潘二西风井液压滑模筑壁装置及其控制方法_

潘二西风井液压滑模筑壁装置及其控制方法
   一、概述
   立井液压滑模筑壁于1974年在潘集冻结试验井和播一主井冻结段进行工业性试验，滑升183米，取得了成功。1975年在潘一副井进行扩大试验，滑升193米，实现了滑模筑壁与井底工作面预注浆平行作业。
   近年来，在淮南、淮北、邯邢、丰沛、开滦、充州等矿区的30个井筒中推广应用，滑升超过6000米，对滑模装置、滑升工艺及控制方法进行了一系列的改进。1978年在鲍店北风井试验成功了“外滑”工艺，为滑模筑壁与掘进平行作业提供了有利条件。
   1979年在潘二西风井试验成功了滑升自控和自调平装置，基本上实现了滑模水平上升，滑模盘中心偏差进一步缩小，井壁质量更有保证。一年多来，己有十几个井筒推广了滑模自控和自调平装置，取得了良好的技术经济效果。
   为了配合进一步推广的需要，本文着重介绍潘二西风井液压滑模筑壁装置及其控制方法。
   二、滑模结构
   立井滑模筑壁是使模板沿新浇筑的混凝土井壁表面自下而上连续滑升脱模。它由专用的模板、滑模盘、滑升动力装置以及混凝土输送系统组成(见图1)。

   1.模板装置
   模板装置由模板和围圈组成。
   模板的作用是使混凝土按井筒设计内径的尺寸成型。潘二西风井采用装配式钢模板，是目前液压滑模最广泛采用的模板结构形式(见图2)。模板筒体上口大下口小，锥度为0.3~0.7%，上口外直径=井筒净直径+50毫米十模板高度x锥度。它由正常模板、连接模板和锥度模板组装而成。
   用围圈加强模板装配的刚度，以保持拼装成圆筒形的模板整体规格，并承受由模板传递的混凝土侧压力、施工冲击力以及模板倾斜时的附加水平分力。装配式固定围圈是目前最常用的结构形式(见图3)，上围圈距模板上口0.2~0.3米，下围圈距模板下口0.3~0.4米。

   2.滑模盘装置
   滑模盘是筑壁施工人员工作的场所，由上、下两个盘组成，盘距2.8米。上层盘通称操作盘，供绑扎钢筋、接长支承杆、浇灌混凝土以及测量滑模盘中心等用。下层盘通称辅助盘或控制盘，供设置液压控制系统，进行滑升调平控制、修饰混凝土井壁表面及洒水养护等使用。西风井采用辐射梁形辐条式操作盘(见图4)，该盘适用于滑模筑壁单行作业，具有受力性能好和自重小等优点。滑模筑壁与基岩掘进或工作面打钻预注浆、锚喷临时支护等平行作业时，宜采用吊盘形辐条式操作盘(如图5)，结构较简单，加工容易，拆装和调整也较方便。辅助盘选用与操作盘类似结构，由于受力小，可省去辐条部分，钢材型号可适当小些，用吊杆螺栓直接挂在提升架立柱上。为提高辅助盘的盘面刚度，中间部位也用吊杆螺栓与操作盘相连。
   3.滑升动力装置
   滑升动力装置由提升架、支承杆及液压控制系统组成。
   提升架又称顶架，是模板滑升时的主要受力构件，要求它具有足够的强度和刚度，采用槽钢组合结构(见图6)，横梁用作安装千斤顶，立柱内侧连接滑模操作盘，外侧连接模板，下部吊挂滑模辅助盘。
   支承杆又称顶杆或爬杆，它穿过千斤顶的中心孔，千斤顶沿着它向上爬升，故承受由千斤顶传递的全部施工荷载。支承杆采用丝扣连接(见图7)，支承杆的下端埋入混凝土井壁内，本身也就成了一根竖向钢筋，滑升过程中成为压杆。如采用“外滑”工艺时，支承杆吊挂在凿井吊盘的吊环上，此时它成为拉杆。
   液压控制系统由千斤顶、油泵、电磁换向阀、电液换向阀、溢流阀、分油器、油箱、压力表、管路和电气系统组成。为了使用方便，除千斤顶和连接油管外，全部元件装在一个控制箱内。具有滑升自控和自调平装置的液压控制箱己由江都建筑机械厂定型生产。

   三、滑升的控制与调整
   液压滑模的工作原理是通过操纵电液换向阀使一组千斤顶加压和回油而向_L滑升。在滑升过程中往往由于千斤顶不同步等原因引起模板倾斜、滑模盘扭转和中心偏离等问题。通常用连通管找水平和激光对中的方法来检查滑模盘盘面或模板的高差以及中心偏离情况，当发现高差或偏离超过规定限度时就要进行调整。操纵可用手控及自控。
   1.手控
   (1)滑升的控制滑升的控制是凭操作者的经验来掌握千斤顶的加压和回油时间。从液压控制系统(如图8)可以看出，加压时，电动机1带动油泵2从油箱吸入油液，变成高压油输出，经电液换向阀3、分油器5、针形阀到千斤顶4，在高压油的作用下，千斤顶沿支承杆向上爬升，当电液换向阀由进油位置转换到回油位置时，千斤顶油缸内的油在排油弹簧的作用下，经针形阀、电液换向阀回油箱。如此反复加压、回油，千斤顶带动滑模装置向上滑升。

   滑升时，通过操作控制箱面板上的开关便可对滑升进行有效的控制。
   应当指出，凭经验掌握千斤顶的加压和回油时间是有一定的误差的。如加压时间不足会造成个别千斤顶未滑完行程而降低滑升高度，回油时间不足会使个别千斤顶因油缸中的油未回净而降低下一个行程的滑升高度等。因此，手控时容易发生滑模倾斜、滑模盘扭转及中心偏离等问题，影响井壁质量和施工速度。
   (2)滑模盘的调整
   滑模盘高度调整的主要方法是关闭偏高一侧部分千斤顶，减慢滑升速度，在滑升过程中逐步将滑模盘调平。应注意同时关闭的千斤顶不应超过总数的15~20%，调整速度不宜过急，以防止产生模板的不均匀受力、变形和避免部分千斤顶负荷过重而引起支承杆弯曲等故障。
   滑模盘扭转是受扭转力矩造成的，调整的方法是，首先消除造成旋转的因素，然后在盘的对称方位的外井壁与提升架之间打上木撑，木撑朝着扭转相反方向顶着提升架，并使顶在外井壁一端高于顶在提升架立柱上的一端，这样在滑升过程中木撑对盘产生与滑模盘原扭转方向相反的旋转力矩将盘调正。这种纠扭方法操作简单，效果好，但应逐渐调整，否则会导致支承杆反向弯曲。
   滑模盘中心偏差调整的主要方法是将中心偏离方向(即井壁较薄处)的一侧抬高，使滑模盘盘面保持一定高差情况滑升，可逐步将滑模中心调至要求范围内，然后再恢复水平向上滑升。此外，还可在滑模盘中心偏离方向的一侧先浇筑混凝土，利用棍凝土的侧压力进行辅助调正。当滑模盘中心偏离较大时，可将模板滑空后在偏离方向打顶撑进行纠偏，但应注意纠偏不要过急，以免井壁出现“死弯”或拉裂棍凝土表面。
   2.自控
   针对手控存在的主要问题，在潘二西风井试验成功了对千斤顶加压和回油时间的自控，每次滑升高度或滑升次数的自控，滑模盘高差的自控以及定时报警系统。
   (1)千斤顶加压和回油时间的自控
   千斤顶加压和回油时间自控的电气系统如图9所示，其原理是确保千斤顶的加压和回油时间，使千斤顶滑完应有的行程和回净油缸中的油液，并保证在回油阶段停止滑升。
   加压和回油时间可事前通过实测确定。
   加压时间，即向千斤顶供油时间，从开始供油至压力表指针稳定在调定数值上所需的时间加上3一5秒的时间余量，作为加压时间继电器的调定值。回油时间为开始回油至回油视孔中看到油流中出现气泡的时间加上3一5秒的时间余量。根据实测，潘二西风井液压滑模装置采用24台HQ一30型千斤顶的加压时间为15秒，回油时间定为10秒。

   上式中减去专回油时间的目的是使停滑动作发生在最后一次回油阶段的中间，各时间继电器计时误差在不大于专回油时间的情况下，不致影响滑升次数的准确性。
   (3)滑模盘高差的自控
   滑模盘高差的控制是使滑模盘在限定高差条件下向上滑升，这样可以大大地减少滑模盘扭转和中心偏离。潘二西风井采用滑模盘高差自控和手控两用系统，它由浮子继电器、连通管路、水箱以及电气系统组成见图10)。
   采用自动调平时，转换开关3HK转至单数接点接通位置，即3HK，、3HK3……3HK，。
   接通。当滑模盘处于水平位置时，浮子杆上的圆盘处于上下两接点之间，中间继电器lzJ.二szJ均未接通。常开接点保持开路，相应的电磁换向阀IZF.4•SZF失电，此时油路通。全部千斤顶投入运行。各中间继电器常闭接点保持闭合，油路通，指示灯IPD。、ZPDZ…SPDZ均亮。当滑模盘出现高差时，如浮子继电器IFJ所在的位置逐渐变高时，其水杯中的液面随之降低，最后把常开接点闭合。
   此时在电源202一3HKI一常闭浮子接点一常开浮子接点一中间继电器IZJ一电源201的回路中，中间继电器IZJ得电吸合并自保。其常开接点lzJ:闭合，电磁换向阀lzF得电换向，切断油路，它所控制的4个千斤顶停止滑升，常开接点IZJ3闭合，油路断，指示灯亮。常闭接点lzJ4断开，油路通，指示灯灭。在滑升中，IFJ所处的位置因千斤顶不工作而逐渐降低，水杯中液面上升，浮子杆圆盘随之上升，浮子继电器常开接点恢复常开，但由于lzJ，接点继电器自保，系统状态保持不变。水位继续上升，最后浮子杆圆盘会顶开上部的常闭接点，中间继电器失电复位。电磁换向阀跟着失电换向，油路接通，千斤顶重新投入工作。信号系统也改为油路通的指示。这时IFJ处的位置略低，起到矫枉过正、减少动作次数的目的。
   采用手动调平时，可将转换开关3HK转到禺数接点接通的位置，即冶HKZ、3HK3…3HKI。接通。通过手动开关!ISK、…SSK控制电磁换向阀换向达到调整盘面水平的目的。
   手动调整盘面水平时，应经常检查盘面水平情况，盘面高差应控制在60毫米以内，以免高差过大造成模板变形。此外，当滑模盘中心偏差大到需要调整时，亦可将自动暂时改为手动，利用盘面高差法调整中心，待中心调正后立即恢复自动。
   实践表明，潘二西风井采用的滑模盘高差的自动和手动两用系统，方法简单可靠，效果良好。全井共滑升304米，滑模盘高差始终控制在30毫米以内，克服了支承杆弯曲、滑模盘扭转、卡模板及模板变形等问题。中心偏差缩小至13.3毫米以内。但应指出，在使用浮子继电器(图11)，控制滑模盘高度时要注意以一「几点:
   ①连通管路初次加水时，要将管路内的气泡放尽，否则水杯内将出现虚假水位。
   ②滑模盘面处在水平状态时，浮子杆的动作圆盘应处于中部偏上位置。即圆盘距上接点与距下接点的距离之比取2/3为宜。水位过低会造成始终有一部分千斤顶处于不工作状态，水位过高则会造成动作灵敏度降低。
   ③浮子接点处最好镀银。每天检查一次接点的通、断接触是否良好，发现问题及时处理。
   (选)定时报警
   如图10所示，在时间继电器4SJ回路中，有中间继电器IJC的一组常闭接点IJC滑升时IJC有电，IJC。断开。停滑时IJC失电，接点IJc。闭合，时间继电器得电计时。
   定时(一般ISJ定时为1小时)完毕，常开接点4SJ闭合，铃响提醒及时滑升。如4SJ定时未到就开始滑升，则因IJC。断开而自动返回，直到停滑后又开始计时。

四、小结
液压滑模筑壁是立井筑壁工艺的重大改革，是提高混凝土和钢筋混凝土井壁质量和施工机械化程度的有效方法之一。近年来液压滑模筑壁技术发展很快，不仅适用于筑壁单行作业，也适用于筑壁与掘进等平行作业，既可进行“内滑”，也可进行“外滑”。特别是滑模自动和手动调平装置使用成功以后，井壁质量得到进一步提高，中心偏差值能够控制在质量标准要求范围以内。实践表明，液压滑模筑壁较传统筑壁工艺，提高了机械化程度，加快施工速度，质量好，效率高，降低工程费用，技术经济效果显著。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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