СД.Ф.7.5 Строительство горных предприятий (новое окно)
реклама
1 АННОТАЦИЯ «Строительство технологической горных предприятий» дисциплиной, отражающей является учебной специфику отрасли добывающей промышленности, включена в цикл специальных дисциплин. УМК по предназначен дисциплине студентам, «Строительство обучающихся по горных предприятий» специальности 080502.65 «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)» высшего профессионального образования очной и заочной форм обучения. Включает в себя рабочую учебную программу, краткий конспект лекций, контрольноизмерительные материалы, список литературы. Также в УМКД помещены материалы для самостоятельной работы студентов. Данная учебная дисциплина раскрывает вопросы производства горнокапитальных работ, возведения зданий и инженерных сооружений технологического комплекса на поверхности шахт и рудников, предприятий по первичной переработке добытых полезных ископаемых, а также вопросы по модернизации и реконструкции существующего производства. 2 СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)ERROR! BOOK КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ ____________________________________ 14 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ____________________________________ 104 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ____________ 106 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ __________________________________ 119 ГЛОССАРИЙ ____________________________________________ 122 3 4 1. Рабочая программа пересмотрена на заседании СФ: Протокол от « » 20 Председатель СФ _______________ (подпись) г. № ________________________ (И.О.Фамилия) 2. Рабочая программа пересмотрена на заседании СФ: Протокол от « » 20 Председатель СФ _______________ (подпись) г. № ________________________ (И.О.Фамилия) 5 Аннотация Начальным процессом разработки любого месторождения полезных ископаемых является строительство предприятий по их добыче и первичной переработке. Строительство горных предприятий включает в себя решение вопросов разведки полезных ископаемых, все стадии разработки проекта, выбор площадки для строительства, организацию и производство строительных и монтажных работ с разбивкой по этапам строительства. Данная учебная дисциплина раскрывает вопросы производства горнокапитальных работ, возведения зданий и инженерных сооружений технологического комплекса на поверхности шахт и рудников, предприятий по первичной переработке добытых полезных ископаемых, а также вопросы по модернизации и реконструкции существующего производства. Дисциплина «Строительство горных предприятий» входит в блок общепрофессиональных стандарта высшего инженерных дисциплин профессионального Государственного образования и является неотъемлемой составляющей учебного плана для студентов очной формы обучения специальности «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)». 1 Цели и задачи дисциплины Дисциплина «Строительство горных предприятий» направлена на изучение организации строительных и монтажных работ при возведении новых горнодобывающих предприятий, модернизации и реконструкции существующих. Большое внимание в дисциплине уделяется особенностям строительства зданий и сооружений в зоне ведения открытых и подземных горных работ, безопасной архитектурно-планировочным глубине и подработки конструктивным горного массива, мероприятиям при проектировании и строительстве зданий и сооружений в зонах подработки земной поверхности. 6 Главной целью изучения дисциплины студентами специальности «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)» является получение знаний по основам проектирования и строительства горных предприятий. Задачи изучения дисциплины: овладение строительной терминологией и комплексом понятий, формирующих представление студентов о проектировании, строительстве, модернизации и реконструкции горных предприятий; изучение правил выбора площадки для строительства, планировки территории предприятий, размещения предприятий строительной индустрии; овладение правилами организации строительства (ПОС) и правилами организации строительно-монтажных работ (ПОР). 2 Начальные требования к освоению дисциплины Курс «Строительство горных предприятий» базируется на знаниях в области естественных наук. Среди них важнейшее место занимают математика, физика, инженерная графика и т.д. Качественное освоение курса невозможно без изучения базовых дисциплин. Это «Основы горного дела», «Технология, механизация и автоматизация горного производства», «Разрушение горных пород взрывом», «Технология обогащения руд», «Организация производства на предприятиях отрасли», «Материаловедение». 3 Требования к уровню освоения содержания дисциплины Реализация программы курса должна обеспечить формирование у студентов основ профессиональных знаний в области организации и проведении работ по проектированию, строительству, модернизации и реконструкции предприятий горнодобывающей промышленности. После изучения курса «Строительство горных предприятий» студенты должны знать 7 требования нормативно-технической документации, техники безопасности и охраны окружающей среды; правила выбора площадки под строительство и способы его планировки; основы проектирования и строительства горных предприятий; основы организации и производства строительных и монтажных работ с разбивкой по этапам строительства; технологию производства горно-капитальных работ, возведения зданий и инженерных сооружений технологического комплекса на поверхности шахт и рудников; особенности строительства зданий и сооружений в зоне мульды сдвижения и безопасную глубину подработки горного массива; архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия при проектировании и строительстве зданий и сооружений в зонах подработки поверхности и способы их охраны. владеть инженерно-строительной терминологией. 4 Объем дисциплины и виды учебной работы Всего часов 98 Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Лекции Всего самостоятельная работа в том числе: индивидуальное домашнее задание ИДЗ / контрольная работа Распределение по семестрам/курсам 14/10 84/88 7/4 10/20 (1 работа) Вид итогового контроля зачет 5 Тематическое планирование изучения содержания дисциплины № п/п 1 2 Кол-во часов Разделы программы, темы Введение Тема 1 Основы проектирования предприятий горной промышленности 8 Лц 1/1 СРС 2/1 Контроль 3 4 5 6 7 Документы, регламентирующие проектирование горных предприятий Объекты проектирования и виды проектной документации Выбор площадки для строительства Технико-экономическое обоснование (ТОЭ) проектирования и строительства горных предприятий Задание на проектирование Тема 2 Организация проектирования горных предприятий. Состав проектной документации Стадии технологического проектирования Проект шахты Технические условия на проектирование Рабочая документация Проекты организации строительства горных предприятий (ПОС) Проекты производства работ (ППР) Схема последовательности работ при строительстве шахт Организация строительства шахт и рудников Тема 3 Строительство зданий и инженерных сооружений на поверхности шахт и рудников Технологический комплекс на поверхности шахт и рудников Сооружение для обогащения и сортировки полезных ископаемых Погрузочные, складские и породоотвальные сооружения Вентиляторные и калориферные установки, энергоснабжение, ремонтно-складское хозяйство Тема 4 Генеральный план поверхности, вертикальная планировка и внешний транспорт шахты (рудника) Общие принципы построения генерального плана и выбора внешнего транспорта Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника) Планировка и осушение поверхности шахты (рудника) Тема 5 Компоновка и конструктивное решение зданий и сооружений на сблокированной поверхности шахт и рудников Секционный принцип компоновки блоков зданий для разных условий и при различной производительности шахт и рудников Компоновка и конструктивные решения блока зданий главного ствола шахты (рудника) Компоновка и конструктивные решения блока зданий вспомогательного ствола шахты (рудника) Архитектурные и компоновочные решения при строительстве административно-бытового корпуса (АБК) шахты (рудника) Тема 6 Конструктивное решение отдельно стоящих зданий и сооружений шахтной поверхности Конструкции шахтных копров. Особенности их возведения Конструкции и герметизация надшахтных зданий 9 2/2 2/2 1/2 1/2 2/2 1/2 1/1 1/2 1/2 1/1 2/2 1/2 2/2 1/0,5 2/2 2/0,5 2/2 2/3 2/3 4/2 2/2 1/1 2/2 2/4 2/2 1/0,5 2/1 1/0,5 2/1 4/2 1/1 2/1 1/1 2/1 тест 8 Бункера и пункты безбункерной погрузки угля 1/1 Конструкция главного корпуса обогатительной фабрики Строительство шахтных котельных Эстакады и галереи шахт 0,5/0,5 Колейные и канатные дороги на отвалы породы 0,5/0,5 Водоснабжение, канализация, отопление и вентиляция 1/1 шахт и рудников Тема 7 Строительство зданий и сооружений над 2/1 горными выработками Мульда сдвижения и деформации поверхности земли в ее пределах Безопасная глубина подработки и методы охраны зданий и сооружений Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, назначаемые при проектировании зданий и сооружений в зонах подработки поверхности Охрана существующих зданий и сооружений, построенных на подрабатываемых участках Индивидуальное домашнее задание / контрольная работа Всего 14/10 2/1 2/1 2/1 2/1 2/1 2/1 2/2 2/2 3/2 3/3 тест 10/20 84/88 6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины Основная литература 1. Емельянов Б. И. Проектирование горных предприятий : учебное пособие / Б. И. Емельянов, В. Н. Макишин. – Владивосток : ДВГТУ, 2007. 2. Шахтное и подземное строительство : учебник для вузов : в 2 т. / Б. А. Картозия, Б. И. Федунец, М. Н. Шуплик. –3-е изд., перераб. и доп. – М. : МГГУ, 2003. 3. Шестаков В. А. Проектирование горных предприятий : учебник для вузов / В. А. Шестаков. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : МГГУ, 2003. Дополнительная и справочная 1. Гузеев, А. Г. Проектирование и строительство горных предприятий / А. Г. Гузеев. – М. : Недра, 1987. 2. Докукин О. С. Строительство шахт и рудников : справочник / О. С. Докукин. – М. : Недра, 1991. 3. Картозия, Б. А. Шахтное и подземное строительство : Т. 1, 2. / Б. А. Картозия. – М. : Недра, 2003. 10 4. Плаксин Я. Г. Основы строительного дела и горноинженерные сооружения / Я. Г. Плаксин. – М. : Недра, 1983. 5. Покровский Н. М. Технология строительства подземных сооружений и шахт / Н. М. Покровский. – М. : Недра, 1982. 6. Сергеев В. И. Строительство горных предприятий / В. И. Сергеев. – М. : Недра, 1981. 7. Шестаков В. А. Проектирование горных предприятий / В. А. Шестаков. – М. : Недра, 2003. Информационные ресурсы 1. Порцевский А.К., Катков Г.А. Проектирование горных предприятий: Учебное пособие. - М.: МГОУ, 2004. - 105 с. – Режим доступа : http://window.edu.ru/resource/774/36774 2. Григорьев А.А. Маркшейдерские работы при строительстве технологического комплекса на шахтной поверхности: Учебное пособие. Владивосток: ДВГТУ, 2006. 89 - с. – Режим доступа : http://window.edu.ru/resource/334/38334 3. Горная энциклопедия. Аа-лава – Яшма [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.mining-enc.ru/g/gornoe-delo 7 Перечень типовых вопросов для итогового контроля 1. Документы, регламентирующие проектирование горных предприятий. 2. Объекты проектирования и виды проектной документации. 3. Выбор площадки для строительства. 4. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проектирования и строительства горных предприятий. 5. Задание на проектирование. 6. Стадии технологического проектирования. 7. Проект шахты. Основные стадии проектирования. 8. Технические условия (ТУ) на проектирование. 11 9. Рабочая документация. Порядок разработки и согласования документации. 10. Проекты организации строительства горных предприятий (ПОС). 11. Проекты производства работ (ППР). 12. Схемы последовательности работ при строительстве шахт. 13. Организация строительства шахт и рудников. 14. Технологический комплекс на поверхности шахт и рудников. 15. Сооружения для обогащения и сортировки полезных ископаемых. 16. Погрузочные, складские и породоотвальные сооружения. 17. Вентиляторные и калориферные установки, энергоснабжение, ремонтно-складское хозяйство. 18. Общие принципы построения генерального плана и выбора внешнего транспорта. 19. Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути. 20. Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника). 21. Планировка и осушение поверхности шахты. 22. Секционный принцип компоновки блоков зданий для разных условий при различной производительности шахт и рудников. 23. Компоновка и конструктивные решения блока зданий главного ствола шахты (рудника). 24. Компоновка и конструктивные решения блока зданий вспомогательного ствола шахты (рудника). 25. Архитектурные и компоновочные решения при строительстве административно-бытового корпуса (АБК) шахты. 26. Конструкции шахтных копров. Особенности их возведения. 27. Конструкции и герметизация надшахтных зданий. 28. Бункера и пункты безбункерной погрузки угля. 29. Конструкция главного корпуса обогатительной фабрики. 30. Строительство шахтных котельных. 12 31. Эстакады и галереи шахт (рудников). 32. Колейные и канатные дороги на отвалы породы. 33. Водоснабжение, канализация, отопление и вентиляция шахт и рудников. 34. Мульда сдвижения и деформации поверхности земли в ее пределах. 35. Безопасная глубина подработки и методы охраны зданий и сооружений. 36. Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, назначаемые при проектировании зданий и сооружений в зонах подработки поверхности. 37. Охрана существующих зданий и сооружений, построенных на подрабатываемых участках. 13 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Строительство горных предприятий» 080502.65 Экономика и управление на предприятии (по отраслям) г. Дальнегорск 2012 14 ВВЕДЕНИЕ Современное горное предприятие представляет собой сложный комплекс наземных зданий и сооружений и системы горных выработок. В настоящем курсе рассматриваются основы строительства промышленных зданий и сооружений шахтной поверхности. Строительство разработанным горных проектам. специализированными предприятий В нашей проектными производится стране по детально проектирование организациями. ведется Проектирование промышленных предприятий, зданий и сооружений выполняется в 2 стадии. При этом разрабатывается проектное задание, а на его основе и после его утверждения – рабочие чертежи. С разрешения инстанции, утверждающей задание на проектирование, при проектировании несложных объектов допускается разработка проектов в одну стадию. Проектное задание промышленного предприятия, здания и сооружения разрабатывается с целью: выявить и установить основные проектные решения, обеспечивающие возможность наиболее эффективного использования трудовых, материальных и финансовых ресурсов как в строительстве, так и при эксплуатации проектируемого объекта, а также возможность осуществления строительства в намеченные сроки; определить общую сметную стоимость строительства и основные технико-экономические показатели проектируемого объекта. Рабочие чертежи разрабатываются в составе в составе и в объеме, необходимом для осуществления по ним строительных и монтажных работ индустриальными методами. До составления проектов отдельных горных предприятий выявляются путем проведения геологоразведочных работ геологические запасы полезных ископаемых каждого нового месторождения. Часть этих запасов безвозвратно остается в недрах как неизбежные потери при разработке, а 15 также в виде неразрабатываемых участков (целиков), оставляемых для сохранения от разрушения зданий, сооружений, водоемов или по соображениям безопасного ведения работ. Порядок и способы разработки остающихся, за исключением этих потерь, промышленных запасов полезных ископаемых (ПИ) устанавливаются проектом перспективного освоения месторождения. В проекте разрабатывается: варианты вскрытия и разбивки месторождения на отдельные шахтные поля; сроки ввода в эксплуатацию отдельных шахт, рудников, обогатительных фабрик и т.д.; развитие сети подъездных железных и автодорог; обеспечение предприятий водой и электроэнергией для технических, противопожарных и хозяйственно-питьевых потребностей; схемы размещения поселков для персонала, занятого на строительстве и эксплуатации предприятий; объемы капитальных затрат и организация работ по освоению месторождения. На основе производится перспективного выбор площадок проекта и освоения разрабатываются месторождения проекты горных предприятий и связанных с ними поселков. Производится взаимоувязка с объектами местной инфраструктуры. При выборе площадок учитывается устройство и стоимость подъездных железнодорожных путей и автодорог, гидрогеологическая характеристика и рельеф промышленной площадки. При этом проводятся необходимые изыскания, исследования и испытания с тем, чтобы выбранная площадка допускала строительство горнотехнических сооружений, не прибегая к устройству дорогостоящих искусственных оснований. Площадка должна иметь относительно равную поверхность с достаточным уклоном для отвода атмосферных, производственных и 16 канализационных вод, и чтобы объем земельных работ по планировке площадки был минимальным. Размеры площадки, находящейся над горными выработками, должны быть предельно сжатыми, чтобы сократить величину охранных целиков полезных ископаемых подгорными сооружениями. Участок для отвалов пустой породы должен располагаться за пределами территории предприятия и населенного пункта. РАЗДЕЛ 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Тема 1 Основы проектирования предприятий горной промышленности 1.1 Документы, регламентирующие проектирование горных предприятий Горнодобывающие предприятия строятся и реконструируются только на основании утвержденных проектов. Порядок проектирования, содержание и объем проектов и смет, а также порядок строительства обычно принимается потребностями в соответствии промышленных с Постановлениями корпораций и правительства, финансовых групп, инструкциями по составлению проектов и смет, стандартами, строительными нормами и правилами. В 1961 г. был установлен порядок проектирования в 3 стадии (проектное задание, технический проект и рабочие чертежи) на основе задания на проектирование. Было принято, что до начала строительства, кроме проекта, должна быть создана строительная база, обеспечен подвод воды, электроэнергии, построены дороги, сделан отвод подземных вод и т.д. Проектные работы осуществляются по хоздоговорам с заказчиками. Заказчики выдают исходные данные для проектирования, в частности по технологии и технологическому оборудованию. В проекте строительства и эксплуатации горного предприятия должны предусматривать меры безопасности и здоровья не только работников этих предприятий, но и 17 населения в зоне влияния горных пород, а также применение машин. Оборудования, материалов, обеспечивающих выполнение требований безопасности и санитарных норм. При проектировании горных предприятий должны учитываться решения, принимаемые в проектах районной планировки, в схеме генеральных планов групп предприятий других отраслей и планах застройки и планировки городов и рабочих поселков. При выполнении проектных работ проектанты руководствуются законами Российской Федерации, Постановлениями министерств и ведомств, строительными нормами и правилами (СНиП), а также другой всевозможной нормативной документацией. Одним из основных законов, регулирующих пользование недрами государства, является Закон РФ «О недрах», вступивший в силу в 1992 г. в соответствии с ним, в зависимости от направления их использования, недра предоставляются на разные сроки: от 5 лет – для геологического изучения, до 20 лет (с возможным продлением этого срока) – для разработки месторождения и в целях, не связанных с добычей, и до 25 лет – при совмещении разных видов использования. Другим, не менее важным для проектирования и эксплуатации горных предприятий, является «Земельный кодекс», по которому пользователи недрами обязаны получать, использовать, нарушать земельные отводы на платной основе и восстанавливать их за свой счет. Одним из важнейших законов, которым проектировщики и эксплуатационники обязаны руководствоваться, является закон «Об охране окружающей среды». В нем установлены нормы и правила рационального природопользования и охраны окружающей среды. Кроме законов, при проектировании горных предприятий нужно руководствоваться нормами и правилами государственного надзора. Любой объект строительства, реконструкции, расширения или технического перевооружения должен соответствовать требованиям государственных федеральных документов (стандартов, СНиПов, сводов правил по проектированию и строительству, сметных нормативов и правил органов 18 государственного горного надзора), отраслевых нормативных документов (это отраслевые стандарты, нормы технологического проектирования и других). Особое внимание уделяется соблюдению ГОСТов, СПДС (системы проектной документации для строительства), ЕСКД (Единой системы конструкторской документации), а также правил безопасности и правил технической эксплуатации. При этом требуется обеспечить безопасное ведение горных работ при строительстве и эксплуатации предприятий, работы всего оборудования по подъему горной массы, водоотливу, вентиляции, транспорту, безопасной работы в случае аварий, пожаров, горных ударов и т.д. При проектировании должны использоваться общероссийские и территориальные каталоги типовых строительных конструкций и изделий, каталоги специализированного строительства, межотраслевые нормативные материалы. Проектная организация, выполняющая проект горного предприятия, должна иметь лицензию на этот вид деятельности. 1.2 Объекты проектирования и виды проектной документации Составление проектной документации осуществляется для разных стадий освоения месторождений полезных ископаемых, для оценки целесообразности стадий разведочных работ, для строительства новых предприятий, а также для реконструкции, расширения и технического перевооружения действующих предприятий. Перед работами по проектированию на месторождении выполняется технико-экономическое обоснование на разведку месторождения, а также на целесообразность продолжения разведки и обоснование временных кондиций на руду. Затем выполняется технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности строительства нового предприятия или реконструкции, расширения или технического перевооружения. Затем горнодобывающее министерство утверждает задание на проектирование 19 предприятия. Задание обычно подготавливает проектная организация. После утверждения этого задания проектная организация выполняет проекты горного отвода и земельного отвода для привязки проектируемого объекта. Затем проектная организация выполняет либо рабочий проект, либо проект и рабочую документацию на строительство нового предприятия, либо на реконструкцию, расширение или техническое перевооружение. Другими видами проектной документации являются паспорт проекта, сметная документация, проект организации строительства. На многих предприятиях выполняется большое количество локальных проектов, иногда для каждого вновь отрабатываемого блока. Проектные работы крупных объектов выполняют головные институты, которые имеются в каждой отрасли и подотрасли промышленности. Проектные институты разрабатывают типовые проекты, выбирают для повторного использования экономичные индивидуальные проекты. Проектная организация, выполнив обоснование и расчет, согласовывает с соответствующими организациями намечаемые решения по выбору площадки (место разработки и размер площадки для строительства), производственному и хозяйственному кооперированию, возможности использования местных трудовых и материальных ресурсов, прокладке новых трасс, внеплощадочных коммуникаций, мест присоединения к существующим транспортным комплексам, источникам и трассам сетей тепло-, электро-, газо-, водоснабжения, связи, а также мест спуска сточных вод, их очистке, мероприятий по охране окружающей природной среды, приведению земельного участка в состояние, пригодное для использования по назначению. Осуществляется также согласование условий и места присоединения ж/д путей предприятия к ж/д путям МПС, а также систем транспорта к речным и морским портам и системам нефте- и газопроводов. 1.3 Выбор площадки для строительства Для выбора площадки создается комиссия, в которую входят представители заказчика проекта, 20 проектной организации – генпроектировщика, территориальной проектной строительной организации, субподрядчика (проектной и изыскательской организации), административного органа, министерства – подрядчика или, по его поручению, строительной организации, государственного надзора, штабов военных округов и штабов гражданской обороны и других заинтересованных организаций. Акт о выборе площадки для строительства утверждается в установленном порядке и является документом о согласовании принятых решений и условий на присоединение предприятий к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям, а также намеченных мероприятий по охране окружающей природной среды. Эти согласования необходимо осуществлять и при регистрации, если последняя предусматривает соответствующие изменения. Сроки действия акта не должны быть больше предусмотренных нормами сроков проектирования и строительства объекта. Ходатайство о предоставлении земельного участка для строительства предприятия и предусмотренном его отводе возбуждается земельным заказчиком законодательством и в порядке, требованиями административного органа, на территории которого намечается данное строительство. 1.4 Технико-экономическое обоснование проектирования и строительства горных предприятий Решения о проектировании и строительстве предприятий зданий и сооружений принимаются на основе ТЭО или технико-экономических расчетов (ТЭР). ТЭО – это предпроектный документ, уточняющий и подтверждающий экономическую целесообразность и хозяйственную необходимость проектирования и строительства указанных объектов. В ТЭО (или ТЭР) определяют основные технико-экономические показатели и стоимость строительства (реконструкции) предприятий. 21 Сметная стоимость строительства не должна превышать их стоимости, определенный в ТЭО или ТЭР. ТЭО состоит из следующих разделов: исходные положения; обоснование потребности в продукции предприятия и его проектной мощности; обеспечение предприятия материалами, эл/энергией, топливом, водой; основные предприятия; технологические экономика и строительные строительства и решения, состав производства. ТЭО разрабатываются, как правило, генеральной проектной организацией. 1.5 Задание на проектирование Заданием на проектирование горнодобывающего предприятия называют договорный документ заказчика с генеральной проектной организацией, составленный на основе ТОЭ и содержащий исходные данные для проектирования, ориентированные капиталовложения и требуемые техникоэкономические показатели работы предприятия. Задание на проектирование составляется заказчиком проекта в соответствии с техническими и технологическими решениями и технико-экономическими показателями, принятыми ТОЭ и утвержденном порядке. Задание на проектирование содержит: наименование предприятия; основание для проектирования; вид строительства (новое, расширение, реконструкция); район, пункт и площадку для строительства; качество полезных ископаемых (ПИ); утвержденные промышленные запасы ПИ; мощность предприятия в целом и его первой очереди; режим работы предприятия; решения о производственном и хозяйственном кооперировании; данные о потребителях ПИ; требования по защите окружающей среды; 22 данные для проектирования объектов жилищного и культурнобытового строительства; основные технико-экономические показатели предприятия, а при строительстве по очередям – первой очереди; намечаемые нормативные осуществления и ввода сроки строительства, мощностей очередями порядок и его пусковыми комплексами; стадийность проектирования; наименование генеральной проектной и генеральной подрядной строительных организаций; наличие всех видов согласований. Вместе с заданием на проектирование заказчик выдает проектантам: утвержденный акт о выборе площадки для строительства; архитектурно-планировочное задание, составленное исполкомами местной власти; строительный паспорт участка, содержащий основные технические данные по выбранному земельному участку; ТУ на присоединение проектируемого предприятия к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям; материалы по инженерным изысканиям; сведения по существующей застройке подземных сооружений, коммуникаций и т.д. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите основные нормативные документы для организации проектирования горных предприятий. 2. Что такое объект проектирования? 3. Какие основные виды проектной документации Вы знаете? 4. Как производится выбор площадки для строительства горных предприятий? 23 5. Как разрабатывается технико-экономическое обоснование проектирования и строительства горных предприятий? 6. Порядок выдачи и содержание здания на проектирование горных предприятий. Тема 2 Организация проектирования горных предприятий. Состав проектной документации 2.1 Стадии технологического проектирования Проектирование может быть одностадийным или двухстадийным. В первую очередь выполняют технологическую часть проекта, в которой дается ответ на вопрос: сколько ПИ и как его добывать на данном предприятии? Одновременно с технологической частью проекта выполняют раздел проекта «Организация строительства», в котором дается ответ на вопрос: сколько времени и как должно строиться данное горнодобывающее предприятие? Проектирование горных предприятий по стадиям предусматривает постепенный переход от решения общих принципиальных вопросов (определение размеров шахтного поля и промышленных запасов, мощности срока службы предприятия, выбора способов вскрытия и подготовки месторождения и др.) к углубленной разработке отдельных узлов и деталей, завершающейся выдачей рабочих чертежей. Число стадий проектирования шахты или рудника зависит от их мощности, сложности горно-геологических и других условий. Одностадийное заказчиком для проектирование несложных применяют объектов, а по также согласованию для с предприятий, строительство которых предполагается осуществлять по типовым проектам и по повторно применяемым экономичным индивидуальным проекта. Оно содержит: краткую пояснительную записку, рабочие чертежи, сметы по рабочим чертежам на отдельные задания, сооружения и работы, а также на отдельные виды затрат. 24 При двухстадийном проектировании шахт и рудников при достаточной разведанности месторождения целесообразно выполнять на основе аналогичных, экономически целесообразных проектов или на основе типовых проектов. Проектирование новых горнодобывающих предприятий, как правило, двухстадийное. Проектирование организации обычно ведут поэтапную разработку проекта на рабочей стадии. Например, рабочие чертежи околоствольного двора разрабатывают к окончанию работ по строительству стволов, а рабочие чертежи капитальных и подготовительных выработок – к окончанию проведения выработок главного направления околоствольного двора и т.д. Рабочие проекты при продолжительности строительства свыше 2-х лет должны разрабатываться не в целом на предприятии, а на его первую очередь. Проектирование крупных предприятий, строительство которых будет осуществляться по очередям, должно начинаться с разработки графика работ и расчета стоимости строительства на его полное развитие с разбивкой по очередям. 2.2 Проект шахты Он должен содержать: общую пояснительную записку с чертежами; технологические решения с чертежами; строительные решения с чертежами, организацию строительства; жилищно-гражданское строительство; сметную документацию; паспорт проекта. В проекте горного предприятия рассматриваются следующие вопросы: границы и промышленные запасы шахтного поля или месторождения ПИ; мощность, срок службы и режим работы предприятия; способы вскрытия, подготовки и систему разработки месторождения; 25 схему и режим проветривания выработок; технологию добычи ПИ; механизацию и автоматизацию очистных и подготовительных работ; схемы и средства транспорта в шахте и на поверхности; связи с потребителем; применение автоматизированных систем управления предприятием; обеспечение производства кадрами, жильем, объектами соцкультбыта; организацию строительства и осуществление его в нормативные сроки; охрану природы и окружающей среды; сметную стоимость строительства и технико-экономические показатели (производительность труда, себестоимость продукции, рентабельность, уровень механизации, автоматизации и энерговооруженности, экономическая эффективность капитальных вложений и др.); качество продукции; освоение проектных мощностей предприятия; очереди пускового комплекса в соответствии с действующими нормами. Проект на реконструкцию предприятия содержит ТОЭ преимущества реконструкции по сравнению с новым строительством. 2.3 Технические условия на проектирование Технические условия наряду с характеристикой предприятия содержат следующие данные о строительно-монтажных организациях, которым поручается строительство: наименования генподрядной и подрядных организаций и плановоэкономические показатели; производительность, место расположения и расстояние от шахты до существующих и необходимых предприятий стройиндустрии; 26 наличие складов стройматериалов, подъездных дорог, систем электроснабжения, водоснабжения, канализации и связи; скорости сооружения горных выработок; наличие кадров и жилплощади для работников; наличие у подрядных организаций горнопроходческих и строительных машин; номенклатурный перечень основных строительных конструкций и изделий; источники покрытия потребности в местных строительных материалах; перечень объектов, для которых необходима разработка проектов производства работ; основные положения по организации строительства. 2.4 Рабочая документация В состав рабочей документации для строительства горного предприятия сходят: рабочие чертежи, сметы, ведомости объемов строительства и монтажных работ; ведомости потребности в материально-технических ресурсах; спецификации на оборудование, опросные листы и габаритные чертежи. Рабочие чертежи – это основная проектная документация, по которой непосредственно осуществляются горные, строительные, монтажные и специальные работы. Рабочие чертежи при двухстадийном проектировании разрабатываются на основе утвержденного проекта и данных по заказанному оборудованию. Они подразделяются на общие виды (планы и разделы) и деталировочные чертежи. На общих видах указывают расположение оборудования, частей зданий или сооружений и коммуникаций, взаимную увязку их, маркировку, размеры, 27 геометрические и монтажные схемы металлоконструкций. На чертежах общих видов указывают перечень деталировочных чертежей. На деталировочных чертежах указывают размеры всех деталей и элементов сооружений, их сопряжения, сечения конструктивных элементов и спецификаций. 2.5 Проекты организации строительства горных предприятий До начала строительства горнодобывающего предприятия должны быть подготовлены: утвержденный проект предприятия со сводной сметой; рабочие чертежи и сметы на объем работ первого года строительства и производству работ. Документация по организации строительства должна включать: Проект организации строительства (ПОС) организации. Он разрабатывается в целях обеспечения своевременного ввода в действие производственных мощностей и объектов жилищно-гражданского назначения. ПОС основой для распределения кап. вложений и объемов строительно-монтажных работ по годам строительства, а также обоснования его сметной стоимости. Проекты производства работ (ППР) разрабатываются для использования наиболее эффективных методов выполнения строительномонтажных работ, снижения их себестоимости и трудоемкости, сокращению продолжительности строительства объектов, повышению степени использования строительных машин и оборудования, улучшения качества строительно-монтажных работ. Осуществление строительства без проектов производства работ запрещается. Содержание ПОС горного предприятия следующее: Часть I. Разработка технологической схемы и очередности строительства предприятия. Исходные данные из проекта: 28 годовая производственная мощность предприятия; способы вскрытия и подготовки; системы разработки по пластам; планы горных выработок с сечениями, длинной и объемами; сведения о стволах, подъемах, транспорте, водоотливе, вентиляции; сводная смета и ее части. Объемы работ по сооружению выработок: объем выработок в м3, подготовленных к сдаче шахты всего, в том числе объем стволов, горизонтальных и наклонных выработок в м3 и в %. Исходные данные, прорабатываемые в ПОС: географические, административные и топографические, характеризующие район строительства; геологические и гидрогеологические условия месторождения; обзор физико-механических свойств пересекаемых пород; источники снабжения строительства электроэнергией водой, местными строительными материалами, возможности использования жилья и объектов соцкультбыта. Производится построение графика распределения капвложений и стоимости строительно-монтаж-ных работ по годам строительства, а также построение укрупненного сетевого графика строительства всего предприятия и его 1-й очереди по принятой схеме строительства. Часть II. Подготовительный период строительства. Виды и объемы внешнеплощадочных и внутриплощадочных работ, выполненных до начала сооружение стволов для первой очереди строительства. Технология и продолжительность выполнения этих работ. График подготовительного периода строительства с обозначениями сроков поставок постоянного и строительного оборудования, материалов, конструкций, изделий. Перечень и содержание проектных решений для обеспечения строительства коммуникациями, зданиями и сооружениями к 29 началу 1-го (строительство стволов) и с учетом нужд 2-го периодов строительства. Часть III. Технология строительства стволов. Содержит: функции стволов в процессе строительства горного предприятия; грузопотоки горной массы на стволы; требуемые скорости сооружения и проходки, а также сроки их сооружения; требуемые подъемы во 2-ом периоде. Выбор и технико-экономическое обоснование схемы строительства каждого ствола; сооружение технологической части каждого ствола сопряжений, проходка приствольных камер и других примыкающих выработок, обеспечивающих успешный разворот горных работ на горизонтах. Проходка вентиляционной сбойки между центрально-сдвоенными стволами и проведение выработок для размещения временных установок электроподстанции, водоотлива и т.д., необходимых к началу 2-го периода строительства. Стройгенплан 1-го периода строительства для каждого ствола с разработкой поверхностного транспорта, канализации и очистных сооружений, снабжения электроэнергией и сжатым воздухом, отвального хозяйства, складов, административно-бытовой комбинат (АБК) и других зданий и сооружений. Разработка комплекса мероприятий по технике безопасности (ТБ), промышленной санитарии и гигиене труда, противопожарной защите и специальных мероприятий. Построение укрупненного линейного и сетевого графика сооружения каждого ствола с увязкой сроков работ между ними. Сводные техникоэкономические показатели сооружения каждого ствола. Часть IV. Технология строительства предприятия во 2-ом периоде. 30 Производится разработка технологии строительства и проведения выработок в цепи главного направления, определение сроков их сооружения. Разработка технологии строительства и проведения выработок, не попавших на главное направление. Проектирование календарных планов и графиков строительства капитальных и подготовительных выработок по околоствольным дворам и горизонтам. Проверка существующих и расчет необходимых подъемных установок на стволах, соответствующих величине грузопотоков от проведения горизонтальных выработок с учетом календарного или сетевого графика строительства. Проектирование вентиляции, водоотлива, транспорта, мероприятий по безопасному ведению работ. Проектирование строительного генерального плана поверхности на 2-й период строительства; транспорт на поверхности водо- и электроснабжение, канализация, административно-хозяйственные службы. Построение укрупненного линейного или сетевого графика строительства предприятия во 2-м периоде. Сводные технико-экономические показатели строительства предприятия во 2-м периоде. Часть V. Технология строительства зданий и сооружений на поверхности. Титульный список зданий и сооружений поверхности. Объем зданий и сооружений. Материалы. Разработка эффективной технологии строительства каждого здания и сооружения в отдельности. Совмещение строительных, монтажных и горных работ. Обеспечение строительства каждого здания и сооружения на поверхности к тем срокам, которые определены схемой строительства шахты. График строительства зданий и сооружений на поверхности. Часть VI. Технико-экономические показатели проекта организации строительства (ПОС). 31 Разработка системы сетевого планирования и управления строительством. Построение сводного сетевого графика строительства предприятия. Уточнение потребности строительства в материально- технических ресурсах, рабочих кадров и жилье по периодам и годам строительства. Оптимизация сетевого графика по времени, материальнотехническим ресурсам и трудоемкости. Составление экономической части ПОС. оптимизация сетевого графика по стоимости. Экономическая оценка проекта. Составление сводки техникоэкономических показателей строительства (продолжительности, стоимости, выработки строительно-монтажного рабочего). Распределение по годам строительства и подрядным строительным организациям капитальных вложений, стоимости строительно-монтажных работ и расчет техникоэкономической эффективности строительства предприятия в проектные сроки и разработанных в проекте скоростей сооружения. Графическая часть проекта строительства шахт и рудников. Она содержит: технологическую схему строительства горного предприятия; календарный график и план горнопроходческих работ; комплексный укрупненный сетевой график и сводный линейный календарный график строительства; технологические схемы проходки и армирование стволов; схему организации работ переходного периода; технологические схемы проведения основных горизонтальных и наклонных выработок и камер; стройгенпланы расположения проходческого оборудования на поверхности в 1 и 2 периодах строительства; схемы расположения проходческого оборудования в сечениях стволов на период проходки стволов и проведения горизонтальных выработок; схемы расстановки механизмов на период проведения горных выработок (по планам горных пород); 32 сводные графики использования машин и механизмов для горнопроходческих работ; планы горнопроходческих работ по околоствольным дворам и пластам. Составляется ведущей проектной организацией. 2.6 Проекты производства работ (ППР) Проекты производства работ (ППР) предусматривают детальную разработку технологии строительства крупных или сложных объектов или комплексов (сооружения башенного копра, ствола шахты, комплекса камер скипового ствола и т.д.), обеспечивающей высокие технико-экономические показатели строительства. Разработку ППР и привязку типовых ППР осуществляет проектная контора или проектная группа строительно-монтажной организации. Заказы на проектирование оплачивают строительные организации за счет накладных расходов. ППР утверждает главный инженер генеральной подрядной строительной организации (комбината, треста), а в части монтажных и специальных работ – главный инженер субподрядной организации по согласованию с генеральной подрядной организацией. После утверждения ППР передают в строительную организацию не позднее 2 месяца до начала работ на объекте. Строительство объектов без наличия утвержденных проектов производства работ (ППР) и с необоснованными отклонениями от них запрещается. ППР содержат общую часть и технологические карты отдельных строительных процессов. В состав общей части входят пояснительная записка, графики и чертежи. Общая часть содержит: комплексный сетевой график или календарный план производства работ; 33 стройгенплан площадки (в масштабе генерального плана) с привязкой к осям стволов и с расположением постоянных и временных зданий, сооружений, устройств; схемы тепло- , энерго- и водоснабжения и противопожарной водопроводной сети, складов и других объектов, необходимых для строительства предприятия (отдельно для подготовительного и основных периодов); графики поступления на объекты строительных конструкций деталей, полуфабрикатов, материалов и оборудования; график потребности в рабочих кадрах; график потребности в строительных машинах; технологические карты на сложные работы, на остальные – типовые технологические карты; схемы размещения знаков для выполнения геодезических построений (реперов, контрольных марок) и геодезического контроля; решения по технике безопасности, требующие проектной разработки; по производственной санитарии, а также решения по созданию безопасных условий труда при работе на высоте, в зонах ЛЭП и подземных коммуникаций, при эксплуатации строительных машин и электроустановок; документация для осуществления контроля и оценки качества строительно-монтажных и специальных работ; мероприятия по организации работ методом бригадного хозяйственного расчета и обеспечению бригад необходимыми материалами, инструментом, оснасткой, приспособлениями и машинами. Пояснительная записка к ППР содержит: обоснование решений по производству работ, в том числе выполняемых в зимнее время; расчеты потребности в электроэнергии, воде, тепле, кислороде, сжатом воздухе; 34 решения по устройству временного освещения; перечень временных зданий и сооружений с расчетом потребности и с обоснованием условий привязки их к участкам строительства; мероприятия по защите действующих коммуникаций от повреждений; технико-экономические показатели: себестоимость отвлекаемых строительно-монтажных на строительство работ, данного производственных фондов и оборотных средств; скорость сооружения горных выработок; продолжительность строительства; трудоемкость работ; удельные затраты труда и денежных средств; уровень механизации. 35 стоимость объекта Подготовительный период строительства шахты Внешнеплощадочные работы; строительство подъездных шоссейных и железных дорог, прокладка линий электропередач и связи, водоснабжения и канализации Внутриплощадочной работы На строительных площадках вентиляционных и воздухоподающих стволов На строительной площадке центральных стволов Первый основной период строительства шахты Оснащение стволов: Работы нулевого цикла: планировка площадки, прокладка постоянных и временных подземных коммуникаций, строительство дорог, фундаментов, благоустройство сооружение технологической части стволов, оснащение забоев стволов комплексами проходческого оборудования для начала нормальной проходки Проходка центральных стволов (главного и вспомогательного), сопряжений и примыкающих камер. Переоборудование стволов к проведению горизонтальных выработок Проходка вентиляционных и воздухоподающих стволов сопряжений и примыкающих камер. Переоборудование стволов к проведению горизонтальных и наклонных выработок со стороны этих стволов Строительство временных и постоянных зданий и сооружений поверхности, необходимых в первом периоде строительства предприятия: АКБ, компрессорной, электроподстанции и др. Монтаж оборудования Строительство постоянных зданий и сооружений, необходимых во втором периоде строительства шахты. Монтаж оборудования Второй основной период строительства шахты Проведение горизонтальных и наклонных выработок. Нарезка очистных забоев. Оснащение забоев эксплуатационным оборудованием. Окончание монтажа транспортных линий шахты Строительство постоянных зданий и сооружений поверхности к сдаче предприятия в эксплуатацию. Монтаж технологического оборудования и наладочные работы Разборка временных зданий и сооружений поверхности, демонтаж горнопроходческого оборудования. Комплексное опробование оборудования и наладка его под нагрузкой Сдача шахты в эксплуатацию Рис. 1. Схема последовательности работ при строительстве шахт 36 2.7 Организация строительства шахт и рудников Организационное подготовительный, строительство первый шахты, основной и подразделяется второй основной на периоды. Содержание периодов и последовательность работ показаны на Рис. 1. Так, например, нельзя составить проект подготовительного периода, если еще разработана технология строительства стволов и неизвестно, с какого копра (временного или постоянного) их будут проходить, неизвестно оснащение стволов подъемными машинами (их типы), проходческими лебедками (их тип, число и расположение на поверхности), способами и средствами транспорта породы и т.д. В то же время нельзя считать, например, правильным выбор типа подъемной машины для проходки ствола, если она не удовлетворяет нуждам второго периода строительства. Процесс проектирования технологии, строительства шахты имеет следующий порядок (схема разработки ПОС): разрабатывается технологическая схема строительства шахты, которая определяет функции стволов в процессе строительства, а также комплекс выработок которые будут строиться через каждый ствол встречными забоями. Для каждой горизонтальной и наклонной выработки по горногеологическим и горнотехническим условиям подбирается технология и схема проведения, определяется скорость строительства и другие техникоэкономические показатели. В зависимости от скорости проведения и сечения выработки определяется величина грузопотока горной массы на каждый ствол, а также потребность во всех видах материально-технических ресурсов. По суммарному грузопотоку подбирается тип и производительность подъемных установок на второй период с учетом подъема и спуска людей, спуска оборудования материалов и других функций; рассчитывается вентиляция забоев в данном комплексе выработок и подбирается вентилятор на второй период строительства. 37 Рассчитываются водоотлив, подача сжатого воздуха, электроэнергии, воды для орошения, взрывчатые вещества (ВВ) и другие ресурсы. Подбираются рассчитывается технология скорость и схема проходки и проходки другие каждого ствола, технико-экономические показатели. Учитывается возможность и целесообразность использования при проходке ствола подъемов, вентиляторов, электроподстанций, компрессоров и другого оборудования, выбранных для второго периода строительства. Подбирается весь комплекс оборудования в забое и на поверхности для проходки ствола с максимальным использованием оборудования, пригодного на второй период. Проектируется стройгенплан поверхности на первый и второй период строительства применительно к площадкам каждого ствола. Проектируется состав, объем и порядок выполнения всех видов работ в подготовительном периоде, а также генплан. Разрабатывается организация строительства всей шахты и системы сетевого планирования и управления строительством. Вопросы и задания для самопроверки 1. Какие стадии технологического проектирования Вы знаете? 2. Что такое проект горного предприятия? Какие вопросы им рассматриваются? 3. Что содержат технологические условия на проектирование горных предприятий? 4. Какая рабочая документация разрабатывается на стадии проектирования горных предприятий? 5. Что Вы знаете о проектах организации строительства горных предприятий? 6. Что предусматривается проектами строительстве горного предприятия. 38 производства работ при 7. Что подразумевается под организацией строительства шахт и рудников. 8. Содержание графической части проекта строительства горных предприятий и пояснительной записки к проекту. Тема 3 Строительство зданий и сооружений на поверхности угольных шахт и рудников 3.1 Технологический комплекс на поверхности шахт и рудников Строительство шахт и рудников предполагает возведение на поверхности шахты или рудника зданий и сооружений, а также проведение строительных работ по обустройству основных горных выработок. Рассмотрим это на примере строительства угольной шахты (Рис. 2). а б в Рис. 2. Схемы установки оборудования технологического комплекса зданий и сооружений на поверхности: а – горизонтальная; б – высотная; в – комбинированная; 1 – приемный бункер с питателем; 2 – конвейеры на эстакаде; 3 – породоотборка и дробление; 4 – промежуточные бункера; 5 – шахтная обогатительная фабрика; 6 –грохот; 7 – погрузочные бункера Здания и сооружения на поверхности шахт предназначены для выполнения следующих основных функций: подъема полезных ископаемых и пустых пород на поверхность; сортировки и обогащения угля; временного хранения и отправки угля потребителям; отвалообразования пустых пород; 39 подачи тепла, воды, сжатого воздуха и электроэнергии; складирования сырья, материалов, изделий и механизмов; ремонта механизмов и оборудования. Выдача добытого угля на поверхность шахты производится по штольням, наклонным и вертикальным стволам. Поэтому технологические схемы надшахтных зданий и сооружений для каждой схемы будут различными. Выдача угля и пустой породы по штольням производится по рельсовым путям или ленточным конвейерам. В этом случае на поверхности необходимо строительство эстакад для откаточных путей и опрокидывателей (при рельсовом транспорте) или установка ленточных конвейеров. Здесь же строятся приемные бункера, под которыми строится железнодорожный путь или погрузочная станция подвесной канатной дороги. При вскрытии месторождения наклонным стволом подъем ПИ (Рис. 3) производится при углах наклона до 18° – ленточными конвейерами; до 25° – в вагонетках по рельсовому пути; более 25° – в скипах. а конвейер б в г 40 Рис. 3. Схемы надшахтных устройств при вскрытой наклонным стволом: а – доставка ленточным конвейером в приемный бункер; б – доставка в вагонетках; в – доставка скипом; г – доставка ленточным конвейером на обогатительную фабрику Схемы надшахтных сооружений при наклонных стволах отличаются наибольшей простотой. Например: при доставке конвейером на поверхности шахты достаточно иметь галерею и приемный бункер, установленный на определенной высоте, зависящей от высоты транспортных средств. При откатке в вагонетках необходимо устройство эстакад для размещения рельсовых путей и опрокидывателя вагонеток. Доставленная на поверхность подъемной машиной вагонетка попадает в опрокидыватель, высыпающий уголь в приемный бункер, под которым устанавливается питатель, подающий этот уголь далее по схеме его транспортировки. При подъеме в скипах надшахтное здание усложняется, так как требуется установка копра, который обеспечивает подъем машиной скипа на определенную высоту для разгрузки его в приемный бункер. Подъемные машины при подаче в вагонетках и в скипах размещаются в специальных зданиях (Рис. 4). Рис. 4. Технологический комплекс на поверхности шахты при выдаче угля штольней: 1 – штольня; 2 – устье штольни; 3 – откаточные пути; 4 – груженый состав; 5 – бункер; 6 – опрокидыватель; 7 – железнодорожный состав; 8 – эстакада; 9 – разгрузочное приспособление; 10 – отвал породы При вскрытии месторождения вертикальным стволом (рис. 5) подъем полезного ископаемого может быть осуществлен в опрокидных клетях, скипах или в обычных неопрокидных клетях, в которых устанавливаются в один или два этажа вагонетки. Для опрокидывания клетей и скипов, 41 разгружающихся определенную в приемный высоту, что а бункер, необходимо обеспечивается поднять строительством их на высокого б надшахтного копра с направляющими и разгрузочными кривыми балками. Рис. 5. Схемы надшахтных устройств при вскрыши вертикальным стволом: а – подъем в опрокидных клетях; б – подъем в скипах; в – подъем в неопрокидных клетях При подъеме в обычных клетях с вагонетками копры строят ниже, зато для откатки и разгрузки вагонеток требуется строительство специальных площадок с рельсовыми путями и опрокидывателем разгружающим в вагонетки в бункер, благодаря чему размеры надшахтного здания в плане значительно увеличиваются. Вскрытие месторождения обычно производится минимально двумя стволами и над каждым стволом должны быть построены надшахтные устройства. Для устранения рассогласования добычи и отгрузки полезных ископаемых по производительности на поверхности строят аварийные склады, оснащенные подъездными путями, оборудованием для приемки полезных ископаемых в бункера и последующей их отгрузке. Для складирования пустой породы строят отвалы пустой породы, оборудованные вышеперечисленным оборудованием. 3.2 Сооружения для обогащения и сортировки полезных ископаемых 42 Обогатительные и дробильно-сортировочные фабрики являются основным звеном технологического комплекса шахтной поверхности. В тех случаях, когда обогатительная фабрика обслуживает несколько шахт или рудников, она, называется центральной обогатительной фабрикой (ЦОФ). ЦОФ, как правило размещают вне шахтной или рудничной территории. Основным объектом отдельно-стоящих обогатительных фабрик является главный корпус, в котором размещаются производственные и вспомогательные цехи или отделения. В ряде случаев вспомогательные отделения ОФ выделяются в отдельно стоящие здания. Компоновка главного корпуса производится по многоэтажной схеме. ОФ-ки с мокрым процессом обогащения имеют очень сложное водное хозяйство. 3.3 Погрузочные, складские и породоотвальные сооружения Поднятое на поверхность ПИ поступает в приемный бункер и, пройдя через установки технологического комплекса поступает в погрузочный бункер (Рис. 6). Для этого на шахтах и рудниках строятся бункера или полубункера, емкость которых рассчитана на кратковременное хранение ПИ. Обычно емкость бункеров не превышает восьмичасовой производительности подъемных сооружений шахты или рудника. а 43 Σ Рис. 6. Схемы прохождения рядового угля к погрузочным сооружениям: а – к бункеру; б – к коническому полубункеру Аварийные склады (Рис. 7) служат для складирования ПИ при авариях на транспорте, бункерах, отсутствия транспортных средств и т.д. Емкость аварийных складов достигается 3÷10 суточной, а иногда и 20-суточный производительности шахты или рудника. Рис. 7. Аварийные склады угля: а – с грейферным краном; б – скреперный Аварийные склады не предусматриваются при наличии постоянного транспорта (при подаче на ОФ конвейерами или подвесными канатными дорогами. ПИ с аварийного склада, как правило, подают непосредственно в погрузочный бункер или транспортные средства. Аварийные склады бывают с подвижными или стационарным погрузочным оборудованием. В качестве 44 подвижного оборудования применяют грейферные краны (экскаваторы), транспортные погрузчики, передвижные конвейеры и т.д. Наиболее распространенным типом стандартного погрузочного оборудования являются скреперы. Порода, выданная поверхность, либо транспортируется в специальные высотные отвалы (терриконики), либо используется как строительные материалы в н/х их высота достигает 100÷120 м, они компактны, но все равно занимают много территории (Рис. 8). а в б Рис. 8. Схема транспортирования породы в отвал: а – по рельсовому пути, расположенному на эстакаде; б – то же, в тоннеле; в – с применением канатно-подвесной дороги Низкие, планирующие местность отвалы образуются из пород, не содержащих горючих и самовозгорающихся примесей и применяются для заравнивания пересеченной местности с последующей рекультивацией земли. Транспортирование породы в отвалы осуществляется конвейерами, канатными подвесными дорогами, а также по рельсовым путям в вагонетках и скипах. В целях повышения качества руды на современных предприятиях организуют шахтосклады, где производятся работы по усреднению и повышению качества руды, отгружаемой на обогатительные фабрики. Количество руды в шахтоскладах достигает месячных объемов переработки 45 руды фабрикой. Их располагают, как правило, за пределами рудного теламесторождения. 3.4 Вентиляторные и калориферные установки, энергоснабжение, ремонтно-складское хозяйство Вентиляторные установки на шахтах и рудниках служат для обмена воздуха в горных выработках. Они располагаются вблизи вентиляционного ствола, по которому воздух подается в шахту (или отсасывается из нее). Вентиляторная установка размещается в здании, которое соединяется со стволом вентиляционным каналом, расположенным ниже уровня земли на глубине 2÷4 м и с уклоном в сторону ствола для отвода воды в ствол. В большинстве случаев применяется всасывающая центральная (или фланговая) система проветривания, реже нагнетательная. В целях предотвращения обледенения ствола и расположенного в нем оборудования воздух, подаваемый в шахту, в холодное время года подогревается калориферными установками до температуры 50÷85°C. При применении всасывающих вентиляторных установок калориферные установки располагаются на входящей струе, а при установке капитальных вентиляторов калориферами оборудуется само здание вентиляторной. Для обеспечения работы электрооборудовая, двигателей, освещения помещений и территории до начала строительства должна быть выполнена подводка временных или постоянных линий электроснабжения. Постоянное обеспечение электроэнергией достигается за счет строительства электроподстанций, куда подводят постоянные высоковольтные линии электропередач (ЛЭП). Снабжение шахты паром, холодной и горячей водой обеспечивается от котельной или от сети тепло- и водоснабжения районного значения. Котельные строятся в составе блока главного ствола или в виде отдельно стоящих зданий. 46 Потребность компрессорной шахты установки, в сжатом воздухе сооружаемой на удовлетворяется поверхности в от составе сблокированного здания или в отдельно стоящего здания. Применяемые на шахте оборудование, механизмы и инструменты нуждаются в ремонте, поэтому на поверхности шахты строятся ремонтные мастерские. Текущий ремонт, зарядка аккумуляторов и батарей, а также изготовление и ремонт инструмента и изношенных деталей предусматривается в ремонтных механических и электромастерских при шахте, размещаемых в виде секции в блоке вспомогательного ствола. Капитальный ремонт и ремонт крупного оборудования производится в центральных механических мастерских (ЦММ) или ремонтных заводах районного значения. Процесс добычи ПИ связан с потребностью в лесе, металле или сборных железобетонных элементах для крепления горных выработок, что вызывает необходимость строительство складов для хранения этих материалов вместе с цехами металлокрепи, крепезаделочным с лесопропиткой и механической разделкой леса для крепления и других нужд. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Дайте определение технологического комплекса на поверхности шахт и рудников. Какие объекты в него входят? 2. Особенности строительства сооружений для обогащения и сортировки полезных ископаемых. 3. Назначение и устройство погрузочных, складских и породоотвальных сооружений. 4. Размещение на поверхности калориферных установок, шахты (рудника) электроподстанций и вентиляторных, ремонтно-складского хозяйства. Глава IV Генеральный план поверхности, планировка и внешний транспорт шахты (рудника) 47 вертикальная 4.1 Общие принципы построения генерального плана и выбора внешнего транспорта На площадке, поверхности, намечаемой производятся для размещения предварительные объектов шахтной инженерно-геологические изыскания с целью установки характеристики грунтов и топографические съемки местности, выявляющие ее рельеф и существующие на площадке сооружения. Границы площадки, выбранной для строительства шахты и горизонтали, характеризующие рельеф, полученный в результате геодезической съемки, наносятся в масштабе 1:500 или 1:1000 на координатную сетку, составляя таким образом геодезическую подоснову генерального плана. Генеральным планом называется план размещения основных и вспомогательных зданий и сооружений предприятий или жилого комплекса с нанесением водопровода, железнодорожных канализации, путей, тепло- и автодорог и проездов, электроснабжения и сетей других коммуникаций (Рис. 9). Размещение строящегося предприятия на выбранной площадке производится в соответствии с проектом районной планировки и в увязке с планом перспективного развития промышленности и с расположением других, связанных с проектируемым предприятием объектов (энергетических узлов, водозаборных и очистных сооружений, площадок для поселков, шахтоскладов, отвального хозяйства и др.). На генеральный план поверхности шахты наносятся здания и сооружения технологического комплекса (надшахтные здания, копры, здания подъемных машин и обогатительных фабрик, погрузочные бункера, угольные склады, отвалы породы, вентиляторные, конвейерные галереи и др.), а также здания и сооружения вспомогательного и хозяйственного назначения (мастерские, компрессорные, котельные, электроподстанции, административно-бытовые комбинаты (АБК), склады, железнодорожные пути, автодороги, инженерные сети и т.д.). 48 Рис. 9. Типовой генеральный план поверхности шахты производительностью до 900 тыс. т. угля в год: 1 – блок главного ствола; 2 – погрузочные бункера; 3 – аварийный склад угля; 4 – канатно-подвесная дорога к отвалу породы; 5 – блок вспомогательного ствола; 6 – здание подъемной машины вспомогательного ствола; 7 – здание административно-бытового комбината; 8 – переходной тоннель; 9 – здание вентиляторов; 10 – отстойники шахтных вод; 11 – склад крепежных материалов; 12 – склад смазочных материалов; 13 – резервуар противопожарного запаса воды; 14 – проходная; 15 – автомобильные проезды с проезжей частью шириной 5.5 м; 16 – автомобильные проезды с проезжей частью 3,5 м; , 17 – тротуары с асфальтовым покрытием; 18– тротуары и дорожки из гравия и щебня Генеральным планом решается планировочная организация территории шахты, обеспечивающая экономичное ее использование, а также связи между объектами шахтной поверхности; шахты с населенным пунктами и т.д. На генеральном плане учитывается перспектива возможного развития предприятия, а также предусматривается производственное и хозяйственное кооперирование предприятия с соседними объектами путем создания общих хозяйств по использованию ПИ; по ремонту оборудования и механизмов; по складскому и транспортному обслуживанию; по совместному использованию 49 энергетического и транспортного хозяйства, инженерных сетей и коммуникаций. Генеральный организации план решается производственного с учетом процесса, обеспечения применения наилучшей прогрессивной технологии и наиболее эффективных видов транспорта между зданиями (безрельсового, непрерывного и т.д.), (Рис. 10). Генеральный план новых современных горно-добывающих предприятий предусматривает разделение шахтной поверхности на две основные зоны: черную, с размещенными на ней аварийными складами, отвалами породы и шлаков; чистую, в которой сосредоточены АБК, блок главного ствола, здания подъемных машин, компрессорная, вентиляторная. Рис. 10. Общий вид шахтной поверхности нового типа: 1 – блок главного ствола; 2 – блок вспомогательного ствола; 3 – административно-бытовой комбинат Чистая зона должна быть размещена так, чтобы господствующие ветры были направлены в сторону черной зоны. Обустройство между ними санитарно-защитной зоны шириной не менее 50 м с зелеными насаждениями содействует лучшей изоляцией чистой зоны от пыли и газов. 50 Между зданиями и сооружениями предусматриваются противопожарные и санитарные разрывы и удобная транспортная связь. АКБ размещают у границы шахтной площадки со стороны въезда на шахту и предусматривают строительство тоннеля для сообщения АКБ с надшахтным зданием. Вся незастроенная территория шахтной площадки должна быть благоустроена: автодороги вымощены или асфальтированы, поверхностные воды отведены сетью кюветов, открытых каналов и подземной ливневой канализации, свободные от застройки участки озеленены. Объединение отдельных зданий и сооружений в блоки приводит к резкому уменьшению протяженности водопроводных, канализационных, теплофикационных сетей и транспортных коммуникаций (рельсовых и безрельсовых путей, мостов, галерей), а также суммарного объема зданий шахтной поверхности за счет более рационального использования производственных помещений, компактность территории, а также создает возможность улучшения ее благоустройства. 4.2 Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути Внешним транспортом называются устройства для транспортирования с предприятия готовой продукции к потребителю и доставки на предприятие сырья, материалов, оборудования, полуфабрикатов со станции железной дороги, пристани или сырьевой базы (карьера, рудника, шахты, обогатительной фабрики и т.д.) для нормальной работы предприятия. Внешний транспорт служит также доставки угля или горной массы на отдельно расположенные от данной шахты групповые или ЦОФ-ы, брикетные и агломерационные фабрики. В этом качестве обычно применяется железнодорожный транспорт нормальной колеи. железнодорожные В пути отдельных узкой колеи, случаях подвесные автомобильный и водный транспорт; конвейера. 51 находят применение канатные дороги; Железнодорожный транспорт вместе с автомобильным обычно служит основным видом транспорта также при строительстве шахты. Для ускорения ввода в действие железнодорожного пути его строят в две очереди. В первую очередь строят и вводят в эксплуатацию временные подъездные пути, большая часть которых укладывается по трассе постоянных путей, но с обходом больших искусственных сооружений (мостов, тоннелей и др.) и без полного развития станционных путей. Во вторую очередь сооружаются путевые и станционные сооружения не вошедшие в I очередь, и производится спрямление обходов по постоянной трассе. При строительстве железной дороги, особенно на пересеченном рельефе, возникает необходимость в строительстве искусственных сооружений для преодоления таких препятствий по трассе, как реки, овраги, низменные места, горы и т.д. К искусственным сооружениям относятся мосты, путепроводы, тоннели, трубы и т.д. Место строительства станции примыкания подъездного пути к государственной сети железных дорог выбираются так чтобы обслуживать группу шахтных станций. Вагоны при их загрузке на шахтных станциях перемещают маневровыми лебедками, установленными для каждого погрузочного пути. В местах разветвления путей, а также для перехода с одного пути на другой строят стрелочные перевозы с ручным или автоматическим переводным механизмом. Помимо погрузочных путей для погрузки руды или угля имеют разгрузочные пути для разгрузки прибывающих крепежных и других материалов и оборудования, а также пути приемки поступающего под погрузку порожняка и формирования составов. 4.3 Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника) 52 Шахты и коммуникаций, рудники к располагают которым относятся: сложной сетью водопровод, подземных канализация, трубопроводы горячей воды и пара от котельной воздуховоды от компрессорных и вакуумных установок, трубопроводы сжатого воздуха, а также электросиловые, осветительные и телефонные кабели. Трассы, всех этих линий наносят на генеральный план поверхности шахты. Если расходы воды на производственные, противопожарные и хозяйственно-питьевые нужды невелики, устраивают одну общую систему водопровода. При наличии больших производственных расходов воды (для обогатительной фабрики, гидротранспорта, гидроотбойки, гидроподъема и т.д.) водопровод для производственных целей выделяется в отдельную систему, так как его вода не требует серьезной очистки. Водопроводные линии укладывают ниже местной глубины промерзания грунтов и устраивают смотровые колодцы на всех поворотах и в местах подключения вводов. Пожарные гидранты в специальных колодцах строят на расстоянии не более 100 м друг от друга. Магистральные трассы водопровода укладывают по кольцевой схеме на случай аварии или ремонтов по линии. Для внешних сетей водопровода применяют чугунные, асбоцементные и другие трубы. Канализация служит для удаления за пределы шахтной площадки загрязненных сточных вод, к которым относятся шахтные, хозяйственные, банные и фекальные воды из административно-бытового комбината и других зданий. Сточные воды перемещаются по трубам самотеком, для чего их укладывают с уклоном. В отдельных случаях, когда по условиям рельефа нельзя ограничиться самотечной канализацией, устраивают напорную линию с насосной станцией. Для канализации применяют бетонные, керамические или чугунные трубы. Смотровые колодцы на прямолинейных участках устраивают через 35÷50 м, а также при всех изменениях направления, уклона и диаметра трубопровода. Глубина заложения верха канализационных труб 53 может быть допущена несколько выше местной глубины промерзания грунтов. От котельной к зданиям, где потребляется тепло, прокладывают теплофикационные линии, по которым подается пар или горячая вода и возвращается в котельную охлажденная вода или конденсат. Глубина заложения труб 0,7÷1 м. Теплофикационные трассы часто прокладываются в каналах. Сжатый воздух от компрессоров подается к стволам шахт по стальным трубам, укладываемым на глубине 0,5÷1 м. На такой же глубине укладывают электрические (силовые и осветительные) и телефонные кабели. Подземные сети коммуникаций разрешается прокладывать в траншеях, каналах и тоннелях, как правило, вдоль основных проездов прямолинейно и параллельно линиям застройки. Пересечения проездов трубопроводами устраивают под прямым углом к оси проезда. Размещать трубопроводы под проезжей частью не следует. 4.4 Планировка и осушение поверхности шахты Она включает в себя вертикальную планировку, осушение, отвод поверхностных вод и общее благоустройство. Вертикальная планировка. При выборе площадки под строительство шахты уделяется большое внимание рельефу местности. Однако в редких случаях площадка может быть использована без специальных земляных работ (вертикальной планировки) для выравнивания рельефа под строительство. Высотные отметки поверхности земли, полученные при топографической съемке, принято называть черными отметками, а новые отметки после планировки – красными отметками. Проект вертикальной планировки любой промышленной площадки должен обеспечить: отвод с промышленной площадки поверхностных вод; 54 взаимную увязку отметок полов всех зданий и сооружений с отметками рельсов железнодорожных путей, автомобильных дорог и с красными отметками спланированной поверхности земли. В случае большого естественного уклона рельефа СНиПы для сокращения объемов земляных работ рекомендуют планировать строительную площадку террасами. При этом откосы каждой террасы должны быть укреплены: вертикальные – подпорками, а наклонные – замощением. Поверхностный водоотвод. Если шахта расположена на склоне и поверхностные стоки атмосферных вод с вышерасположенной территории могут поступать на строительную площадку, необходимо устраивать нагорные канавы, собирающие эти воды, со сбросом их, минуя территорию шахты. Нагорная канава строится выше шахтной строительной площадки, а ее сечение и уклоны должны обеспечивать пропуск ливневых л весенних вод. Поверхностные воды с площадки шахты собираются в сеть лотков и канав и сбрасываются в сборные канавы (система открытых водостоков) или в ливневую подземную канализацию (система закрытых ливнестоков), откуда удаляется за пределы территории шахты. Подземные ливневые водостоки могут быть объединены с хозяйственно-фекальном канализацией от административно-бытового комбината и других зданий в единую, общеплощадочную канализационную систему. С целью предотвращения увлажнения и разжижения поверхностными водами грунтов, служащих основанном для зданий и сооружении, вдоль наружных стен устраиваются отмостки шириной не менее 500 мм и с уклоном от стен зданий. Если фундаменты зданий заложены на просадочных грунтах, то ширина отмосток должна быть увеличена до 1,5 м. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите принципы построения предприятия. 55 генерального плана горного 2. Какими критериями руководствуются при выборе внешнего транспорта горного предприятия? 3. Дайте характеристику внешнего транспорта и подъездных железнодорожных путей. 4. Что Вы знаете о коммуникациях и подземном хозяйстве на поверхности шахты (рудника). 5. Как производится планировка и осушение поверхности шахты (рудника). Тема 5 Компоновка и конструктивное решение зданий и сооружений на сблокированной поверхности шахт 5.1 Секционный принцип компоновки блоков зданий для разных условий и при различной производительности шахт и рудников В его основу заложен принцип объединения знаний в крупные блоки, которые составляются из типовых унифицированных строительных секций. Блоки компонуются по технологической связи. Секция представляет собой часть здания, в которой помещения имеют определенное технологическое назначение, свойственное только данной секции. Секция имеет в своих пределах одинаковою ширину, высоту и длину, кратную шагу .колонн здания в продольном направлении, и однотипное конструктивное решение. Такой принцип компоновки позволяет вносить изменения в отдельные звенья технологической цепи без перекомпоновки всего здания. Изменение технологии, типа, мощности, габаритов и количества оборудования в пределах одной секции отражается в строительном отношении только на длине секции. (Например: ОФ2 + ОФ3 = изменение длины здания). Изменение длины производится на величину, кратную шагу колонн, с сохранением конструктивного решения здания. Поверхность шахт по типовым проектам состоит из 3-х блоков – главного ствола, вспомогательного ствола и АКБ, и ряда отдельно стоящих зданий. 56 5.2 Компоновка и конструктивные решения блока зданий главного ствола шахты (рудника) Блок главного (скипового) ствола компонуется из трех секций: технологического комплекса (ГТ), электроподстанции (ГЭ), секции подъемных машин для главного ствола (ГМ) и секции котельной (ГК). На Рис. 10 а и Рис. 10 б показаны объемно-планировочное и конструктивное решение блока главного ствола из следующих типовых секций: секции технологического комплекса с копром, имеющей в плане размер 18 х 18 м. В состав секции входят скиповой копер и надшахтное здание. Стойки копра служат одновременно колоннами здания, а его пространственная решетка обеспечивает общую горизонтальную жесткость каркаса здания. Секция имеет пять этажей высотой по 4 м. На отм. + 200 м расположены камеры для доступа к разгрузочным кривым. На отм. + 160 м. подвешены угольные приемные бункера и на отм. + 12 м – породные; секции котельной установки, примыкающей к секции технологического комплекса и расположенной в торце блока, что позволяет при необходимости произвести ее расширение. Обслуживание котлов осуществляется с площадки на отм. + 3,6 м. На отм. + 11,4 м. расположены угольные бункера; секции электроподстанции размером в плане 18 х 18 м, расположенной между секцией подъемных машин и секцией технологического комплекса, с помещениями распределительного устройства статических конденсаторов, камер трансформаторов и реакторов; секции подъемных машин главного ствола, расположенной в торце блока рядом с секцией электроподстанции. В секции размещаются две машины. 57 Рис. 10 а. Блок главного ствола: 1 – железобетонный копер; 2 – сборные стеновые панели; 3– сборные железобетонные колонны: 4 – сборные железобетонные плиты; 5 – вентиляционный канал; 6 – бункер для угля; 7 — бункер для породы 58 59 5.3 Компоновка и конструктивные решения блока зданий вспомогательного ствола 60 Рис. 10 б Блок главного ствола: I – шахтная кладовая; II – секция подъемных машин; III – бойлерная химводоочистка; IV – котельная; V – стоянка автопогрузчика, электрокара; VI – кузнечно-котельное отделение; VII – осветительные трансформаторы; VIII – силовые трансформаторы; IX – ртутные выпрямители; X – кислотная; XI – аккумуляторная; XII – дежурный по станции и экспедиция; XIII – помещение запасных шахтных вагонеток; XIV – механосборочное и электроремонтное отделение; XV – электроподстанция; XVI – помещение статических конденсаторов; XVII – погрузочная станция канатной дороги; XVIII – электропункт; XIX – помещение общешахтного диспетчера; XX – помещение низковольтных щитов; XXI – помещение оператора-энергетика; XXII – вентиляционная установка Блок вспомогательного ствола состоит из секций: технологического комплекса (ВТ), калориферной установки (ВК), механической мастерской с материальным складом, подъемной машины углубочного подъема (ВМ), помещений различного назначения (ВР). Здание подъемной машины клетевого подъема расположено отдельно. На Рис. 11 и Рис. 12 показаны объемно-планировочные и конструктивные решения блока вспомогательного ствола из следующих типовых секций: секции технологического комплекса размером в плане 18 х 18 м, включающей в себя копер вспомогательного подъема и надшахтное здание. Секция соединена с административно бытовым комбинатом (АКБ) переходным тоннелем. Копер – металлический (в настоящее время разработаны конструкции копра из сборного железобетона); секции калориферной установки размером в плане 12 х 18 м, примыкающей к секции технологического комплекса; секции ремонтной мастерской и материального склада, размером 18 х 24 м. Площади основных производственных помещений принимаются в зависимости от количества эксплуатационного оборудования; секции помещений различного назначения, примыкающей к секции калориферной установки. секция помещений различного назначения включает: склад противопожарных материалов, пожарный пост, склад инертной пыли, распределительный пункт, гараж автопогрузчиков, сливной пункт и санузел; секции подъемных машин углубочного подъема, располагающейся в конце блока. Описание компоновочных решений блоков главного вспомогательного ствола произведено по Рис. 10 б и Рис. 11. 61 ствола и 62 Рис. 11. Блок вспомогательного ствола: I – секция подъемной машины; II – секция подъемной машины аварийного подъема; III – хранение противопожарного инвентаря; IV – склад аварийных материалов и инертной пыли; – электропункт; VI – калориферная; VII – надшахтное здание клетевого подъема; VIII – медпункт; IX – мойка обуви и обеспыливание; X – стиральный зал; XI – душевая и раздевалка ИТР; XII – хранение и выдача бензиновых ламп; XIII – ламповая; XIV – душевая для женщин; XV – хранение одежды; XVI – обсушивание; XVII – фотарий; XVIII – душевая для мужчин 63 5.4 Архитектурные и компоновочные решения при строительстве административно-бытового корпуса (АБК) шахты Административно-бытовой комбинат (АБК) представляет собой сблокированное здание, имеющее в плане прямоугольную форму и размещаемое на шахтной поверхности со стороны главного входа. Здание это состоит из трех частей – административной, распределительной и бытовой. Административная часть включает помещения диспетчерского пункта, администрации шахты, нарядной, ламповой, сборного зала, питьевой станции, медпункта и т.д. В распределительной части размещаются вестибюль, санузлы, коридоры, лестничные клетки, буфет, химическая лаборатория и т.д. Бытовая или банная часть представляет собой помещения, состоящие из однотипных секций для душевых с гардеробами и фотарием. Каждая секция состоит из гардероба для рабочей одежды, душевой, комнаты для фотария, комнаты для обеспыливания и сушки спецодежды и гардеробной для домашней одежды. На первом этаже банной части помещается прачечная. В подвале расположены насосная станция, бойлерная, лестница для перехода с первого этажа в тоннель, ведущий к надшахтному зданию клетевого ствола, и помещения специального назначения. 64 Рис. 12. Блок вспомогательного ствола: 1 – сборный железобетонный копер; 2 – кабина оператора; 3 – железобетонные панели; 4 – калориферный канал; 5 – кирпичные перегородки; 6 – сборные железобетонные фермы: 7– температурный шов; 8 –кожух под канатом; 9 – канал для теплосети и водопровода ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что такое секционный принцип компоновки зданий на поверхности шахты (рудника)? 2. Дайте понятие сблокированной поверхности шахты (рудника). 3. Компоновка и конструктивные решения надшахтного здания главного ствола шахты (рудника). 4. Компоновка и конструктивные решения надшахтного здания вспомогательного ствола шахты (рудника). 5. Архитектурные и конструктивные бытового корпуса (АБК) шахты. 65 решения административно- Глава VI Конструкционные решение отдельно стоящих зданий и сооружений шахтной поверхности 6.1 Конструкции шахтных копров. Особенности их воздействия Копер – сооружение служащее для поддержания направляющих и шкивов шахтного подъема, для укрепления проводников на высоте от уровня земли до приемной площадки, а также для поддержания подкулачных балок или качающихся площадок при подъеме в обычных клетях, или разгрузочных кривых при подъеме в скипах или опрокидных клетках. Металлические пространственную надшахтные рамную копры конструкцию, представляют состоящую из собой станка, являющегося как бы продолжением ствола шахты, головки – верхней части копра, предназначена для крепления шкивов, укосины, обеспечивающей устойчивость копра в плоскости подъемных канатов и опорной рамы, передающей нагрузку от станка копра на устье ствола шахты. Устьем ствола называется его верхняя часть, выходящая на земную поверхность и служащая опорной для станка копра. Существуют несколько систем металлических шахтных копров (Рис. 13): Шахтная. В этой системе головка копра помещается на массивной укосине, воспринимающей все нагрузки. Данная конструкция копра в настоящее время не применяется как нерациональная по расходу материалов. Полушатровая. В полушатровой системе головка также расположена на укосине, но сама укосина так связана со станком, что часть вертикальной нагрузки передается на станок, благодаря чему укосина выполняется более легкой. Копры этой конструкции являются наиболее устойчивыми и применяются в тех случаях, когда нельзя передать всю нагрузку на устье ствола. 66 Вис. 13. Схемы копров систем: а – шатровой; б – полушатровой; в – станковой Станковая. Эта система наиболее распространена и отличается от предыдущих тем, что станок является несущей конструкцией копра, а укосина воспринимает всю горизонтальную и часть вертикальной составляющей нагрузки от канатов. Укосина выполняется в виде плоской фермы, соединенной с головкой и станком копра в верхней его части, а при большой высоте копра дополнительно одной или двумя распорками для уменьшения свободной длины укосины. По материалам копры подразделяют на деревянные, стальные, железобетонные и смешанные. выбор материала копра зависит от условий его работы, срока службы, высоты, нагрузки, свойства грунтов, наличия материалов и т.д. В смешанных копрах станок частично или полностью выполняется из железобетона, а укосина – из металла. Наиболее распространенным копрами являются железобетонные и металлические. В тех случаях, когда требуется герметизация копра, рациональными при небольшой высоте являются железобетонные копры. 67 Головкой копра называется его верхняя часть, на которой монтируются шкивы. Схема головки копра зависит от размещения шкивов, т.е. от принятого количества и типа подъемных сосудов. При одном подъеме возможны 2 случая размещения шкивов: а) на одном уровне, и; б) шкив над шкивом в одной плоскости (Рис. 14). Рис. 14. Схема головки копра при расположении скипов: а – на одном уровне; б – в одной плоскости В первом случае копер имеет меньшую высот, а головка – более простую конструкцию. Шкивы располагают в одной плоскости обычно в тех случаях, когда на шахтах большой производительности в качестве подъемных сосудов приняты обыкновенные клети, т.к. эта схема позволяет легко развивать приемную площадку. При скиповом подъеме и подъеме в опрокидных клетях целесообразно размещать шкивы на одном уровне. При оборудовании ствола двумя подъемами применяются разнообразные и сложные конструкции головок копра. Подшкивные площадки служат для монтажа, осмотра и смазки шкивов и одновременно выполняют функцию горизонтальных диафрагм и придают головке копра большую жесткость. На головке копра устанавливают П-образные рамные конструкции для подвески тали, с помощью которой производится подъем шкива весом в отдельных случаях до 12 т. 68 Станок копра изготавливается в виде пространственной рамкой фермы и опирается на подстанковую опорную раму, закрепленную в устье ствола. Поперечное сечение станка, определяется количеством и размерами подъемных сосудов, а высота его – схемой подъема. Решетка фермы станка принимается крестовая, раскосная или полураскосная с высотой панелей 3÷3,5 м. Внутри станка укрепляются направляющие проводники, разгрузочные кривые, посадочные кулаки с подкулачными балками и другие приспособления. В местах разгрузки клетей и скипов в станке предусматриваются проемы необходимой высоты. Кроме того, для заводки и вывода подъемных сосудов при их замене, а также для спуска по стволу крупногабаритного оборудования (электровозов, подгузочных машин, комбайнов и т.д.) две нижние панели на одной из ферм станка выполняются рамкой конструкции со съемными раскосами и ригелями, при удалении которых получается большой проем. Укосиной называется часть копра, состоящая из 2-х опорных ног, связанных воедино, обеспечивающих устойчивость копра при действии основных нагрузок шахтного подъема, направленных в сторону подъемной машины. Укосина придает копру устойчивость при действии ветровых нагрузок, что достигается поперечным разносом ее ног. Разнос ног – расстояние между осями опор ног укосины. Направление укосины совпадает с направлением равнодействующей напряжения канатов, поэтому ноги укосины воспринимают основную часть усилий от напряжения канатов и работают на сжатие. В связи со значительными нагрузками ноги копра выполняют в виде составных элементов сплошного двутаврового сечения или решетчатых. Для обеспечения устойчивости укосины ставятся соединяющие ноги укосины между собой и станком. 69 промежуточные связи, Опорная рама служит для установки станка копра, монтажа посадочных кулаков в случае, если на нулевой отметке предусматривается приемная площадка для клетей и размещения противопожарных ляд. Опорная рама изготовляется из прокатных или сварных балок двутаврового заложения сечения и относительно опирается верха на устья устье зависит ствола. Глубина от принятого его типа подъемных сосудов. Различают следующие способы монтажа стальных копров (Рис. 15): наращиватель; сборкой на земле с последующим подъемом; сборкой в стороне и передвижкой на место в вертикальном положении. Рис. 15. Схема подъема станка копра с помощью: а – падающей стрелы: б – мачт (способом поворота) В связи с увеличением глубины и ростом производительности шахт становится целесообразно применение многоканатного подъема, расположенного в башенных копрах на высоте 30÷80 м. (Рис. 16). На башенном копре размещается одна или несколько подъемных установок с многоканальными подъемными машинами. 70 В плане башенные копры многоканатного подъема имеют прямоугольное или другое сечение, причем центральную часть башни до пола машинного зала занимает станок копра, вокруг которого расположены бункера и различные помещения надшахтного здания и технологического комплекса. В конструктивном отношении большое распространение нашли железобетонные башни, решенные в сборных или монолитных конструкциях, причем монолитные стены возводятся в скользящей опалубке. Стены копра опираются на самостоятельный кольцевой фундамент, опоясывающий устье ствола и заглубленный в грунт на 2÷10 м. Наличие железобетонных перекрытий, расположенных через 3,5÷6 м. и ряда наружных и внутренних продольных и поперечных железобетонных стен, доведенных до уровня машинного зала обеспечивает достаточную жесткость башни и копра. Верхнюю часть башни занимает машинный зал (иногда двухэтажный) с многоканатными подъемными машинами, устанавливаемые на монолитные железобетонные перекрытия и с мостовым подъемным краном. 71 Рис. 16. Схема башенного копра 6.2 Конструкции и герметизация надшахтных зданий Надшахтным зданием называют горнотехническое сооружение, возводимое над стволом или в непосредственной близости от него и предназначаемое для выполнения функций, связанных с работой шахтного ствола: разгрузки подъемных сосудов; безопасной посадки; спуска, подъема 72 и высадки людей; погрузки и выгрузки материалов и оборудования, спускаемых в шахту или поднимаемых из шахты; проветривания шахты (при возведении надшахтного здания на вентиляционном стволе или нейтральном стволе, требующем герметизации). Конструкция и габариты надшахтного здания определяются его назначением и типом подъемных сосудов. При размещении в стволе опрокидных клетей или скипов разгрузочные устройства располагают на значительной высоте, достигающей на шахтах производительностью 600÷1200 тыс. т угля в год 30÷35 м. В этом случае надшахтные здания строят высокими и со сравнительно малой площадью в плане при так называемой высотной схеме поверхности (рис. 17). Рис. 17. Надшахтное здание главного ствола Каркас такого надшахтного здания выполняется в виде железобетонных многоярусных рам с заполнением из кирпича или крупных панелей. Перекрытия обычно выполняются из монолитного железобетона ввиду большого количества проемов, затрудняющих использование унифицированных сборных железобетонных элементов. Несмотря на это, имеются решения перекрытий надшахтных зданий в сборном железобетоне. 73 Планировка надшахтных зданий при скиповом подъеме и при подъеме в опрокидных клетях однотипна. Отличие заключается в планировке первого этажа здания, в котором при подъеме в опрокидных клетях предусматривается нулевая посадочная площадка для людей и загрузки вагонеток материалами или оборудованием. Для современных шахт характерно наличие двух стволов: главного, оборудуемого скипами или опрокидными клетями, и вспомогательного обыкновенными клетями для спуска и подъема людей, материалов и оборудования. Надшахтное здание вспомогательного ствола, оборудованного обыкновенными клетями, выполняется одноэтажным при нулевой приемной площадке или двухэтажным при приемной площадке на втором этаже. Одноэтажные надшахтные здания (Рис. 18) занимают значительную площадь. Двухэтажные делаются каркасными с заполнением кирпичом или другими степовыми материалами (легкобетонными блоками, панелями и т.д.) и железобетонными перекрытиями, обеспечивающими общую жесткость и устойчивость здания. Рис. 18. Одноэтажное надшахтное здание вспомогательного ствола 74 Фундаменты надшахтных зданий выполняются бутовыми для одноэтажных зданий (из местных материалов); бутобетонными или железобетонными – при высотных схемах. Надшахтные здания наклонных стволов (Рис. 19) разнообразны в своей планировке. При подъеме в вагонетках конструкция надшахтного здания аналогична надшахтному зданию вертикального ствола при подъеме в обыкновенных клетях; при подъеме в скипах или ленточными конвейерами конструкция надшахтного здания упрощается и представляет собой наклонную закрытую эстакаду. Рис. 19. Надшахтное здание наклонного ствола Герметизация надшахтных зданий осуществляется на стволах, в которых находится под разряжением. При скиповом подъеме и подъеме в опрокидных клетях герметизация надшахтного здания достигается путем обшивки и создания перемычки в верхней части копра (металлического). Сообщение с наружным воздухом через выпускные люки бункеров исключается, т.к. в бункерах оставляется слой угла достаточный для предотвращения подсоса воздуха. При подъеме в обыкновенных клетях герметизация достигается обшивкой станка металлического копра и установкой клапана, перекрывающего ствол в период нахождения в нем клети. При подъеме клети на поверхность клапан открывается и ствол перекрывается самой клетью. 75 При наклонных шахтных стволах практикуется герметизация надшахтных зданий с помощью депрессионных шлюзов. Расчет элементов надшахтного здания при герметизации производят на максимальную депрессию (разряжения воздуха) создаваемую вентилятором (300÷400 мм. возм. ст.), что соответствует нагрузке 300÷400 кг/м2. Для предотвращения подсосов воздуха здание штукатурят с наружной и внутренней сторон, окна и двери выполняют в специальных металлических переплетах, остекление ведется с резиновыми прокладками. 6.3 Бункера и пункты безбункерной погрузки угля Бункером называется емкость, предназначенная для кратковременного хранения сыпучих тел, загрузка которых производится сверху, а выгрузка снизу (Рис. 20 и Рис. 21). Бункера в зависимости от вида хранимого материала подразделяются на угольные и породные. Породные бункера в зависимости от того, какие функции они выполняют в технологическом комплексе, бывают двух видов: приемные и перегрузочные. Рис. 21. Типы очертания бункеров: а – прямоугольное с плоским днищем; б – с пирамидальной воронкой; в – полигональное; г – в виде треугольной призмы; д – несимметричное трапециевидной формы; е – параболическое Рис. 21. Типы очертания бункеров: а – прямоугольное с плоским днищем; б – с пирамидальной воронкой; в – полигональное; г – в виде Рис. треугольной призмы; д – несимметричное 20. Схема здания погрузочных трапециевидной формы; е – параболическое бункеров: 1 – надбункерная галерея; 2 – бункер; 3 — подбунксрное помещение; 4 – площадки для обслуживания 76 а б в е д г Рис. 21. Типы очертания бункеров: а – прямоугольное с плоским днищем; б – с пирамидальной воронкой; в – полигональное; г – в виде треугольной призмы; д – несимметричное трапециевидной формы; е – параболическое Приемные породные бункера размещают в надшахтных зданиях для приемки породы, выдаваемой из шахты. Перегрузочные бункера устанавливаются у отвалов для погрузки породы, поступающей из шахты или обогатительной фабрики, в вагонетки или скипы, подающие породу на отвалы. Угольные бункера в технологическом комплексе поверхности шахты имеют различное назначение. Приемные бункера служат для приемки угля из шахты. Для складирования необогащенного угля при обогатительных фабриках сооружают аккумулирующие бункера. При обогатительных фабриках с мокрым процессом обогащения угля применяются обезвоживающие бункера для удаления воды из продуктов обогащения. На погрузочных пунктах, где производится погрузка угля в железнодорожные вагоны или иной вид транспорта, устанавливаются погрузочные бункера. В настоящее время на шахтах внедряется безбункерная погрузка угля в вагоны, при которой исключается необходимость в сооружении погрузочных 77 бункеров. Применение этого метода погрузки снижает капитальные затраты на строительство и способствует повышению качества угля за счет уменьшения количества перегрузочных операций. По роду строительного материала бункера подразделяют на железобетонные, металлические и смешанные, в которых отдельные конструктивные элементы выполняются из разных строительных материалов в различных сочетаниях. Бункера небольшой емкости для временных целей иногда сооружают из дерева. Здания бункеров состоят из 4-х основных частей: опор, собственно бункеров, надбункерной галереи и подбункерного помещения (Рис. 20). Надбункерная галерея служит для размещения конвейеров, доставляющих и распределяющих уголь по ячейкам бункера. В отдельных случаях в надбункерной галерее устанавливаются грохоты для разделения рядового угля на сорта. Формы и очертания бункеров отличаются большим разнообразием и зависят от способа загрузки (разгрузки) бункера и строительного материала. В зависимости от очертания поперечного сечения воронки различают прямоугольные, треугольные, трапециевидные, полигональные, параболические и т.д. (Рис. 21). Для предохранения стенок бункеров от истирания прибегают к их защитной футеровке клинкерным кирпичом и сталебетоном. Для предотвращения смерзания угля или породы в бункерах подбункерные помещения отапливаются, а все помещения здания утепляются. Железобетонные бункера подразделяются на монолитные (Рис. 22), сборные (Рис. 23) и смешанные. 78 Рис. 22. Продольный разрез здания погрузочных бункеров из монолитного железобетона на три ячейки Металлические бункера делятся на жесткие и гибкие (Рис. 24). Пункт безбункерной погрузки угля в железнодорожные вагоны (Рис. 25) позволяет грузить уголь, минуя здание погрузочных бункеров. Обогащенный уголь транспортируется к погрузочному пункту двумя ленточными конвейерами 1 и 2 и по желобам 3 разгружается в приемные бункера 4 емкостью 60 т. каждый. Из приемных бункеров уголь с помощью пластинчатых питателей 5 и загрузочных желобов 6 грузится в железнодорожные вагоны 7. загруженный вагон поступает на автоматические вагонные весы 8. 79 Рис. 23. Поперечный разрез погрузочного бункера из сборного железобетона По сравнению с существующими зданиями погрузочных бункеров большой емкости капитальных и пункт безбункерной эксплуатационных затрат погрузки и требует позволяет меньших осуществить автоматизированное дистанционное управление процессом погрузки. Пункт безбункерной погрузки имеет несущий, сборный или монолитный железобетонный каркас, обеспечивающий поперечную и продольную жесткость здания. Стены заполняются легкобетонными блоками. 80 панелями, кирпичом или Рис. 24. Автоматизированный погрузочный пункт Рис. 25. Здание погрузочных бункеров с гибкими днищами 6.4 Конструкция главного корпуса обогатительных фабрик Главный корпус обогатительной фабрики представляет собой многоэтажное многопролетное каркасное сооружение высотой 40÷50 м, в котором размещается разнообразное по габаритам и весу оборудование, устанавливаемое на перекрытиях. Такое оборудование, как дробилки, мельницы и т.д., имеющее значительный вес и создающее большие динамические нагрузки устанавливается не на перекрытиях, а на отдельных монолитных фундаментах. На рисунке 26 приведен продольный разрез главного корпуса обогатительной фабрики производительностью 6000 т. в сутки. 81 Каркас здания состоит из поперечных многоярусных железобетонных рам, связанных в продольном направлении ригелями в пространственную систему, обладающую большой жесткостью и монолитностью, что очень важно при динамических нагрузках. Шаг колонн в продольном и поперечном направлениях принят равным 6 м, как и в других производственных зданиях угольной промышленности. Высота первого этажа из условий пропуска железнодорожного транспорта равна 5 м, остальных этажей 4, 2 м. На обогатительных фабриках с мокрыми процессами обогащения, имеющих повышенную влажность воздуха, особого внимания заслуживает устройство ограждающих конструкций. Для защиты ограждающих конструкций от увлажнения и промерзания, наносят на внутреннюю поверхность ограждения пароизоляцию из материала, обладающего высокой паронепроницаемостью, и во-вторых, применяют для ограждающих конструкций материалы с большим термическим сопротивлением. Рис. 26. Продольный разрез главного корпуса обогатительной фабрики со сборным железобетонным каркасом 1 – аккумулирующие бункера емкостью 4 X 3 0 0 - 1200 т; 2 – механическая мастерская; 3 – бункер пыли; 4 – бункер концентрата 82 Рис. 26. Продольный разрез главного корпуса обогатительной фабрики со сборным железобетонным каркасом: 1 – аккумулирующие бункера емкостью 4х300-1200 т; 2 – механическая мастерская; 3 – бункер пыли; 4 – бункер концентрата Стены возводят из кирпичных блоков и легкобетонных и железобетонных панелей. На кирпичной стене толщиной 38 см наносят с внутренние стороны пароизоляционные слой из 2-х слоев рубероида с последующим оштукатуриванием цементным раствором по металлической сетке. В ограждениях из крупных железобетонных панелей, представляющих ребристую железобетонную плиту, утепленную пенобетоном, пароизоляцией является тонкостенная плита из гидрофобного бетона, обращенная внутрь помещения. Такая конструкция ограждения более экономична, т.к. не требует дорогостоящей оклеечной пароизоляции. В типовом проекте вышеуказанной обогатительной фабрики наружные ограждающие конструкции выполнены из керамзитобетонных панелей, на внутреннюю поверхность которых нанесена пароизоляция из слоя асфальта. Каркас здания из сборного железобетона состоит из стоек и ригелей, опирающихся на консоли стоек. Сечение стоек каркаса принимается равным 600 х 600 или 600 х 400 мм. Стыкование стоек по высоте осуществляют сваркой закладных деталей с последующим замоноличиванием бетоном марки 400 (Рис. 27). Стойки изготовляются из бетона марки 300. Ригели, расположенные в продольном и поперечном направлениях, имеют тавровое сечение, причем поперечные ригели укладывают полками вниз для опирания на них плит перекрытия, а продольные ригели – полками вверх. Стыкование ригелей со стойками осуществляются сваркой стальных полос, выпущенных их стоек, с закладными деталями ригелей (Рис. 28). Перекрытия обогатительных фабрик имеют сложное конструктивное решение, т.к. они несут значительные нагрузки от оборудования и имеют 83 большое количество проемов. Сборные перекрытия устраивают из ребристого настила длиной 5,7 м и в отдельных местах прибегают к небольшим заделкам из монолитного железобетона. Рис. 28. Сопряжение ригелей со стойками: 1 – железобетонная стойка: 2 – металлическая планка, приваренная к каркасу Рис. 27. Детали стыка стоек: ригеля; 1 – железобетонная стойка; 3 – металлическая планка, приваренная к каркасу 2 – стальные обоймы; консоли стойки; 3 – стыковые накладки: 4 – металлический столик; 4 – фиксирующая прокладка 5 – металлические планки, приваренные к каркасу прогона: 6 – металлическая планка, приваренная при монтаже к закладным частям стойки и прогонов: Фундаменты, полы, покрытия,7 –лестницы выполняют обычных из типов, металлические полосы, выпущенные стоек применяемых для промышленных зданиях. 6.5 Строительство шахтных котельных Опытом эксплуатации котельных установок, вынесенных на открытые площадки или защищенных легкими конструкциями, установлено, что целесообразно строительство котельных открытого и полуоткрытого типов. Котельные открытого типа для районов с расчетной температурой до – 40°С имеют пролет 12 м для котлов ДКВР-6,5-13 и 15 м для котлов ДКВД-1013. При этом на открытой площадке располагаются дымососы, дутьевые вентиляторы, золоуловители. Здание котельной открытого типа на три котла ДКВР-6,5-13 для районов с расчетной температурой до – 27°С имеет габариты в плане 36 х 6 м. При этом на открытую площадку выносятся частично котлы, полностью экономайзеры, дутьевые вентиляторы, дымососы, золоуловители. 84 В основу компоновки положен принцип агрегатности, заключающийся в том, что каждый котел имеет индивидуальный водяной экономайзер, золоуловитель, дутьевой вентилятор и дымосос. Принцип агрегатности позволяет вводить в работу котлы по очереди и тем самым использовать котельную на период строительства шахты. Котельные полуоткрытого типа имеют по сравнению с обычными котельными на 25÷30% меньший строительный объем и на 15÷18% меньшую стоимость строительства, а открытого – соответственно на 60% и 25÷30 %. Конструктивной основой здания является сборный железобетонный каркас, стеновое ограждение – легкобетонные панели; покрытие – из крупнопанельных плит. Фундаменты под котлы и прочее оборудование – из монолитного железобетона. 85 6.6 Эстакады и галереи шахт Искусственные сооружения, служащие для перемещения по ним грузов и прохода людей выше уровня земли, называются эстакадами. Материалом для сооружения эстакад могут служить металл, железобетон, дерево и кирпич. Деревянные эстакады в настоящее время не применяются. Эстакады бывают горизонтальные и наклонные. Для рельсовых эстакад yгол наклона принимается до 25°, для конвейерных – до 18°. Эстакады закрытого типа называются галереями. Эстакада состоит из трех основных частей: пролетных строений; проезжей части; опор. Размеры поперечного сечения эстакад зависят от количества и типов устанавливаемых на них транспортных средств и от количества рабочих проходов. Высота закрытых эстакад от пола до нижних выступающих частей покрытия должна быть не менее 2м при регулярном и 1,9 м при нерегулярном проходе людей. Ширина конвейерных эстакад при одном конвейере складывается из ширины конвейера плюс 700 мм на проходы с обеих сторон. При двух конвейерах проход между конвейерами предусматривается 700 мм, а с боков оставляют монтажные зазоры не менее 400 мм. В случае породоотборки проходы увеличивают до 1100 мм. Эстакады могут быть однопролетными и многопролетными. Наиболее экономичными по расходу металла считаются пролеты галерей в пределах 25÷35 м. Эстакады с пролетами более 30 м рекомендуется применять только при большой высоте опор и в тех случаях, когда установка промежуточных опор по условиям застройки поверхности шахты оказывается невозможной. 86 Пролетное строение эстакад. При небольших пролетах и небольшой высоте применяют простейшие типы эстакад ригельно-подкосной системы. Опоры выполняют в виде стоек, связанных раскосами и подкосами. Стойки заделывают в бетонные фундаменты или соединяют с ними опорными башенками и анкерными болтами. Просветная часть состоит из прогона и ригельно-подкосного усиления. Несущие конструкции пролетного строения стальных конвейерных галерей состоят из ферм, горизонтальных связей, опорных рам и поперечных балок (Рис. 29). Кроме того к элементам пролетного строения относятся ограждающие конструкции: пол, покрытия и стены. Фермы конвейерных галерей, как правило, проектируют с параллельными поясами. Решетку нисходящими ферм применяют раскосами и обычно сжатыми раскосную стойками или с растянутыми треугольную с дополнительными стойками (Рис. 29 а). Более рациональной является раскосная решетка, т.к. в конвейерных галереях преобладает стационарная нагрузка, усилия в элементах решетки не являются закономерными и поэтому все раскосы такой решетки всегда растянуты, меньше сжатых элементов и последние имеют меньшую длину, чем в треугольной решетке. Ветровые связи (Рис. 29 б), воспринимающие и передающие на опоры ветровые нагрузки, а также обеспечивающие пространственную жесткость моста, располагают в плоскости верхних и нижних поясов ферм по всему их пролету. 87 б а в г д Рис. 29. Несущие конструкции пролетного строения мостов: а – схемы решеток ферм наклонных мостов: б – схемы горизонтальных связей; в – схемы плоских рамных (качающихся) опор; г – схемы опирания смежных пролетных строений на пространственную опору; д– пролет эстакады ригельно-подкосной системы Стойками решетки ветровых связей являются поперечные балки и ригели которые работают от ветровой нагрузки на сжатие. Если полом служит железобетонная плита, то раскосы по нижним поясам не ставят. По концам ферм в плоскости крайних опорных стоек располагают опорные ветровые рамы. 88 Промежуточные опоры конвейерных галерей выполняют плоскими (качающимися, Рис. 29 в) или пространственными (неподвижными). Высота, плоских опор наклонных галерей переменная и достигается 25÷30 м и более. Пространственные опоры (Рис. 29 г) имеют четырехстоечную систему с решетками в плоскостях поперечных и продольных граней и устанавливаются при высоте 30 м или в местах подвесных устройств для натяжения ленты конвейера. Ограждающие конструкции галерей применяют из щитов армопенобетонных плит и из волнистой асбофанеры. Монтаж стальных эстакад и мостов осуществляют в 2 стадии: укрепительная сборка основных частей (опор и ферм пролетного строения) на стеллажах вблизи места их установки и подъем укрепленных элементов на места установки (Рис. 29.1). Рис. 29.1. Пролет галереи из монолитного железобетона Опоры эстакад и мостов монтируют с помощью монтажных матч методами поворота или скольжения аналогичных тем же методам при монтаже копров. При строительстве железобетонных галерей на опоры в виде плоских рам опираются жестко связанные с ними наклонные балки пролетного строения с железобетонной плитой между ними, которая служит полом 89 галереи. Ограждающая конструкция галерей представляет собой железобетонный рамный каркас с кирпичным заполнением. Применяются также сборные железобетонные предварительно напряженные конструкции конвейерных галерей в виде ферм и сплошных балок-стенок с пролетами до 30 м на сборных опорах. Полы и перекрытия конвейерных галерей делают из сборных крупнопанельных плит. 6.7 Колейные и канатные дороги на отвалы породы Наиболее простой и получившей широкое распространение является доставка породы на отвал по рельсовым путям в вагонетках с опрокидным кузовом (рис. 30 а). Рис. 30. Схема образования конусных штабелей отвалов породы с помощью шахтных вагонеток Вагонетка с породой 1, доставленная от ствола 2, прицепляется для подъема на терриконик к концу тягового каната 4, огибающего шкив 5, укрепленный на разгрузочной ферме 6, и по рельсовому пути 7 поднимается на вершину отвала подъемной лебедкой 10. После подъема на ферму кузов вагонетки наклоняется специальным устройством, и порода из него скатывается в отвал 3. 90 При подаче породы в вагонетках с глухим кузовом (рис. 30 б) применяются лобовые опрокидыватели 8, устанавливаемые на передвижной разгрузочной ферме 6. Канатные дороги подразделяются на двухканатные, у которых имеются самостоятельные несущий и тяговый канаты, и одноканатные с одним канатом (одновременно несущим и тяговым), движущимся по опорным роликам. Канатная подвесная дорога на отвалы может быть с маятниковым возвратно-поступательным или кольцевым движением вагонеток (рис. 31). Несущий канат маятниковых дорог наглухо закреплен у погрузочной станции, а противоположный его конец имеет на конечной опоре (за отвалами) натяжное устройство. Бесконечный тяговый канат с прикрепленными к нему вагонетками совершает попеременно рабочее движение в одну сторону с гружеными, и в другую с порожними вагонетками. Кольцевая дорога имеет два несущих каната – для груженых и порожних вагонеток. На погрузочной и конечной станциях несущие канаты соединяются подвесными жесткими однорельсовыми путями и образуют вместе с ними замкнутый кольцевой контур, по которому и происходит непрерывное кольцевое движение вагонеток, приводимых в движение бесконечным тяговым канатом. 91 а б Рис. 31. Подвесные канатные дороги: а – опоры кольцевой дороги; б – схема образования отвалов маятниковой дорогой; 1 – несущие канаты; 2 – тяговые канаты; 3 – вагонетки; 4 – блоки для поддержания тяговых канатов; 5 – отвал породы емкостью 150 000 т; 6 – промежуточная мачта опоры (Н-65 м); 7 – отвал породы емкостью 2850 тыс. т; 8 – опора тягового каната; 9 – двойное натяжное устройство; 10 – концевая мачта-опора (Н-100 м) Производительность кольцевой дороги значительно больше производительности маятниковой. Канатная дорога берет начало в надшахтном здании, где вагонетки непосредственно из приемного бункера загружаются породой. Опоры канатной дороги могут быть сооружены из металла или железобетона высотой обычно 10÷50 м, а в отдельных случаях 100÷130 м. Для поддержания несущих канатов на опорах устраивают подушки (башмаки), которым с целью избежания перелома каната придается криволинейное очертание. 92 6.8 Водоснабжение, канализация, отопление и вентиляция шахт и рудников Водоснабжение. предприятий Система угольной производственного промышленности имеет свои водоснабжения специфические особенности. К ним следует отнести прежде всего оборотное водоснабжение обогатительных фабрик и гидрошахт. Вода, идущая на нужды обогатительных фабрик, а также для отбойки ПИ, транспортирования ПИ и породы может быть повторно использована после ее отстоя для нужд внутреннего водоворота. Отработанная вода, сбрасываемая из главного корпуса ОФ (обогатительной фабрики) поступает для отстоя в хвостохранилище, где она осветляется и насосной станцией снова подается в главный корпус ОФ. Пополнение потерь воды осуществляется подачей свежей воды из какого-либо источника водоснабжения, в качестве которого часто используется шахтный водоотлив. Шахтные воды собираются в зумпфе (водосборнике) шахты и выдаются насосами в отстойники шахтных вод, откуда насосами подаются в главный корпус ОФ. Канализация. Удаление загрязненной воды (сточной жидкости) с территории шахты или ОФ и ее очистка приобретают огромное значение для поддержания санитарного состояния водоемов. Сточная жидкость из отдельных зданий поступает по трубам в сеть канализации промышленной площадки, откуда самотеком отводится за ее пределы. Канализационные трубы должны быть уложены в соответствии с правилами компоновки генерального плана площадки и с определенным уклоном, для чего используется в основном рельеф местности. Иногда собранную сточную воду приходится перекачивать насосами канализационной насосной станции по напорным линиям трубопроводов на хвостохранилища или очистные сооружения. Сточная жидкость на очистных сооружениях подвергается очистке от загрязняющих ее веществ и бактерий, после чего выпускается в природные 93 водоемы. Степень очистки должна быть такова, чтобы выпуск сточных вод в водоем не ухудшал его санитарного состояния. В ряде случаев процесс очистки сточных в водоем совмещался с агрономическими мероприятиями путем использования сточной воды для орошения и удобрения полей. Отопление. На промплощадках шахт и обогатительных фабрик используются паровая, водяная и воздушная системы отопления. Паровое отопление устраивается в секциях блока здания главного и вспомогательного ствола, мостах, складах ГСМ (горючих и смазочных материалов) и некоторых других зданиях и сооружениях. Невозможность качественной регулировки теплоотдачи приборов парового отопления, их негигиеничность, вызываемая пригоранием на их поверхности органической пыли с выделением вредных газов, делает систему парового отопления, несмотря на ее экономичность, совершенно неприемлемой для обогрева помещений, в которых люди могут находиться продолжительное время. Система водяного отопления на промплощадке используется в административно-бытовом комбинате. Система воздушного отопления на угольных шахтах используется для обогрева шахтных стволов. Вентиляция. В зданиях шахтной поверхности применяются системы вытяжной и приточно-вытяжной вентиляции. Наиболее совершенные вентиляционные системы оборудуются в банной части административнобытового комбината и в корпусах обогатительных фабрик с большими выделениями влаги, пыли и других примесей. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Конструкции шахтных копров. 2. Что Вы знаете о конструкции и герметизации надшахтных зданий? 3. Для чего предназначены бункера и пункты безбункерной погрузки угля? 4. Расскажите о конструктивных особенностях главного корпуса ОФ. 94 5. Назначение, размещение и особенности строительства зданий котельных шахт и рудников. 6. Конструктивные особенности эстакад и галерей. 7. Устройство колейных и канатных дорог на отвалы породы. 8. Что Вы знаете о водоснабжении, канализации, отоплении и вентиляции шахт и рудников? Тема 7 Строительство зданий и сооружений над горными выработками 7.1 Мульда сдвижения поверхности земли и в ее пределах При выемки ПИ из месторождения образуются пустоты. Образования этих пустот вызывает передвижения оседающих под воздействием силы тяжести вышележащей толщи пород. В результате этого поверхность земли оседает по плавной кривой и образуется корытообразное впадина, называемая мульдой сдвижения. Отработка ПИ вызывает неравномерные оседания поверхности земли, здания и сооружения, находящиеся на участках оседания поверхности, деформируются, что может привести к нарушению их нормальной эксплуатации, а иногда и к разрушению. Сдвижение в толще породы происходит под углом к горизонту. Углы β и γ, величина которых зависит от угла наклона пласта ПИ, называются углами сдвижения (Рис. 32). Рис. 32. Мульда сдвижения Таким образом, площадь участка земной поверхности, подверженного влиянию подработки, всегда больше площади очистных работ. Чем больше 95 угол наклона пласта и глубина его залегания, тем больше границы мульды сдвижения на поверхности. Зная глубину залегания и угол падения пласта, углы сдвижения и размеры очистных выработок, можно с достаточной степени точности определить границы этого участка. В процессе сдвижения земной поверхности под влиянием подземных выработок имеется период опасных деформаций, когда скорость оседания земной поверхности достигает 30÷50 мм в месяц и в подрабатываемых зданиях и сооружениях могут возникать значительные повреждения. За окончание процесса сдвижения принимают дату, после которой оседания в течение 6 месяцев не превышают 30 мм. Перемещение точки земной поверхности в пределах мульды сдвижения происходит по сложным траекториям. Движение точек поверхности рассматривается в главных сечениях мульды. На разрезах по падению и простиранию пласта. Главные сечения мульды характерны наибольшей активностью перемещения точек поверхности. Каждая точка мульды сдвижения испытывает горизонтальные и вертикальные перемещения. вертикальные перемещения точек называют оседанием, их величина измеряется в абсолютных единицах или в процентах к мощности пласта. Оседание неравномерно точек и поверхности увеличивается в мульде от краев сдвижения мульды происходит к середине. Неравномерность оседания поверхности вызывает ее наклоны и падающих в границы мульды сдвижения. Величина наклона отдельного участка земли называется деформацией наклона. Разность наклонов смежных участков поверхности называется неравномерностью наклонов. Неравномерности наклонов характеризуют кривизну профиля мульды. Наклоны являются особенно опасными для сооружений, имеющих большую высоту при небольшой площади (башни, элеваторы, высокие трубы и т.д.). При наклоне таких сооружений возникает большие отклонения их 96 верха от первоначального положения, что вызывает появление дополнительного опрокидывающего момента, перенапряжение грунтов у грани подошвы фундамента и т.д. Для обычных невысотных гражданских и промышленных сооружений наибольшую опасность представляет неравномерности наклонов, т.к. здание или сооружение, вписываясь в кривизну мульды, подвергается изгибу с опасными растягивающими напряжениями в конструкциях (Рис. 33). Рис. 33 Сжатие и растяжения грунтов на поверхности мульды сдвижения Горизонтальные перемещения поверхности мульды вызывают сжатие и растяжения грунта. У края мульды располагается зона растяжения, которая к середине мульды переходит в зону сжатия. Этот вид деформаций является также очень опасным для зданий и сооружений. Растяжение вызывает появление трещин в стенах и фундаментах, приводит к разрыву трубопроводов и т.д. Края мульды являются наиболее опасными для сооружений, которые претерпевают гораздо большие деформации, чем в середине. 7.2 Безопасная глубина подработки и методы охраны зданий и сооружений Все объекты промышленного назначения, подземные и наземные сооружения, жилые и общественные здания подлежат обязательной охране от вредного влияния горных разработок. 97 Все здания и сооружения разделены на категории охраны в зависимости от назначения, конструктивных особенностей и характера последствий, возникающих при подработке. Предусмотрено 7 категорий охраны зданий и сооружений. К I категории относятся коксохимические и химические заводы, доменные и мартеновские цеха металлургических заводов, центральные и групповые ОФ, крупные гидротехнические сооружения и другие ответственные сооружения промышленных предприятий. Жилые и общественные здания в зависимости от этажности относятся ко II-VI категориям. К VII категории относятся магистральные водоводы, водопроводные и газопроводные разводящие сети, трамвайные линии и другие сооружения. Выемку ПИ под объектами разрешается производить, как правило, только ниже горизонта безопасной глубины разработок. Под безопасной глубиной понимают такую глубину, при которой и ниже которой горные разработки не могут вызвать в подрабатываемых объектах разрушительные деформации, влекущие за собой прекращение эксплуатации, опасность для жизни работающих и живущих в охраняемых зданиях и сооружениях. При подработках на глубинах ниже безопасных на поверхности земли возникают деформации, не опасные для зданий и сооружений, и в этих случаях они обычно легко переносят подработку с последующим выполнением незначительного ремонта. Натурными наблюдениями устанавливаются величины предельно допустимых деформаций грунта для промышленных и гражданских сооружений различных категорий, не вызывающих опасных повреждений конструкций. Для строительства населенных пунктов и промышленных предприятий стремятся выбирать участки, где ПИ залегают на больших глубинах. В случаях необходимости размещения нового строительства или наличия ранее 98 построенных зданий и сооружений на участках с глубиной залегания ПИ менее безопасной применяют следующие меры охраны зданий и сооружений от вредного влияния подработки: оставление под зданиями и сооружениями охранных целиков; полную или частичную закладку породой выработанного пространства и такие способы выемки ПИ при которых возникают минимальные деформации в подрабатываемых объектах; конструктивные и планировочные мероприятия по усилению конструкции сооружения. Мера охраны сооружений оставление целиков не является прогрессивной т.к. приводит к консервации запасов ПИ и усложнению систем разработки. Обычно этот метод применяется только для охраны существующих капитальных и ответственных сооружений (школ, больниц, промышленных сооружений, водоемов, железнодорожных магистралей и т.д.). Полная или частичная закладка породой выработанных пространств не исключает движения земной поверхности, а только смягчает характер деформации поверхности. Из-за высокой стоимости осуществления закладки этот метод не находит широкого применения. Наиболее рациональным методом охраны сооружений являются конструктивные и планировочные мероприятия. Этот метод охраны применяется как для проектируемых, так и для существующих зданий и сооружений. 7.3 Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, назначаемые при проектировании зданий и сооружений в зонах подработки поверхности При подработке зданий даже на безопасной глубине не исключена возможность появления в конструкциях значительных деформаций, если 99 здание было простроено без учета специфики работы конструкции во время подработки. При неравномерной осадке поверхности в плоскости стен зданий появляются дополнительные изгибающие моменты и перерезывающие силы, а вследствие горизонтальной деформации грунта в фундаментах возникают крутящие моменты, сдвиги, растяжения и сжатия. Большинство этих силовых факторов возрастает с увеличением длины и высоты здания. При прохождении мульды сдвижения под зданием оно находится в сложном напряженном состоянии и работает как пространственная система. Для уменьшения величин и дополнительных усилий и деформаций в несущих конструкциях зданий и сооружений применяются следующие мероприятия: рациональные способы ведения горных работ; рациональная ориентация зданий относительно мульды сдвижения; повышение расчетного сопротивления грунта; разрезка зданий и сооружений на отсеки осадочными швами и другие конструктивные мероприятия, обеспечивающие сохранность зданий и сооружений. Конструктивные мероприятия назначаются исходя из принципа жесткости и податливости. При применении принципа жесткости обеспечивается достаточная жесткость и прочность несущих конструкций, необходимых для безопасного восприятия дополнительных усилий, возникающих при деформации земной поверхности. При применении принципа податливости предусматривается достаточная податливость и гибкость несущих конструкций, необходимых для обеспечения возможности конструкциям следовать за деформациями земной поверхности без разрушения и без появления в них недопустимых напряжений. увеличение гибкости и податливости конструкций уменьшает величины напряжений в них при подработке сооружений. 100 По принципу жесткости обычно проектируют жилые и гражданские здания с каменными стенами, конструкции которых обладают большой жесткостью. По принципу податливости проектируют большинство промышленных зданий и сооружений. 7.4 Охрана существующих зданий и сооружений, построенных на подрабатываемых участках Мероприятия по сохранению существующих зданий можно подразделить на горномаркшейдерские и строительные. Горномаркшейдерские мероприятия заключаются в смягчении неравномерности осадок поверхности. Это достигается путем применения закладки выработанного пространства и проведением очистной выемки так, чтобы здание в процессе подработки оказалось в той части мульды сдвижения, где деформации будут наименьшими. Разработка ПИ в таких случаях должна вестись с одинаковой и возможно большей скоростью. Строительные мероприятия сводятся к разрезке здания на отсеки и усилению стен и фундаментов. Разрезку продольных стен швами стремятся осуществлять в местах примыкания к ним поперечных внутренних стен. Разрезка здания швами производится по всей высоте. В результате в разрезке каждый отсек должен иметь в плане замкнутый контур. Если это требование не удовлетворяется, то стены в месте разрезки в поперечном направлении стягиваются (параллельно шву) металлическими тяжами или раскрепляются установкой деревянных рам (Рис. 34). 101 Рис. 34. Схема устройства связей между продольными стенами: 1 – осадочный шов; 2 – металлический тяж Трубопроводы, Рис. 35. Схема крепления столбов в здании: 1 – каменный столб; 2 – распорка пересекающие осадочные швы, разрезаются и соединяются гибкими вставками. При отсутствии внутренних продольных стен и длине торцовых стен более 8 м связь между продольными и поперечными наружными стенами усиливается установкой металлической тяжей в плоскости перекрытий. Усиление стен металлическими тяжами применяется иногда вместо разрезки здания осадочными швами. При больших величинах горизонтальных деформаций (более 5 мм) вдоль фундаментов откапываются траншеи, которые перекрываются щитами или засыпаются шлаком с устройством отмостки сверху. Этим мероприятием достигается уменьшение горизонтальных усилий, передаваемых грунтом на фундаменты. Внутренние колонны и столбы в зданиях при горизонтальных деформациях больше 4 мм раскрепляются в двух направлениях распорками (Рис. 35). ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Расскажите о деформациях поверхности в зоне ведения горных работ. 2. Дайте понятие мульды сдвижения. 3. Что такое безопасное глубина подработки зданий и сооружений на поверхности шахты (рудника)? 102 4. Расскажите о методах охраны зданий и сооружений в зоне производства горных работ. 5. Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия при проектировании зданий и сооружений шахтной поверхности. 6. Расскажите об охране существующих построенных на подрабатываемых участках. 103 зданий и сооружений, МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ по дисциплине «Строительство горных предприятий» 080502.65 Экономика и управление на предприятии (по отраслям) г. Дальнегорск 2012 104 Виды самостоятельной работы Часы, отводимые учебным планом на самостоятельную работу студентов, используются на выполнение следующих видов работ: индивидуальное домашнее задание – тематика по вариантам изложена ниже; изучение литературы производится в соответствии с тематическим учебным планом дисциплины; подготовка к зачету в соответствии с перечнем типовых вопросов для итогового контроля. Указания по выполнению индивидуального домашнего задания Индивидуальное домашнее задание состоит из двух вопросов по различным разделам курса «Строительство горных предприятий». Студент выполняет вариант задания, который соответствует его регистрационному номеру в журнале учета посещаемости. Индивидуальные домашние задания оформляются в обыкновенных ученических тетрадях с соблюдением следующих требований: страницы должны быть пронумерованы; справа или слева от текста оставляются поля; на клетчатой бумаге необходимо писать через клетку; почерк должен быть разборчивым (допускается сдача работы в печатном виде). Вопросы в виде плана приводятся в начале работы и записываются перед каждым ответом с выделением цветом или подчеркиванием. Текст, по возможности, необходимо сопровождать иллюстрациями (графиками, схемами, таблицами, рисунками, фотографиями и т.д.). Ответ должен быть достаточно полным, конкретным, соответствовать требованиям программы курса, изложен собственным языком, а не переписан из книги. Цитаты должны быть взяты в кавычки и иметь ссылку на страницу и название соответствующей книги. Перечень вариантов индивидуального домашнего задания приведены в разделе «Контрольно-измерительные материалы». 105 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ по дисциплине «Строительство горных предприятий» 080502.65 Экономика и управление на предприятии (по отраслям) г. Дальнегорск 2012 106 Перечень типовых вопросов для итогового контроля 1. Документы, регламентирующие проектирование горных предприятий. 2. Объекты проектирования и виды проектной документации. 3. Выбор площадки для строительства. 4. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проектирования и строительства горных предприятий. 5. Задание на проектирование. 6. Стадии технологического проектирования. 7. Проект шахты. Основные стадии проектирования. 8. Технические условия (ТУ) на проектирование. 9. Рабочая документация. Порядок разработки и согласования документации. 10. Проекты организации строительства горных предприятий (ПОС). 11. Проекты производства работ (ППР). 12. Схемы последовательности работ при строительстве шахт. 13. Организация строительства шахт и рудников. 14. Технологический комплекс на поверхности шахт и рудников. 15. Сооружения для обогащения и сортировки полезных ископаемых. 16. Погрузочные, складские и породоотвальные сооружения. 17. Вентиляторные и калориферные установки, энергоснабжение, ремонтно-складское хозяйство. 18. Общие принципы построения генерального плана и выбора внешнего транспорта. 19. Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути. 20. Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника). 21. Планировка и осушение поверхности шахты. 22. Секционный принцип компоновки блоков зданий для разных условий при различной производительности шахт и рудников. 107 23. Компоновка и конструктивные решения блока зданий главного ствола шахты (рудника). 24. Компоновка и конструктивные решения блока зданий вспомогательного ствола шахты (рудника). 25. Архитектурные и компоновочные решения при строительстве административно-бытового корпуса (АБК) шахты. 26. Конструкции шахтных копров. Особенности их возведения. 27. Конструкции и герметизация надшахтных зданий. 28. Бункера и пункты безбункерной погрузки угля. 29. Конструкция главного корпуса обогатительной фабрики. 30. Строительство шахтных котельных. 31. Эстакады и галереи шахт (рудников). 32. Колейные и канатные дороги на отвалы породы. 33. Водоснабжение, канализация, отопление и вентиляция шахт и рудников. 34. Мульда сдвижения и деформации поверхности земли в ее пределах. 35. Безопасная глубина подработки и методы охраны зданий и сооружений. 36. Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, назначаемые при проектировании зданий и сооружений в зонах подработки поверхности. 37. Охрана существующих зданий и сооружений, построенных на подрабатываемых участках. 108 Перечень вариантов индивидуального домашнего задания Вариант 1 1. Документы, регламентирующие проектирование горных предприятий. 2. Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути. Вариант 2 1. Объекты проектирования и виды проектной документации. 2. Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника). Вариант 3 1. Выбор площадки для строительства. 2. Планировка и осушение поверхности шахты (рудника). Вариант 4 1. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проектирования и строительства горных предприятий. 2. Компоновка и конструктивное решение зданий и сооружений на сблокированной поверхности шахт и рудников. Вариант 5 1. Задание на проектирование. 2. Секционный принцип компоновки блоков зданий для разных условий и при различной производительности шахт и рудников. Вариант 6 1. Стадии технологического проектирования. 2. Компоновка и конструктивные решения блока зданий главного ствола шахты (рудника). Вариант 7 1. Проект шахты. 2. Компоновка и конструктивные решения вспомогательного ствола шахты (рудника). Вариант 8 1. Технические условия (ТУ) на проектирование. 109 блока зданий 2. Архитектурные и компоновочные решения при строительстве административно-бытового корпуса (АБК) шахты (рудника). Вариант 9 1. Рабочая документация. 2. Конструкции шахтных копров. Особенности их возведения. Вариант 10 1. Проекты организации строительства (ПОС) горных предприятий. 2. Конструкции и герметизация надшахтных зданий. Вариант 11 1. Проекты производства работ (ППР). 2. Бункера и пункты безбункерной погрузки угля. Вариант 12 1. Схема последовательности работ при строительстве шахт (рудников). 2. Конструкция главного корпуса обогатительной фабрики. Вариант 13 1. Организация строительства шахт и рудников. 2. Строительство шахтных котельных. Вариант 14 1. Технологический комплекс на поверхности шахт и рудников. 2. Эстакады и галереи шахт (рудников). Вариант 15 1. Сооружения для обогащения и сортировки полезных ископаемых. 2. Колейные и канатные дороги на отвалы шахт (рудников). Вариант 16 1. Погрузочные, складские и породоотвальные сооружения. 2. Водоснабжение, канализация, отопление и вентиляция шахт и рудников. Вариант 17 1. Вентиляторные и калориферные ремонтно-складское хозяйство. 110 установки, энергоснабжение, 2. Мульда сдвижения и деформации поверхности земли в ее пределах. Вариант 18 1. Общие принципы построения генерального плана и выбора внешнего транспорта. 2. Безопасная глубина подработки и методы охраны зданий и сооружений. Вариант 19 1. Выбор площадки для строительства. 2. Архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, назначаемые при проектировании зданий и сооружений в зонах подработки поверхности. Вариант 20 1. Стадии технологического проектирования. 2. Охрана существующих зданий и сооружений, построенных на подрабатываемых участках. Вариант 21 1. Объекты проектирования и виды проектной документации. 2. Планировка и осушение поверхности шахты (рудника). Вариант 22 1. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проектирования и строительства горных предприятий. 2. Внешний транспорт и подъездные железнодорожные пути. Вариант 23 1. Стадии технологического проектирования. 2. Коммуникации и подземное хозяйство на поверхности шахты (рудника). Вариант 24 1. Рабочая документация. 2. Конструкции шахтных копров. Особенности их возведения. Вариант 25 111 1. Схема последовательности работ при строительстве шахт (рудников). 2. Колейные и канатные дороги на отвалы породы. ПРОВЕРОЧНОЕ ЗАДАНИЕ 1. П олость в толще горных пород, образованная в результате ведения горных работ и служащая для разработки и разведки месторождений полезных ископаемых, а также для других горнотехнических целей называется а) горная выработка б) ш а х т н ы й ствол в) шурф г) с л е п о й ствол 2. Вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля называется а) с л е п о й с т в о л б)шурф в)горная выработка г) ш а х т н ы й 3. Верхнюю ствол часть ствола, примыкающую к поверхности и имеющую более прочную крепь, называют …. 4. Нижнюю часть, расположенную ниже уровня откаточного горизонта называют …. 5. Шахтный ствол, служащий для подъема полезного ископаемого на поверхность, называют …… шахты. 6. Ствол, служащий для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования, подъема пустой породы называют ….. 112 7. Вертикальная (реже наклонная) неглубокая горная выработка обычно прямоугольного сечения, проведенная с поверхности называется а) шурф б)слепой ствол в)горная выработка г) шахтный ствол 8. Вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ называется а) квершлаг б)штольня в) шурф г) слепой ствол 9. Горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным подъемом, имеющая непосредственный выход на поверхность, предназначенная для обслуживания подземных горных работ называется а) слепой ствол б)квершлаг в)штольня г) шурф 10. Г оризонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по вмещающим породам вкрест простирания пласта и используемая для транспортирования полезного ископаемого и породы, вентиляции, доставки оборудования, материалов и людей, водоотлива, прокладки электрических кабелей, линий связи и др. называется а) штрек б)квершлаг в)штольня 113 г) шурф д)слепой ствол 11. Г оризонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по простиранию пласта с углом наклона не более 0-3° или в любом направлении при горизонтальном его залегании называется а) штрек б)квершлаг в)гезенк г) шурф 12. Вертикальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска с верхнего горизонта на нижний полезного ископаемого, породы и материалов, передвижения людей называется … 13. Горная выработка, проводимая обычно в толще полезного ископаемого по простиранию пласта или залежи и предназначенная для транспортирования полезного ископаемого, проветривания, передвижения людей и грузов называется …. 14. Н аклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная, как правило, по направлению восстания пласта или залежи полезного ископаемого и предназначенная для спуска полезного ископаемого на откаточный горизонт при помощи механизированных средств называется а) штрек б)бремсберг в)штольня г) шурф 15. Н аклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для подъема полезного ископаемого называется 114 а) штрек б)бремсберг в) уклон г) с к а т 16. Н аклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса и других целей, называется а) с к а т б)штрек в)бремсберг г) уклон 17. Г оризонтальная или наклонная выработка, оборудованная трапами и предназначенная преимущественно для передвижения людей, называется а) ходок б)печь в)камера г) с к а т 18. Г орная выработка, проводимая по полезному ископаемому, по восстанию пласта или залежи и предназначенная для проветривания, передвижения людей и транспортирования грузов называется а) печь б)камера в) с к а т г) уклон 19. Г орная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенная для размещения оборудования, материалов и инвентаря или для санитарных и других целей называется 115 а) камера б)лава в)тоннель г) с к а т 20. О чистная выработка большой протяженности (от нескольких десятков до нескольких сотен метров), один бок которой образован массивом полезного ископаемого (забоем лавы), а другой – стенкой закладочного материала или обрушенной породой выработанного пространства называется а) лава б)тоннель в) уклон г) с к а т 21. Г оризонтальное или наклонное подземное сооружение, имеющее два непосредственных выхода на земную поверхность, предназначено для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей называется а) штрек б)тоннель в) уклон г) с к а т 22. Время выполнения одного цикла работ называют …. ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ ДИКТАНТ 1. В еличина, приближенно характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению при добыче называется …. 2. Относительная сопротивляемость породы измельчению при воздействии ударной нагрузки называется … 3. Сопротивляемость породы разрушению в приповерхностном слое при местных контактных воздействиях называется … 116 4. Свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций называется … 5. Свойство породы под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию без микроскопических нарушений сплошности называется … 6. Сопротивляемость породы при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое называется … 7. Свойство, характеризующее сопротивляемость усилиям, стремящимся отделить часть породы от массива, называется … 8. Масса единицы ее объема в естественном состоянии со всеми содержащимися в ее порах жидкостями и газами называется … 9. Суммарный относительный объем пор, содержащихся в горной породе, называется … 10. Свойство тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия на него силы называют … 11. Изменение относительного положения частиц массива горных пород под действием сил называют … 12. Медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности, называется … 13. Свойство горной породы занимать в разрыхленном состоянии больший объем по сравнению с тем, который она занимала в массиве называют … 14. Нарушенность монолитности пород трещинами называется … 15. Количество воды, содержащейся в их порах, трещинах и других полостях называют … 16. Количество воды, содержащейся в породе в естественных условиях, называют ….. 117 17. Свойство горных пород удерживать воду (в порах и трещинах) называют … 18. Способность горных пород пропускать через себя воду при некотором перепаде давления называют …. 19. Способность поглощать и проводить воду у различных пород различна называется …. 20. Способность горной породы (угля) при некотором перепаде давления пропускать через себя газ называется … 118 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ по дисциплине «Строительство горных предприятий» 080502.65 Экономика и управление на предприятии (по отраслям) г. Дальнегорск 2012 119 Основная литература 1. Емельянов Б. И. Проектирование горных предприятий : учебное пособие / Б. И. Емельянов, В. Н. Макишин. – Владивосток : ДВГТУ, 2007. 2. Шахтное и подземное строительство : учебник для вузов : в 2 т. / Б. А. Картозия, Б. И. Федунец, М. Н. Шуплик. –3-е изд., перераб. и доп. – М. : МГГУ, 2003. 3. Шестаков В. А. Проектирование горных предприятий : учебник для вузов / В. А. Шестаков. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : МГГУ, 2003. Дополнительная и справочная 1. Гузеев, А. Г. Проектирование и строительство горных предприятий / А. Г. Гузеев. – М. : Недра, 1987. 2. Докукин О. С. Строительство шахт и рудников : справочник / О. С. Докукин. – М. : Недра, 1991. 3. Картозия, Б. А. Шахтное и подземное строительство : Т. 1, 2. / Б. А. Картозия. – М. : Недра, 2003. 4. Плаксин Я. Г. Основы строительного дела и горноинженерные сооружения / Я. Г. Плаксин. – М. : Недра, 1983. 5. Покровский Н. М. Технология строительства подземных сооружений и шахт / Н. М. Покровский. – М. : Недра, 1982. 6. Сергеев В. И. Строительство горных предприятий / В. И. Сергеев. – М. : Недра, 1981. 7. Шестаков В. А. Проектирование горных предприятий / В. А. Шестаков. – М. : Недра, 2003. Информационные ресурсы 1. Порцевский А.К., Катков Г.А. Проектирование горных предприятий: Учебное пособие. - М.: МГОУ, 2004. - 105 с. – Режим доступа : http://window.edu.ru/resource/774/36774 2. Григорьев А.А. Маркшейдерские работы при строительстве технологического комплекса на шахтной поверхности: Учебное пособие. - 120 Владивосток: ДВГТУ, 2006. 89 - с. – Режим доступа : http://window.edu.ru/resource/334/38334 3. Горная энциклопедия. Аа-лава – Яшма [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.mining-enc.ru/g/gornoe-delo http://www.miningexpo.ru/useful/4903 121 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Филиал ДВФУ в г. Дальнегорске ГЛОССАРИЙ по дисциплине «Строительство горных предприятий» 080502.65 Экономика и управление на предприятии (по отраслям) г. Дальнегорск 2012 122 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ 1.1 Основные понятия и определения Горная выработка – полость в толще горных пород, образованная в результате ведения горных работ и служащая для разработки и разведки месторождений полезных ископаемых, а также для других горнотехнических целей. В зависимости от своего пространственного положения по отношению к горизонтальной плоскости выработки подразделяют на вертикальные, наклонные и горизонтальные. Горная выработка – полость в толще горных пород, образованная в результате ведения горных работ и служащая для разработки и разведки месторождений полезных ископаемых, а также для других горнотехнических целей. В зависимости от своего пространственного положения по отношению к горизонтальной плоскости выработки подразделяют на вертикальные, наклонные и горизонтальные. Ш а х т н ы й с т в о л – вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля. Верхнюю часть ствола, примыкающую к поверхности и имеющую более прочную крепь, называют устьем ствола, а нижнюю часть, расположенную ниже уровня откаточного горизонта, – зумпфом. Шахтный ствол, служащий для подъема полезного ископаемого на поверхность, называют главным стволом шахты. Ствол, служащий для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования, подъема пустой породы, – вспомогательным стволом. 123 Ствол, по которому с помощью вентилятора воздух для проветривания нагнетают в подземные выработки шахты или отработанный удаляют из них, называют вентиляционным. Ш у р ф – вертикальная (реже наклонная) неглубокая горная выработка обычно прямоугольного сечения, проведенная с поверхности. На действующих шахтах шурфы используют для вентиляции и спуска материалов на нижние горизонты шахтного поля. Слепой ствол – вертикальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ (подъема полезного ископаемого, вентиляции, спуска и подъема людей, спуска материалов, оборудования и других целей). Слепые стволы проходят при вскрытии части шахтного поля, расположенной ниже горизонта, вскрытого выработками, проведенными с поверхности. Восстающий – вертикальная или наклонная горная выработка, проводимая по восстанию залежи (пласта) и служащая для проветривания, передвижения людей, спуска полезного ископаемого или породы под действием собственного веса, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей. Штольня – горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным подъемом, имеющая непосредственный выход на поверхность, предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Штольня, как и ствол шахты в зависимости от выполнения функций, может быть главной, вспомогательной, вентиляционной. К в е р ш л а г – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по вмещающим породам вкрест простирания пласта и используемая для транспортирования полезного ископаемого и породы, вентиляции, доставки оборудования, материалов и людей, водоотлива, прокладки электрических кабелей, линий 124 связи и др. В зависимости от назначения или наименования вскрываемой части шахтного поля различают квершлаги капитальные, погоризонтные и этажные. Ш т р е к – горизонтальная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная по простиранию пласта с углом наклона не более 0-3° или в любом направлении при горизонтальном его залегании. Штрек, проведенный по полезному ископаемому, называется пластовым, а по породе – полевым. В зависимости от назначения штреки бывают откаточные, вентиляционные, главные, этажные и промежуточные. Г е з е н к – вертикальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска с верхнего горизонта на нижний полезного ископаемого, породы и материалов, передвижения людей. О р т – горизонтальная (с углом наклона не более 0-3°) выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и проведенная вкрест простирания пласта (при крутом и наклонном падении). Орты проводят при разработке мощных пластов или рудных залежей. Они соединяют пластовые (рудные) штреки, проведенные у кровли висячего и почвы лежачего бока пласта или рудной залежи. П р о с е к – горная выработка, проводимая обычно в толще полезного ископаемого по простиранию пласта или залежи и предназначенная для транспортирования полезного ископаемого, проветривания, передвижения людей и грузов. Просеки проводят параллельно штрекам. Б р е м с б е р г – наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, проведенная, как правило, по направлению восстания пласта или залежи полезного ископаемого и предназначенная для спуска полезного ископаемого на откаточный горизонт при помощи механизированных средств. В зависимости от назначения 125 различают бремсберги капитальные, панельные и участковые. Бремсберг может быть пластовым или полевым. Уклон – наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для подъема полезного ископаемого. Уклон отличается от бремсберга технологией проходческих работ и направлением движения полезного ископаемого. С к а т – наклонная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса и других целей. Х о д о к – горизонтальная или наклонная выработка, оборудованная трапами и предназначенная преимущественно для передвижения людей. Ходок обычно проводят параллельно бремсбергу или уклону. Люди могут ходить только по ходкам. Ходками соединяют камеры с откаточными или вентиляционными выработками шахты. П е ч ь – горная выработка, проводимая по полезному ископаемому, по восстанию пласта или залежи и предназначенная для проветривания, передвижения людей и транспортирования грузов. Печь, проведенная с целью образования очистной выработки, называется разрезной. К а м е р а – горная выработка, имеющая при сравнительно больших поперечных размерах небольшую длину и предназначенная для размещения оборудования, материалов и инвентаря или для санитарных и других целей. В зависимости от назначения камеры горнодобывающих предприятий бывают насосные, подземной электроподстанции, подземного бункера взрывчатых материалов, депо электровозов и др. Л а в а – очистная выработка большой протяженности (от нескольких десятков до нескольких сотен метров), один бок которой образован массивом полезного ископаемого (забоем лавы), а другой – стенкой закладочного материала или обрушенной породой выработанного пространства. Околоствольный двор – совокупность протяженных и камерных горных выработок, служащих для обслуживания горных работ, 126 приема полезного ископаемого и выдачи через шахтные стволы на поверхность. В околоствольном дворе размещаются некоторые общешахтные производственные службы (водоотлива, электроподстанции, электровозного и противопожарного депо и др.). Подземное сооружение – объект промышленного, культурного, оборонного и коммунального назначения, создаваемый в массиве горных пород на некотором расстоянии от дневной поверхности. К подземным сооружениям относятся вертикальные, наклонные, спиральные стволы, тоннели, камерные выработки. Т о н н е л ь – горизонтальное или наклонное подземное сооружение, имеющее два непосредственных выхода на земную поверхность, предназначено для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей. Длина тоннеля обычно значительно превышает его поперечные размеры. По назначению тоннели бывают нескольких видов. Гидротехнические тоннели предназначены для перемещения больших объемов воды. К ним относят тоннели гидроэлектростанций, подводящие воду к турбинам и отводящие ее после использования; тоннели водоснабжения, подающие воду для населенных пунктов (иногда на расстояние в десятки километров); тоннели, используемые для улучшения качества земель (ирригационные и мелиоративные). Транспортные тоннели предназначены для пропуска автомобильного и железнодорожного транспорта, поездов метрополитена и скоростного трамвая, специальных видов транспорта. Существуют также совмещенные тоннели для нескольких видов транспортных средств и пешеходов, судоходные тоннели и др. Коммунальные тоннели предназначены для прокладки различных инженерных коммуникаций: электрических кабелей, кабелей связи, теплосетей, водостока, водо- и газопроводов, канализации. 127 Горнопромышленные тоннели обслуживают предприятия, добывающие полезные ископаемые. К тоннелям специального назначения относят подземные автостоянки и гаражи тоннельного типа, тоннели для научных исследований (например, ускорители заряженных частиц, тоннели для аэродинамических испытаний), тоннели оборонного характера. По назначению камерные выработки бывают: хозяйственные (аграрные предприятия, хранилища, склады, гаражи, автостоянки); объекты гидроэнергетики (машинные залы, насосные станции); социального назначения (библиотеки, спортзалы, кинозалы, бассейны, лечебницы, музеи, научные центры); экологического назначения (хранилища-могильники для радиоактивных отходов и вредных веществ, опасные производства); оборонного назначения. П р о в е д е н и е м г о р н о й в ы р а б о т к и называют комплекс работ, включающий разрушение массива, погрузку и транспортирование горной породы, возведение крепи, наращивание транспортных устройств и коммуникаций, обеспечивающих определенную скорость подвигания забоя выработки. С т р о и т е л ь с т в о м г о р н о й в ы р а б о т к и называют комплекс работ, выполнение которых обеспечивает ее готовность к сдаче в эксплуатацию согласно техническому проекту. В состав комплекса входят подготовительные работы, проведение самой выработки и заключительные работы для сдачи ее в эксплуатацию. Обычные условия проведения горной выработки – условия, при которых вмещающие породы допускают обнажение забоя выработки до возведения крепи без специальных методов или устройств для его поддержания и обеспечения безопасных условий труда проходчиков. Сложные условия проведения горной выработки – которых горно-строительные работы следует условия, при сопровождать соответствующей подготовкой окружающего массива или организационно128 техническими мероприятиями, позволяющими устранить или снизить отрицательные воздействия окружающей среды на показатели проходческих работ и устойчивое состояние выработки. Проходческим ц и к л о м называют совокупность основных и вспомогательных процессов, при однократном выполнении которых за определенное время забой выработки перемещается на установленную величину. Время выполнения одного цикла работ называют продолжительностью цикла. Скорость проведения выработки зависит от числа циклов, выполненных за месяц при одинаковом подвигании забоя за один цикл. Проведение горных выработок обычно осуществляют по заранее разработанному графику цикличности, обеспечивающему высокую скорость проведения при комплексной механизации работ и увеличение производительности труда. На графике цикличности изображают последовательность и длительность всех процессов проходческого цикла. 2 СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МАССИВ ГОРНЫХ ПОРОД В ШАХТНОМ И ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 2.1. Физико-механические свойства горных пород Состояние окружающего породного массива характеризуют определенными физико-механическими свойствами. Достоверные сведения о физико-механических свойствах горных пород позволяют заблаговременно составить представление о характере возможных деформаций и степени усто Под механическими свойствами горных пород понимают характеристики, определяющие способность пород противодействовать деформированию и разрушению в сочетании со способностью упруго или пластически 129 деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства пород можно подразделить на прочностные, упругие и др. Прочность характеризует сопротивляемость породы раздавли- вающим, разрывающим и скалывающим нагрузкам. Пределом прочности называют напряжение, при котором образец породы разрушается. Большинство горных пород имеет зернистую структуру (например, песчаники), причем межкристаллическое сцепление значительно меньше прочности самих зерен. Такие горные породы являются хрупкими и разрушаются без предварительной пластической деформации. Глины и некоторые виды известняков обладают пластическими свойствами. Горные породы обладают достаточно высокой прочностью только на сжатие, сопротивление же их растяжению, сдвигу и изгибу очень мало и составляет десятые и сотые доли сопротивления сжатию. При сложных процессах механического разрушения горных пород (бурение шпуров, применение проходческих комбайнов и т.д.) чаще находит применение термин «крепость горной породы» Крепость– величина, приближенно характеризующая относительную сопротивляемость породы разрушению при добыче. Данные о физико-механических свойствах горных пород получают путем испытания их образцов на сопротивление сжатию, разрыву, изгибу и сдвигу. К свойствам горных пород относят также обобщающие характеристики разрушаемости механическими способами: дробимость, абразивность и контактную прочность. Д р о б и м о с т ь – относительная сопротивляемость породы измельчению при воздействии ударной нагрузки. Абразивность горных пород и угля – способность истирать металлы, твердые сплавы и др. Поэтому абразивность горной породы обычно оценивают по износу материала, контактирующего с нею. 130 Контактная разрушению в прочность приповерхностном – сопротивляемость слое при местных породы контактных воздействиях. По величине контактной прочности все горные породы делят на 12 классов. Первый класс составляют слабые породы с контактной прочностью менее 300 МПа, к двенадцатому классу относят крепчайшие породы с пределом прочности более 5650 МПа. Х р у п к о с т ь – свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций. П л а с т и ч н о с т ь – свойство породы под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию без микроскопических нарушений сплошности. Она растет с увеличением температуры и давления. Наиболее пластичны, например, глины. Между хрупкими и пластичными породами нельзя провести резкой грани, так как одна и та же порода в зависимости от рода и скорости приложения нагрузки может быть хрупкой или пластичной. Т в е р д о с т ь – сопротивляемость породы при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое. Сопротивляемость горной породы внедрению инструмента или вдавливанию при статическом воздействии называют статической твердостью. В я з к о с т ь – свойство, характеризующее сопротивляемость усилиям, стремящимся отделить часть породы от массива. Вязкость часто выражают через работу деформации – работу, необходимую для разрушения породы. Вязкость зависит от прочности и пластичности породы. В однородных породах вязкость равномерна во всех направлениях. В неоднородных породах вязкость вдоль слоев меньше, чем в направлении, перпендикулярном к ним. 131 Плотность горной породы – масса единицы ее объема в естественном состоянии со всеми содержащимися в ее порах жидкостями и газами. Различают среднюю и минералогическую плотности. Пористость – суммарный относительный объем пор, содержащихся в горной породе. Наличие в породе пор и трещин уменьшает силы сцепления и облегчает разрушение породы под действием бурового инструмента. Чем больше объем пор, тем меньше ее плотность. Пористость горных пород колеблется в широких пределах и зависит от размеров и формы зерен, слагающих породу, а также от минералогического состава, однородности, плотности ее сложения. Пористые горные породы обладают сжимаемостью, т.е. их объем уменьшается после сжатия. Однако практически сжимаемость горных пород незначительна. У п р у г о с т ь – свойство тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия на него силы. Деформация горных пород – изменение относительного положения частиц массива горных пород под действием сил. Ползучестью горной породы называют медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Величина ползучести горных пород имеет большое значение при поддержании горных выработок, так как от нее зависит смещение горных пород на контуре выработок и, следовательно, нагрузка на крепь. Ползучесть горных пород в большей мере проявляется на больших глубинах от поверхности. Разрыхляемость – свойство горной породы занимать в разрыхленном состоянии больший объем по сравнению с тем, который она занимала в массиве. 132 Отношение объемов горной породы в разрыхленном состоянии и в массиве называют коэффициентом разрыхления. Величина этого коэффициента зависит от крепости породы, ее строения и сложения, степени разрыхления, способа добычи, наличия воды. Наиболее разрыхляемы твердые и прочные породы, наименьшей разрыхляемостью обладают малосвязанные и рыхлые. Т р е щ и н о в а т о с т ь – нарушенность монолитности пород трещинами. Трещиноватость горных пород значительно ослабляет устойчивость массива, существенно влияет на параметры буровзрывных работ, способы проведения и крепления горных выработок. В л а ж н о с т ь ю горных пород называют количество воды, содержащейся в их порах, трещинах и других полостях. Количество воды, содержащейся в породе в естественных условиях, называют естественной влажностью. Предельно возможная влажность соответствует полной влагоемкости породы. В л а г о е м к о с т ь – свойство горных пород удерживать воду (в порах и трещинах). Влагоемкость определяют по количеству оставшейся воды после свободного стекания ее избытка из образца, который предварительно был погружен в воду. По влагоемкости горные породы делят на влагоемкие (глины, торф и др.), слабовлагоемкие (пески, мел, мергели и др.), невлагоемкие (гравий, галечник, каменистые породы). В о д о п р о н и ц а е м о с т ь – способность горных пород пропускать через себя воду при некотором перепаде давления. Водопроницаемость зависит от скорости фильтрации, равной количеству воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения фильтрующей породы. Водопроницаемость характеризуют коэффициентом фильтрации, т.е. скоростью фильтрации при напорном градиенте, равном единице. Способность поглощать и проводить воду у различных пород различна. Лишенные полостей кристаллические изверженные породы, большинство 133 метаморфических пород (например, мрамор и кварцит) практически не поглощают и не проводят воду. Пластичная глина обладает значительным водопоглощением, но лишена водопроводящей способности. Обломочные породы с крупностью частиц больше 0,1-0,2 мм быстро поглощают и проводят большое количество воды. В о д о о т д а ч у горной породы характеризуют количеством воды, которое может быть от нее отобрано путем свободного стекания под влиянием силы тяжести. Г а з о н а с ы щ е н н о с т ь п о р о д – степень заполнения пустот (пор, каверн, трещин) в породах природными газами. Она обусловлена сорбционной способностью горных пород, пористостью, трещиноватостью и давлением газов. Ее оценку осуществляют по коэффициенту газонасыщения, равному отношению объема газа, заполняющего породу, к объему открытых пор и пустот. Газонасыщенность определяют как объемное количество свободных и сорбированных газов, содержащихся в единице объема или массы породы, извлекаемых путем откачки, вакуумирования или вытеснения жидкостью. Г а з о п р о н и ц а е м о с т ь – способность горной породы (угля) при некотором перепаде давления пропускать через себя газ. Газопроницаемость является основным свойством горной породы, проявляющимся при фильтрации газа, и зависит в основном от свойств породы и частично от свойств самого газа. 134
