度應取柱的全高。7.3.4鋼井架主要構件的長細比，應符合下列規定：1斜撐柱、立架柱及天輪支承結構壓桿的長細比，6度7度時不應大于150，8度時不應大于120，9度時不應大于100；（fy為鋼材的屈服強度）。2斜撐及立架中的受壓腹桿，長細比不應大于150。3斜撐及立架的中的受拉腹桿，長細比不應大于250。7.3.5鋼井架主要受力構件應符合下列要求：1天輪支承結構、托罐梁、防撞梁、立架柱、斜撐柱等，鋼板最小厚度不應小于8mm。2節點板厚度不應小于8mm。7.3.6鋼井架斜撐基礎的構造應符合下列規定：1地腳螺栓應采用剛性錨板或錨梁的雙螺帽螺栓。2地腳螺栓中心距基礎邊緣的距離不應小于螺栓直徑的8倍。3底板與基礎頂面的摩擦力小于地震剪力時，斜撐柱底板下應設抗剪鍵。4鋼井架斜撐的基礎宜獨立設置。5在抗震設防烈度地震作用下，基礎底部不應存在零應力區。

本規范用詞說明1為便于在執行本規范條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的用詞：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”；2）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采用“可”。條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為:“應符合……的規定”或“應按……執行”。中華人民共和國國家標準礦山井架設計規范GB50385—201×條文說明目次1總則 302術語和符號 322.2符號 323布置與選型 333.1布置原則 333.2結構選型 333.3豎向布置 373.4平面布置 383.5輔助構件 384荷載 394.1荷載分類 394.2荷載組合 435計算 445.1一般規定 445.3基礎設計 446構造 496.1一般規定 496.2節點與連接 496.3基礎 507抗震設計 517.1一般規定 517.2抗震設計要點 517.3抗震構造措施 51

1總則1.0.1本次修訂根據近年來的工程經驗和調研成果，在總結調研應用的前提下，對井架設計的部分內容進行了補充和調整。根據國家的工程建設方針、政策，編制符合我國實際情況，安全適用、技術先進、經濟合理、確保質量的一本井架設計規范。1.0.2本條規定了規范的適用范圍，即新建、改建和擴建的礦山立井鋼結構和鋼筋混凝土結構井架。木井架過去用于小型礦井鑿井和生產，但要消耗大量的優質木材，既不防火又不耐久，現已很少使用；磚井架過去也用于小型礦井，結合井口房設計，可以節省鋼材、資金，但由于抗震性能差、對地基要求高，現也已很少使用；故本規范不包括木井架和磚井架。斜井井架在受力上、結構形式上、材料選用上都與立井井架有較大差別，一般高度也較低，故本規范不包括斜井井架。1.0.3、1.0.4井架是礦山主要提升系統中的核心構筑物，如發生破壞，則直接危及井下人員的生命；如井下發生事故，井架又是井下搶險救災的唯一通道。對于煤炭行業井架的安全等級一般為一級，抗震設防類別為乙類，對于其他行業的井架安全等級及抗震設防類別劃分可參照本行業規定執行。1.0.5對位于特殊土（如濕陷性黃土、膨脹土、軟土、凍土、人工填土等）地區的井架基礎設計等級應滿足相應特殊土地基設計的規定。1.0.6本條是根據現行國家標準《煤礦礦井建筑結構設計規范》GB50592第3.3.2條的規定，井架的火災危險性類別為丙類，耐火等級為二級擬定的。當井口房的承重構件及非承重外墻為非燃燒體時，井架結構構件可不采取防火措施。因為無防火保護層的金屬結構構件的耐火極限本身能夠達到0.25h，所以本條中給出井架結構的耐火極限不應低于0.25h。當井架封閉并與井口房聯通時，井架的防火措施應同井口房的要求一致。參考《建筑設計防火規范》GB50016關于防火墻兩側門窗洞口之間最邊緣水平距離的要求，井口房門窗洞口距離井架主要結構構件的水平距離不應小于2.0m，垂直距離不應小于1.2m。根據調查及國內外有關資料，鋼結構及鋼筋混凝土結構井架均未采取防火保護措施，也極少發生過此類事故。1.0.7根據調查，在中小型礦井中鋼筋混凝土井架使用廣泛，鋼筋混凝土井架設計、施工簡單，材料省、造價低，長期使用維修量小。平頂山十礦北風井多繩提升鋼筋混凝土井架，采用整體預制平移工藝，實際占用井口時間僅一個月，取得了與鋼井架建設速度相同的效果。潞安常村礦主井多繩提升鋼井架，采用預組裝平移工藝，大大縮短了鋼井架安裝占用井口的時間。1.0.8本規范屬專業性規范，編制力求簡明、實用、突出特點，對于通用性的部分，可查閱現行的有關標準：1《建筑地基基礎設計規范》GB50007；2《建筑結構荷載規范》GB50009；3《混凝土結構設計規范》GB50010；4《建筑抗震設計規范》GB50011；5《建筑設計防火規范》GB50016；6《鋼結構設計規范》GB50017；7《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019；8《工業建筑防腐蝕設計規范》GB50046；9《建筑物防雷設計規范》GB50057；10《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068；11《工程結構可靠度設計統一標準》GB50153；12《構筑物抗震設計規范》GB50191；13《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204；14《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205；15《煤炭工業礦井設計規范》GB50215；16《建筑抗震設防分類標準》GB50223；17《鋼結構焊接規范》GB50661；18《煤礦科技術語第5部分：提升運輸》GB/T15663.5；19《工程結構設計基本術語標準》GB/T50083；20《工程結構設計通用符號標準》GB/T50132；21《建筑地基處理技術規范》JGJ79；22《鋼結構高強度螺栓連接技術規程》JGJ82；23《建筑樁基技術規范》JGJ94；24《煤礦提升系統工程設計規范》GB/T51065。術語和符號術語和定義是標準的基本要素之一，術語和定義使用的混亂，會影響對標準的理解和實施，正確規定術語和定義可避免歧義和誤解。本規范所用術語和符號，是參照現行國家標準《煤礦科技術語第5部分：提升運輸》GB/T15663.5、《工程結構設計基本術語標準》GB/T50083和《工程結構設計通用符號標準》GB/T50132的規定編制的，對于一些沒有規定的符號，參照了國內和國外習慣用法進行編制。2.2符號2.2.1MG抗傾覆力矩取永久荷載G為下標，MQ傾覆力矩取可變荷載Q為下標。3布置與選型3.1布置原則3.1.1井架設計，應具備井筒平面布置圖、提升系統圖、進出車、卸載口等資料。如兼作鑿井用，還應具備鑿井施工方面的工藝資料。3.1.2近年來生產、鑿井兩用井架廣為應用，永久井架在鑿井前就安裝好，并用它來鑿井，這不僅節省了鑿井井架費用，而且可以縮短施工占用井口時間，加快建井速度，取得了良好的效果。鑿井、生產兩用井架已有不少成功的實例，如開灤東歡坨礦副井井架、濟寧礦二號副井井架和永夏陳四樓礦副井井架等。3.1.3井架采用平移工藝或利用生產井架鑿井時，一般都宜選用雙斜撐式井架，以減少平移時臨時支撐費用，雙斜撐式井架作為鑿井用時，可先安裝斜撐，后期再安裝永久性立架，以節省初期投資。3.2結構選型3.2.2井架按提升方式可分為單繩提升井架、多繩提升井架；按用途可分為主井井架、副井井架和混合井井架；按結構材料可分為鋼結構井架、鋼筋混凝土結構井架等。常用的井架型式見圖1～5。單斜撐式鋼井架，一般立架采用桁架結構，斜撐采用桁架或框架結構，用桁架結構可節省較多的鋼材；雙斜撐式鋼井架可有三個斜撐柱或四個斜撐柱，為了不受地基沉陷影響，立架可以吊掛在雙斜撐式井架橫梁上或支承在井頸上。開灤東歡坨礦副井鋼井架，立架懸吊在雙斜撐式鋼井架平臺梁上，而兗州鮑店礦副井雙斜撐式鋼井架，立架為獨立于井頸上的鋼筋混凝土結構；四柱懸臂式鋼筋混凝土井架，采用桁架或框架結構，也有上部封閉為筒體，下部為四柱，用井頸作為基礎，當井頸不允許承受井架荷載時，四柱可分開成八字形，座落在天然地基上，采用單獨基礎；六柱斜撐式鋼筋混凝土井架，桁架或框架結構，由于斜撐基礎座落在天然地基上，立架支承在支承框架或井頸上，設計應考慮不均勻沉降對井架產生附加應力，或者井架設計為頂部鉸接、斜撐基礎可調，消除對井架受力的不利因素。1-1單斜撐（單繩）1-2單斜撐（多繩剛接）1-3單斜撐（多繩鉸接）圖1單斜撐式鋼井架2-1雙斜撐（單繩）2-2雙斜撐（多繩剛接）2-3雙斜撐（多繩）2-4雙斜撐（多繩剛接）圖2雙斜撐式鋼井架3-1四柱3-2筒體（圓或方形）3-3筒體（井塔型）圖3四柱或筒體懸臂式鋼筋混凝土井架4-1六柱（剛接）4-2六柱（鉸接）4-3六柱（多繩剛接）圖4六柱斜撐式鋼筋混凝土井架5-1組合式（頂部鉸接）5-2組合式（側面鉸接）圖5鋼筋混凝土立架和鋼斜撐組合式井架3.2.3根據對30多座單繩和多繩提升鋼筋混凝土井架的調查，使用基本正常。京西門頭溝礦兩座鋼筋混凝土井架，據介紹是1936年所建，新中國成立后主井井架進行了加高改造，1998年調研時仍作為輔助提升井架在使用；曲仁礦區建成了多座鋼筋混凝土井架，還成功建成了我國第一座多繩提升鋼筋混凝土井架；平頂山大莊礦和云南后所大慶二號井結合井口房的設計,使井架在高度上有所突破，大莊礦主井鋼筋混凝土井架高度達到43m。江西吉安天河礦鋼筋混凝土井架、河南鶴壁四礦鋼筋混凝土井架，冬期施工，混凝土中摻入氯鹽，促使鋼筋銹蝕導致混凝土開裂，不得不進行加固處理或拆除重建，這是在調查中了解到的鋼筋混凝土井架損壞的少數例子。當井架高度大于25m時宜采用鋼井架。

3.3豎向布置3.3.1支承框架頂面至井頸頂面高度當工藝無要求時，可結合井頸平臺布置，取與井頸頂面相同或低于井頸頂面0.1～0.2m。井架總高度H應由工藝專業確定。多繩主井提升（箕斗）、多繩副井提升（罐籠）井架豎向高度分段見下圖：3.3.2立架節間高度及安裝卸載框口高度，應根據罐道結構布置的要求，防撞梁和托罐裝置位置，提升容器安裝、檢修和更換時進出立架方式來確定。節間高度可取3～5m，當立架橫梁與罐道梁合一時，節間高度，應結合工藝要求確定。罐籠井應按往井下運送長材料及大設備的要求，確定框口大小及高度；箕斗井應根據卸載位置的要求，確定框口大小及高度。提升容器的高度和寬度，確定了更換提升容器時立架底框口的尺寸，由于框口較高一般立柱采取加強措施。以往設計框口處設有安裝容器時臨時可以拆卸的支撐，此種方式受力好，若能加強管理，對拆卸構件又能及時安裝上，是很好的方法；多繩提升鋼井架參照國外設計，大多設置了鋼大門，安裝容器時打開，平時關閉，但由于長期使用變形較大，關閉困難，也起不到加強立柱的作用，所以本規范不提倡使用。3.4平面布置3.4.1提升容器的平面布置及其大小確定了立架的平面尺寸，罐道布置和防墜裝置、防過卷裝置的設置確定了立架橫梁的位置及其連接方式。立架平面尺寸不宜過小，對箕斗井架需考慮當箕斗卸載時，活動部分伸出的寬度，以防撞壞立架支撐及橫梁。峰峰九龍礦曾發生箕斗口關閉不嚴，造成提升中撞壞立架支撐橫梁的事故。3.4.2井架斜撐平面中心線宜與提升鋼繩合力作用線接近，這樣可充分發揮斜撐柱材料受壓的作用，同時也可減少井架水平位移量；但兩線夾角過小時，可能導致鋼繩合力作用線跳到斜撐平面中心線上邊，影響井架的安全使用，兩線的夾角一般不宜小于30。當井架為雙提升或多提升時，所有的鋼繩合力線均應包絡在斜撐平面中心線與立架之間，但實際單提升有兩個合力線，雙提升有四個合力線，諸合力均互不平行，其值亦不相等，由于提升上下交替，其內力值各自實時變化，故斜撐中心線難于同總合力線重合。根據實際經驗，將各自的合力群置于斜撐平面中心線與立架前柱軸線夾角之間，斜撐平面中心線位于最外邊的合力以外或與之重合（即最高一個天輪合力之外或靠近或重合），使立架受力最小。在任何情況下，均不應將合力作用線置于斜撐平面中心線之外，這樣會使立架產生拉力，結構受力不合理，在使用過程中特別是在提升機啟動或剎車時使井架產生很大的振動，故應避免采用。3.5輔助構件3.5.3鋼梯一般沿立架四周布置，也可在一側布置，當接近提升鋼繩下方時，則不應再布置梯子。4荷載4.1荷載分類4.1.1地基變形認定為永久作用是按現行國家標準《工程結構可靠度設計統一標準》的規定。4.1.2鋼井架結構自重可按下列經驗公式估算：G=αH（kN）（1）式中α——結構自重系數，對單繩提升鋼井架可取0.20～0.25；對多繩單斜撐式提升鋼井架可取0.35～0.45；對多繩雙斜撐式提升鋼井架可取0.40～0.55；設有兩臺提升機的多繩雙斜撐式提升鋼井架可取0.55～0.75，一個大直徑、一個小直徑時取小值，兩臺均為大直徑提升機的井架取大值。h——井架高度（m）；A——斷繩荷載（kN），當有兩臺提升機時取大值。各部分自重比例可采用下列數值：對于單繩提升鋼井架，天輪平臺和起重架占25%～30%、立架占35%～40%、支承框架占5%、斜撐占25%～35%；對于多繩提升鋼井架，立架占25%～35%、斜撐及天輪平臺、起重架占60%～70%、支承框架占5%。結構自重不包括設備重、鋼梯重和密閉板重。鋼井架因單繩提升和多繩提升結構形式不同，故采用不同系數，對單繩提升的22座鋼井架和多繩提升的42座鋼井架的自重統計分析，提出井架結構自重系數及井架各部分自重分配比例。本次修訂又調研了最近十年新做的65座鋼井架，根據本次調研鋼井架的自重統計分析，對于雙提升井架，考慮增加了一臺提升機，井架結構布置相對復雜，故自重系數相應增加，各部分分配比例不變。對各種設備質量標準值，應由工藝確定。鋼筋混凝土井架由于結構形式簡單，梁柱斷面單一，設計時可準確按假定斷面計算結構自重。4.1.3鋼繩最大靜張力為容器自重、載重及提升鋼繩首、尾繩以及裝置等總重；鋼繩最小靜張力為容器自重、提升鋼繩首、尾繩及裝置等總重；鋼繩罐道工作荷載為鋼繩拉緊力與鋼繩自重之和，作用在井架固定鋼繩罐道的節點上；防墜制動鋼繩工作荷載為鋼繩拉緊力與鋼繩自重及固定在井架上的緩沖裝置和緩沖繩自重的總和；鑿井工作荷載參照原西德《礦山井架和井塔設計規范》的規定，采用事故增大系數1.5，不再考慮斷繩荷載。4.1.4立井提升系統在運行過程中，起動加速、制動減速、等速運行和各種工況的緊急制動均為正常運行工況，在一些特殊事故狀態如卡罐、過卷、斷繩、跑車等為非正常運行工況或事故運行工況，而非正常工況的受力往往是非常巨大的。在提升系統設計中人們關心的問題是在什么情況下井架受力最大，如果井架能克服最大載荷，這樣即可以保證提升安全，又可以節省材料消耗。在提升機運行過程中，提升側容器突然卡住時，提升機及下放側容器因慣性仍能繼續運動，最壞的情況是：上升鋼絲繩的張力達到鋼絲繩的破斷拉力時拉斷了。這時只要同時知道下放鋼絲繩的張力，就可以按照這個數值設計提升井架。設計中可根據此模型，對提升容器在井筒不同位置卡住時的鋼絲繩張力進行動力學計算來確定井架受力。在缺乏計算數值時，對于多繩提升，斷繩荷載參照英國《礦山井架和井塔設計指南》在上升鋼繩這一端作用著鋼繩的斷繩荷載，同時在下降鋼繩另一端作用著0.33斷繩荷載；又根據唐山礦十號井鋼井架設計總結：“分析了瑞典、前蘇聯、波蘭、中國的8種取值”，選取上（下）天輪全斷繩，下（上）天輪斷繩的33%，即斷繩時作用在兩天輪上的荷載為1.33倍的斷繩荷載。斷繩荷載采用整根鋼繩的拉斷力，即為0.85倍全部鋼絲拉斷力的總和。防墜制動荷載一般僅用于單繩提升井架的設計，是指在斷繩時，容器下墜過程中，防墜器將下落的容器抓住，通過防墜器工作，作用于固定在立架頂部的防墜器支座處。國外有的國家在設計防墜器時，允許滿載人員罐籠的制動減速度小于3g。《礦用防墜器技術條件》MT355中規定：防墜器制動過程中，在最小終端載荷下，罐籠的減速度不應大于50m/s2，當罐籠提升速度超過10m/s，減速度不應大于30m/s2；在最大終端載荷下罐籠的減速度不應大于10m/s2。當最大終端載荷同最小終端載荷的比值大于3時，減速度不應小于5m/s2。因此，設計井筒裝備、罐道、罐道梁和井架時其所承受的制動載荷可按下式計算：當繩端載荷最小時：當繩端載荷最大時：防墜器制動動載荷標準值（A2k）為A2k=3.0Smax，大于罐籠繩端載荷最大時的制動載荷，可滿足防墜器制動動載要求。《煤礦提升系統工程設計規范》（GB51065）規定，防過卷采用緩沖托罐裝置時，不宜再設置木質楔形罐道。罐籠提升過卷制動減速度宜小于1gm/s2，箕斗提升過卷制動減速度宜小于2gm/s2。緩沖裝置荷載標準值，應按制動力進行設計。托罐荷載標準值是參照原西德《礦山井架和井塔設計規范》的規定,取5倍的最大靜張力。根據對最近幾年常用新型防過卷緩沖裝置的調研，調研鋼井架65座，采用鋼帶式防過卷緩沖裝置的井架52座，鋼帶式防過卷緩沖裝置占有絕大多數。井架立架設計時可參見鋼帶式防過卷緩沖裝置的立面及平面布置，見下圖：防過卷緩沖裝置立面布置圖1在井架立架立面布置圖中，緩沖托罐裝置可采用3層或3層以上鋼梁固定，使荷載分散受力。最上一層鋼梁上平面與防撞梁底面距離T1滿足小于400mm，每層鋼梁之間的距離T2、T3以2000～2500mm為宜。鋼梁的型號規格根據荷載計算確定。防過卷緩沖裝置平面布置圖2在井架立架平面布置圖中：容器邊緣與鋼梁之間的凈空間C需滿足：C-H>30mm，鋼帶式緩沖托罐裝置最小厚度尺寸H一般有140mm、158mm、194mm、215mm四種。3依據緩沖裝置制動力計算確定總制動力F，總制動力F乘以1.15倍安全系數后即為緩沖裝置傳遞給井架上的總荷載Q：Q=1.15F4總制動力計算可按下式：1）摩擦提升時：F=(∑M-Q下)a-Q上g式中：∑M——為提升系統總變為質量；a——提升加速度，罐籠提升時a<1g，箕斗提升時a<3g；g——重力加速度；Q下——為下放側容器質量；Q上——為上提側容器質量。2）纏繞提升時：F=F’+Q下a-Q上g式中：F'——為單繩提升時鋼絲繩最大靜張力。5每層鋼梁的荷載確定，單層單節點荷載分配可按下式：緩沖時受力方向向上：Q1=Q/4X40%Q2=Q/4X30%Q3=Q/4X30%托罐時受力方向向下：Q1=Q/4X40%Q2=Q/4X30%Q3=Q/4X30%4.2荷載組合4.2.1井架作為礦山提升系統中的重要建筑物，在確定其荷載效應時，應對所有可能同時出現的荷載作用加以組合，求得組合后在井架結構中的總效應。考慮井架所受荷載的變化性質，包括出現與否和不同的作用方向，組合可以多種多樣，還必須在所有可能組合中取其中最不利的一組作為設計依據。4.2.2按本規范1.0.3的規定，井架的安全等級應為一級。參照現行國家標準《工程結構可靠度設計統一標準》GB50153的規定，對持久設計狀況和短暫設計狀況，安全等級為一級的結構，結構重要性系數為1.1。4.2.4井架作為礦山提升系統中最關鍵的構筑物，其受力特點是提升過程中的偶然荷載起控制作用，斷繩、防墜制動荷載遠遠大于正常提升的工作荷載，所以對井架的設計應嚴格控制斷繩、防墜制動荷載組合下井架的計算分析，確保井架在偶然荷載事故狀態下的安全。4.2.5井架的受力狀況很復雜，在荷載效應組合的計算中，分項系數和組合值系數應根據荷載不同的變異系數和荷載的具體組合情況以及與抗力有關的分項系數的取值水平等因素確定，以使在不同設計情況下結構可靠度趨于一致。

5計算5.1一般規定5.1.1以往井架計算，大都是將其簡化為平面結構，然后進行手算，不僅費時，且計算精度差，由于近年來計算機得到普及，軟件也有很大發展，因此本規范要求，除規則框架可采用手算外，均要求用計算機采用空間分析方法進行計算。但目前尚未有專門計算井架的軟件，大多數設計院都采用結構計算通用軟件。5.1.4起重架安裝荷載、罐道梁工作荷載，由于對立架計算不起控制作用，因而可只對直接支承的構件及連接進行計算或驗算；過卷荷載、托罐荷載其能量可在支承構件中消耗，對立架也不起控制作用，因而也可只對緩沖裝置、防撞梁及托罐支承的構件及連接進行計算。5.1.7井架結構抗傾覆驗算引自《西德礦山井架和井塔設計規范》（DIN4118）中的規定“在抗傾覆計算時，所有可能導致結構傾覆的荷載均乘以1.3的系數，其它荷載均不乘系數。特殊荷載只取其50%進行荷載組合。在考慮特殊荷載組合時不計風荷載。抗傾覆計算的安全系數不得小于1.0。”5.1.9單斜撐式鋼井架，其立架由四柱組成支座鉸接很難實現，故視為剛接；雙斜撐式鋼井架立架為吊掛式時，四角罐道和安全門等各類輔助構件的安裝和聯結，也必須為滑動支座。混凝土井架的立柱和斜撐采用預制構件時，其支座宜采用鉸接。5.1.10鋼井架構件不同于普通鋼結構構件，一般應按實際模型計算確定計算長度系數。當無經驗時可按規范中規定的建議值。5.1.11以斜撐牛腿與立架頂部鉸接式的鋼井架，當斜撐安裝后初位移很大，如不控制其初位移值，將對提升工作帶來不利影響。目前控制初位移有兩種辦法：其一是將聯系鉸由立架中間向斜撐方向移動0.8m左右；其二是將立架前后立柱采用不同斷面來調正立柱受力及其剛度，以減少位移量。5.3基礎設計5.3.4井架立架一般通過支承框架座落在井頸上，斜撐基礎則位于天然地基上，因此要慎重考慮地基變形對井架帶來的不利影響。通過對鑿井井架、單斜撐式井架、雙斜撐三柱式井架、雙斜撐四柱式井架等幾個工程實例進行歸納分析。立井鑿井井架是立井井筒施工期間進行提升和懸吊施工設備而設立的可多次重復使用的井架，主體一般為鋼管拼裝組成桁架式結構。本工程為新Ⅵ型鑿井井架，天輪平臺高27.50m，井架柱底平面軸線尺寸為17.94m×17.94m，φ3.5m提升天輪共兩個，雙側提升。主要桿件編號見圖1，對不同工況組合件應力比見表1，天輪平臺位移見表2。單繩桁架式鋼井架，由立架、天輪架、斜撐三部分組成，為桁架式鋼結構。斜撐與立架通過斜桿相連，組成超靜定空間結構。立架下端落于井頸上，斜撐基礎一般為獨立基礎。本工程為某煤礦井架，天輪中心標高26.00m，天輪直徑φ2.0m，井架斜撐A、B之間的距離為14.00m，A、C之間的距離為19.15m。主要桿件編號見圖1，對不同工況組合件應力比見表1，天輪平臺位移見表2。多繩單斜撐式井架，立架部分為框架式鋼結構，上端支撐斜撐牛腿，下端作用于井筒上。斜撐為箱型梁柱組成的框架結構，斜撐柱下端與混凝土基礎鉸接連接。本工程為某井架，上天輪中心標高為30.7m，天輪直徑為φ4.5m。井架斜撐A、B之間的距離為15.00m，A、C之間的距離為12.97m。主要桿件編號見圖1，對不同工況組合件應力比見表1，上天輪平臺位移見表2。多繩雙斜撐三柱式井架是在雙斜撐四柱式井架基礎上根據受力特點優化產生的，在受力較小的非提升側采用一根支撐柱，立架一般自立于井頸上或懸掛于斜撐下。本工程某礦井架，上天輪中心標高為57.050m，天輪直徑為φ4.5m，該井架立架懸掛于斜架之下，立架底部與井頸脫開，僅約束水平方向的移動。井架斜撐A、B之間的距離為23.00m，A、C之間的距離為33.36m。主要桿件編號見圖1，對不同工況組合件應力比見表1，上天輪平臺位移見表2。多繩雙斜撐四柱式井架是一種常見及井架結構形式，分為立架和斜撐兩部分，立架自立于井頸上或懸掛于斜撐上。雙斜撐四柱式井架結構剛度大，在工作荷載作用下變形較小。為考慮不均勻沉降對這種井架的變形影響，本工程某礦井架，上天輪中心標高為39.90m，天輪直徑為φ5.5m，立架自立于井頸之上，與斜撐脫開。井架斜撐A、B之間的距離為17.00m，C、D之間的距離為17.00m。主要桿件編號見圖1，對不同工況組合件應力比見表1，上天輪平臺位移見表2。(b)(c)(d)(e)(a)鑿井井架；(b)單繩桁架式鋼井架；(c)多繩單斜撐井架；(d)多繩雙斜撐三柱式井架；(e)多繩雙斜撐四柱式井架圖1各類型井架主要桿件編號表1計算應力對比類型工況組合桿件編號=1\*GB3①號桿應力比=2\*GB3②號桿應力比=3\*GB3③號桿應力比=4\*GB3④號桿應力比鑿井井架設計包絡值0.650.650.650.65B點下沉后提升工況組合0.200.440.310.50A、B點下沉后提升工況組合0.200.680.190.63單繩桁架式井架設計包絡值0.370.350.180.15B點下沉后提升工況組合0.120.050.200.28A、B點下沉后提升工況組合0.120.120.100.20多繩單斜撐井架設計包絡值0.770.770.510.37B點下沉后提升工況組合0.270.310.350.21A、B點下沉后提升工況組合0.300.300.530.16多繩雙斜撐三柱井架設計包絡值0.990.990.42B點下沉后提升工況組合0.240.240.39A、B點下沉后提升工況組合0.240.240.39多繩雙斜撐四柱井架設計包絡值0.790.790.550.55B點下沉后提升工況組合0.380.270.400.56A、B點下沉后提升工況組合0.450.270.420.73注：沉降差為按0.001L計算的沉降差，L為斜撐基礎間距表2不均勻沉降引起的上天輪平臺偏移類型地基變形工況X方向（mm）Y方向（mm）鑿井井架B點下沉（23.0mm）21.0754.53A、B點下沉（33.4mm）57.630.00單繩桁架式井架B點下沉（14mm）8.5218.89A、B點下（19mm）23.820.00多繩單斜撐井架B點下沉（15mm）13.0626.78A、B點下沉（13.0mm）23.480.00多繩雙斜撐三柱井架B點下沉（23.0mm）21.0754.53A、B點下沉（33.4mm）57.630.00多繩雙斜撐四柱井架B點下沉（17.0mm）9.2128.27A、B點下沉（17.0mm）1.5021.50注：1.X方向為提升方向，Y方向為垂直提升方向。2.表中偏移值為產生0.001L沉降差的計算值，未考慮其他組合。從井架的內力變化規律來看，總共可以分為兩類，第一類是多次超靜定結構井架，包括鑿井井架、單繩桁架式鋼井架、多繩雙斜撐四柱式鋼井架，這類井架結構冗余度大，對變形比較敏感，構件產生的次應力大。如鑿井井架A點下沉0.001L時，工作荷載4號桿應力比接近斷繩荷載，雙斜撐四柱式鋼井架在B點下沉0.001L時4號桿應力比以已超過斷繩荷載。如果對角線兩點發生沉降，對結構更為不利。第二類是靜定結構的井架，包括多繩單斜撐式井架、多繩雙斜撐三柱式井架，從計算上看，不管是A點沉降還是A、B點共同沉降，結構產生的次應力小。井架基礎不均勻沉降會產生井架的傾斜，從而導致提升中心線的偏移。井架抵抗變形的能力可根據不均勻沉降實際變形和幾何變形的比值來確定。不均勻沉降造成天輪中心位置幾何偏移值δ可按下式近似計算：δ=Δ×H/LΔ—沉降差；H—上天輪中心高度；L—斜撐基礎之間距離。幾何變形值和斜撐基礎間不均勻沉降（A或B點）產生的實際變形值，整理于表3。表3天輪中心幾何偏移值和計算偏移值（A或B點沉降）井架類型鑿井井架（mm）單繩桁架式（mm）多繩單斜撐式（mm）多繩雙斜撐三柱式（mm）多繩雙斜撐四柱式（mm）計算值18.9218.8926.7854.5328.27幾何偏移值27.5026.0030.7057.1039.90比值0.690.730.870.950.71從表中可以看出，第一類超靜定結構鋼井架計算值與幾何偏移值的比值在0.7~0.8左右，第二類靜定結構井架為比值為0.8以上，變形接近幾何值。綜上所述，不均勻沉降對第一類是多次超靜定結構井架會產生較大的次應力，對第二類靜定結構井架，雖然次應力很小，但會產生較大的傾斜。不均勻沉降值的