铁路设备不仅是固定资产的重要组成部分,也是一个技术装备水平的...
叶劲兵
[摘 要]矿井大型固定设备运行使用时间较长，某些老式矿井的大型固定设备使用时间更在十年以上。由于其安装特点及地质水文因素影响，设备安装基础在后期会出现不规则下沉，对设备的运行存在严重威胁。因此，对于矿井大型固定设备基础状态的定期检测及对基础不规则沉降的研究治理有着其必要性。本文以临涣煤矿西风井通风机为例，对其基础状态检测及沉降的治理方法进行研究，对于保障同类矿井大型设备的安全运行有着很好的借鉴意义。
[关键词]矿井、大型固定设备、不规则沉降、基础治理
中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0010-01
1、背景
淮北矿业集团公司临涣煤矿井下西部采区供风主要由地面西风井通风机负责，西风井通风机房原设计安装K4-73-02N0.28F型离心式通风机两台。近几年设备故障发生率较高，对矿井的通风安全有着严重的威胁。在设备故障处理过程中，发现通风机各点基础标高与历史数据对比，有着明显的变化。监测点布置见图1。
通过监测结果显示，在三年的监测期间，西风井风机安装基础有下沉现象，下沉量为4mm左右（考虑仪器误差），且电机侧相对于风机侧沉降量偏大，不均匀沉降量达1mm。
2、基础治理方案研究计算
（1）、原基础地基承载力验算
参数：原基础底面积=12.9×2.97=38.313m2，原基础平均高度=3.2+1.2=4.4m，基础埋深=3.2m。
a、上部结构传至基础底面的竖向力：=300kN；
b、基础自重：==24.2kN/m3×38.313m2×4.4m=4080kN；
c、基础底面处的平均压力值：=113kPa；
d、修正后的地基承载力特征值：
式中：——地基承载力特征值，根据西风井通风机原始基础设计说明，取200kPa；、——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，分别取0.3、1.5；——基础底面以下土的重度，根据工程经验取19.5kN/m3；——基础底面宽度，取3m；——基础底面以上土的加权平均重度，本次计算中基础底面以上无土，取0；——基础埋置深度，取3.2m。
经计算得：=200kPa。
e、判定原基础底面积能否满足要求：，故满足要求。
（2）、原基础地基沉降计算
采用分层总和法计算地基最终沉降量，计算步骤如下：
a、计算基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线；
b、确定地基沉降计算深度，取附加应力与自重应力比值为20%处；
c、确定沉降计算深度范围内的分层截面：①不同土层的分界面；②每一分层厚度不大于基础宽度0.4倍；
d、计算各分层沉降量。根据自重应力和附加应力分布曲线确定各分层的自重应力平均值和附加应力平均值，再根据和，分别由e-p压缩曲线确定初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比，然后计算各分层沉降量。
e、计算基础最终沉降量。
本次计算中根据工程地质类比和地区经验，确定砂质粘土和粉砂的e-p曲线，分别如图2和图3所示。计算原基础最终沉降量為42.6mm。
（3）、扩大基底面积后地基沉降计算
计算方法同前。根据基础底面加宽宽度，计算4种工况。
工况1：基础各边加宽0.5m，=97.6kPa，地基最终沉降量33.2mm。
工况2：基础各边加宽1.0m，=92.4kPa，地基最终沉降量29.9mm。
工况3：基础各边加宽1.5m，=87.3kPa，地基最终沉降量25.8mm。
工况4：基础各边加宽2.0m，=86.8kPa，地基最终沉降量25.8mm。
由此可见，基础边长扩大1.5m与2.0m其沉降量相同，表明基础边长在扩大1.5m后对沉降量的影响不大，因此可通过扩大原风机基础与地表土接触面积的方法将风机基础各边加宽1.5米，即可有效增加基础承载力，满足设备运行要求。
（4）、扩大基础施工方法
a、根据风机基础图，需要加大基础的有三面，风机风道侧不需要加固，先挖开一侧的基础，挖深3200mm。
b、在原有基础上安装树脂锚杆，间隔500mm，锚杆长度2700mm，外露1500mm。
c、加宽部分用混凝土浇注。
d、加宽部分凝固后再挖另一侧基础，施工方法同上。
施工过程中必须分段分时进行以防止整体加固对风机现有基础的破坏，同时保证在较短的时间内完成施工，否则造成风机现有基础产生不均衡沉降（图4）。
3、结语
我国很多煤矿开采时间均在二十年以上，所使用的大型固定设备均存在设备使用时间长，基础状态变化的现象。通过对固定设备安装基础状态的分析研究，可及时消除设备运行存在的潜在隐患，有效降低煤矿恶性事故发生率。
参考文献
[1] 腾延京、黄熙龄、王曙光等.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.北京：中国建筑出版社，2012.
[2] 李纪.矿山设备性能测定与状态诊断技术.北京：煤炭工业出版社，1996.endprint
