Горнотехнические здания и сооружения

1 Министерс тво образования и науки Российской Федерации Федеральное агентс тво по образованию Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический инс титут)

А. Ю. Прокопов, С. Г. Страданченко, А. А. Шубин

ГО РН О ТЕХН ИЧЕСК ИЕ ЗДА Н ИЯ И СО О РУЖЕН ИЯ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».

Новочеркасск 2006

УДК 622.014.5.(075) ББК 33.15 П.36

Рецензенты: д-р техн. наук Ф. И. Ягодкин, д-р техн. наук М . Д. М олев, д-р техн. наук Ю. И. Разоренов

Прокопов, А. Ю. Горнотехнические здания и сооружения [Текст]: учеб. пособие/ П36 А.Ю. Прокопов, С. Г. Страданченко, А.А. Шубин; М -во образования и науки РФ, Шахтинский институт ЮРГТУ. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2006. – 231 с. – Библиогр.: с.229–230.–100 экз. – ISBN – 5–88998–697–х В пособии изложены основные направления строительного проектирования объектов горной промышленности, санитарные и противопожарные требования к расположению зданий и сооружений, принципы их блокировки. Рассмотрены основные сооружения, расположенные на поверхности шахт и рудников, в том числе надшахтные копры; надшахтные здания; галереи; бункера; дробильно-сортировочные отделения, резервуары и т. д. Приведены данные для производства расчетов и разработки основных узлов сооружений, а также сведения о строительстве и особенностя х конструктивно-планировочных решений объектов горно-рудной промышленности. Пособие предназначено для студентов всех форм обучения специальности «Шахтное и подземное строительство», может быть полезно при изучении строительных дисциплин во время повышения квалификации по данному профилю. УДК 622.012.2.(076.5): 69.003

© Шахтинский институт ЮРГТУ, 2006 © Прокопов А.Ю., Страданченко С.Г., Шубин А.А., 2006

ISBN – 5–88998–697–х

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

5

Глава 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРО ЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

6 6 10 14

1.1. Выбор промышленной площадки 1.2. Задачи и состав изыскательских работ 1.3. Компоновка технологического комплекса поверхности 1.4. Основные принципы построения генерального плана горного предприятия 1.5. Вертикальная планировка 1.6. Координирование и привязка зданий и сооружений 1.7. Инженерно-технические коммуникации 1.8. Подъездные пути 1.9. Осушение поверхности промышленной площадки Глава 2. ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1. Объемно-планировочные и конструктивные решения 2.2. Специфика строительного проектирования с учетом экологических особенностей горного производства и подземного строительс тва 2.3. Унификация параметров зданий, сооружений и их конструктивных элементов 2.4. Элементы конструкций горнотехнических зданий 2.4.1. Основания и фундаменты 2.4.2. Стены и перегородки 2.4.3. Несущий каркас 2.4.4. Перекрытия, покрытия и полы 2.5. Основные нормативные положения по расчету строительных конс трукций 2.6. Особые условия проектирования зданий и сооружений 2.6.1. Особенности проектирования в сейсмических районах 2.6.2. Охрана сооружений в районах взрывных работ 2.6.3. Охрана сооружений на подрабатываемых участках

3

23 27 29 31 36 39 44 44 52 54 62 64 70 72 75 78 87 87 90 93

98 3.1. Здания производственного назначения 98 3.1.1. Технологические надшахтные комплексы 98 3.1.2. Здания подъемных машин 105 3.1.3. Комплексы обогатительных фабрик 108 3.1.4. Брикетные фабрики 118 3.2. Здания энергетического и вспомогательного назначения 120 3.2.1. Котельные 120 3.2.2. Электроподстанции 126 3.2.3. Здания вентиляторов, калориферов и компрессоров 129 3.2.4. Шахтные мастерские 138 3.3. Административно-бытовые комбинаты 139 Глава 3. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ЗДАНИЯ

Глава 4. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

4.1. Надшахтные копры 4.1.1. Конструктивные решения копров 4.1.2. Основные расчетные положения при проектировании копров 4.2. Бункера 4.2.1. Объемно-планировочные и конструктивные решения бункеров 4.2.2. Основные расчетные положения при проектировании бункеров 4.3. Сооружения транспортного назначения 4.3.1. Транспортные и коммуникационные галереи 4.3.2. Основные расчетные положения при проектировании галерей 4.4. Прочие сооружения на поверхности 4.4.1. Склады полезного ископаемого 4.4.2. Лесные склады 4.4.3. Отвалы пород 4.4.4. Резервуары и отстойники 4.4.5. Дымовые трубы

147 147 147 156 166 166 174 181 181 187 190 190 196 197 201 210

Глава 5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

213

5.1. Проекты организации строительства и производства работ 5.2. Строительный генеральный план

213 221

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

229

4

ВВЕДЕНИЕ Необходимой и неотъемлемой частью современных горных предприятий и подземных сооружений является комплекс зданий и сооружений на поверхности, который включает надшахтные копры, бункера, эстакады, галереи, здания обогатительных фабрик, котельных, компрессорных и др. Некоторые из них не имеют прямых аналогов в других отраслях промышленного строительства, например, надшахтные копры. Это требует разработки специальных методов проектирования объектов. Вместе с тем стандартизация и современные методы проектирования строительных конструкций, регламентированные СНиП, должны составлять основу проектных решений зданий и сооружений на поверхнос ти горных предприятий. Именно в разумном применении индивидуальных и типовых проектных решений, специальных и нормативных методов расчета заключается специфика строительного проектирования горнотехнических зданий и сооружений. Поверхнос тный и подземный комплексы сооружений тесно связаны единым технологическим, транспортным и другими функциональными процессами, поэтому с троительство этих комплексов осуществляется, как правило, параллельно. Более того, многие постоянные здания и сооружения, такие, как надшахтные копры и др., целесообразно использовать для обеспечения горнопроходческих работ и не возводить соответствующих временных. Параллельное строительство подземного и надземного комплексов требует строгой координации и специальных проектных решений по производству работ, что составляет специфику технологии строительства на поверхности горных предприятий и подземных сооружений. Унификация проектных решений расширяет область применения нормативных методов расчета строительных конструкций горнотехнических зданий и сооружений. Вмес те с тем, проектирование таких горнотехнических сооружений, как башенные копры, бункера и силосы большой емкости требует разработки специальных методов расчета. Такие расчетные рекомендации, включенные в нормы проектирования сооружений промышленных предприятий (СНиП 2.09.02-85*), нашли отражение в настоящем пособии.

5

Глава 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

1.1. Выбор промышленной площадки Первоочередной задачей проектирования промышленного предприятия является выбор района и географической точки для строительства, а затем выбор площадки для его размещения. В задачу комплексных проектов входит решение всех инженернопланировочных вопросов в районе на основе перспектив его экономического развития: размещение промышленных предприятий (шахт, карьеров, обогатительных фабрик, центральных механических мас терских и других объектов), а также связанных с ними населенных пунктов, энергоснабжения, транспортных и других инженерных коммуникаций. Выбор географической точки предприятия производится планирующими организациями. При этом учитываются разработанные комплексные проекты, если для данного бассейна или месторождения таковые выполнялись. Выбор строительной площадки решается проектными организациями на стадии проектного задания. В общем случае решающим фактором при выборе промышленных площадок, пригодных для строительс тва, являются: – транспортные связи внутри района, а также данного района с другими; – производственные связи с существующими и проектируемыми предприятиями на основе кооперирования, условия снабжения электроэнергией, водой и пр.; – освоенность территории и наличие населенных мест и площадок, пригодных для строительства города или поселков. В сложных условиях угольных промышленных районов с группой шахт и карьеров вопросы размещения предприятий и обслуживающих их коммуникаций могут иметь в каждом конкретном случае различные решения, требующие разработки вариантов и выбора наиболее выгодного. Необходимо при этом учитывать, что создание новых промышленных предприятии в угольных районах сопровождается расширенным строительством населенных пунктов городского типа и соответствующим развитием сетей дорожных и инженерных коммуникаций. Площадки для проектируемых промышленных предприятий должны удовлетворять строительным, санитарным, а также специальным требованиям, вытекающим из особенностей проектируемого объекта. При выборе площадок для новых или при реконструкции действующих промышленных объектов руководствуются следующими основными условиями:

6

1. Размеры и конфигурация площадки обеспечивают размещение зданий и сооружений проектируемого объекта, а также допускают возможность его расширения. 2. Размещение площадки для строительства увязывается со схемой районной планировки с учетом установленных норм приближения зон застройки и зон санитарной защиты по отношению к существующим и проектируемым предприятиям, горным выработкам, аэродромам, железным дорогам общего пользования, складам горючих и взрывчатых материалов, электростанциям, канализационным сооружениям и другим объектам. 3. Рельеф выбирается спокойный, с равномерным уклоном к границам площадки не более 0,01, обеспечивающим организацию территории без больших планировочных работ. Для строительс тва промышленных предприятий с большими по габаритам производственными корпусами и сетью внутризаводских железнодорожных путей продольный уклон площадки не должен превышать 0,005. 4. Грунты должны быть устойчивыми и пригодными для возведения намеченных зданий и сооружений без устройства дорогостоящих искусственных оснований; площадки не следует располагать над месторождениями полезных ископаемых, за исключением отдельных обоснованных случаев, что надлежит согласовывать с органами Управления горного надзора. 5. Площадка должна характеризоваться низким уровнем грунтовых вод, исключающим необходимость устройс тва специальных дорогостоящих оснований для зданий и сооружений, а также производства сложных гидроизоляционных работ. Среднее превышение отметок поверхности промышленной площадки над отметкой наивысшего уровня грунтовых вод желательно не менее 7 м с учетом возможности их подъема в процессе эксплуатации предприятия. 6. Площадка не должна затопляться паводковыми водами, во избежание чего ее поверхность превышает отметку не менее чем на 0,5 м плюс высота волны; при этом наивысший горизонт высоких вод принимается при повторяемос ти 50 — 100 лет. 7. Площадку следует располагать с подветренной стороны по отношению к населенным местам и так, чтобы она не подвергалась задымлению со стороны других предприятий. Следует избегать непроветриваемых котловин. 8. Размещение площадки обеспечивает наиболее целесообразные решения по примыканию подъездного пути к ближайшей железнодорожной с танции, строительству и эксплуатации рельсовых и безрельсовых дорог, систем водоснабжения и канализации, энергосистем и газового хозяйства, а также других устройств, необходимых для обслуживания намеченного промышленного предприятия. Вводы коммуникаций на площадку осуществляют, по возможности, без сложных земляных работ и дорогих искусственных сооружений. 7

Одновременно с выбором примыкания необходимо разрешать вопросы устройства и порядок эксплуатации: а) подъездного пути, примыкающего к станции общего пользования, с погрузкой угля в железнодорожные вагоны на путях предприятия: б) объединенной железнодорожной с танции и предприятия с подъездным путем до промышленной площадки; в) станции, подчиненной промышленнос ти, с производством на ней всего комплекса работ по переработке. Эти вопросы решаются совместно с управлением железной дороги и фиксируются в документах по согласованиям, которые будут положены в основу проектирования погрузочной станции. 9. Площадку следует располагать близко к источнику водоснабжения, с отводом сточных вод на коротком расстоянии. 10. Для сокращения затрат на освоение территории при выборе площадки учитывается и согласовывается с заинтересованными организациями возможность кооперирования с другими промышленными предприятиями при с троительстве и эксплуатации общих подъездных ветвей, инженерных сетей, жилищного и культурно-бытового строительства, базы строительной индустрии и т. п. При выборе площадок для с троительства угольных предприятий в зависимости от характера их производства учитывают и обеспечивают в дополнение к перечисленным выше специальные требования, в том числе: 1) промышленные площадки карьеров и обогатительных фабрик выбирают, как правило, на безугольных участках; 2) при размещении поверхнос ти шахт на угольных площадях учитывают предохранительные целики под зданиями, сооружениями и коммуникациями; 3) вблизи выбранных площадок намечают дос таточные по размерам и удобные по рельефу и конфигурации участки для размещения отвалов шлама, золы, пустой породы, хвостов и других отходов. Следует отметить, что главнейшими факторами, определяющими основную схему генерального плана* промышленного предприятия, являются технологические устройства и железнодорожные пути широкой колеи или подвесные канатные дороги. На рис. 1.1 приведен генеральный план поверхности современной шахты при наличии обогатительной фабрики. Важнейшим вопросом при проектировании шахт является выбор места заложения с тволов, которое определяется в основном принятым способом вскрытия шахтного поля, но, кроме того, и другими факторами. ____________________________________________________ *Генеральным планом принято называть проект комплекса увязанных между собой всех технолог ических, хозяйственных и бытовых зданий и сооружений на поверхности шахты, включая все транспортные устройства и различные коммуникации.

8

Рис. 1.1. Генеральный план поверхности шахты: 1 — электроподстанция; 2 — блок вспомогательного ствола; 3 — административнобытовой комбинат; 4—столовая; 5—блок главного ствола; 6—главный корпус обогатительной фабрики; 7—котельная; 8—корпус сортировки и погрузки угля; 9—склад мазута; 10—склад мелкого щебня; 11 — корпус сушки; 12 — материальный склад

Место заложения подъемного ствола предусматривает обеспечение наименьшей длины горных выработок в шахтном поле, а также расположение выработок в благоприятных для их проведения горных породах. На поверхности около стволов необходимо иметь строительную площадку с благоприятными топографическими и инженерно-геологическими условиями и с удобными подъездами. В экономическом отношении мес то заложения стволов шахт выбирают так, чтобы капитальные затраты и эксплуатационные расходы были наименьшими. Координаты мес та заложения подъемного ствола должны обеспечивать при любом характере распределения промышленных запасов угля в шахтном поле наименьшие затраты: а) по подземному транспорту угля и горных пород и по передвижению людей; б) по расходу энергии на проветривание подземных выработок; 9

в) по передаче электроэнергии и сжатого воздуха. Если место заложения ствола, оптимальное с точки зрения экономичности вскрытия шахтного поля, оказывается непригодным по другим факторам (рельефу поверхности земли, размерам потерь угля в охранных целиках и гидрогеологическим условиям проходки стволов), то окончательный выбор места заложения подъемного ствола решается разработкой и сравнением вариантов. Для правильного установления координат мест заложения стволов и получения наиболее экономичных решений влияние всех или основных факторов учитывается совместно. Положение вспомогательных стволов определяется мес тными условиями после определения координат главного ствола. Условия выбора промышленной площадки для карьеров диктуютс я схемой вскрытия и направлением головного участка выездной траншеи (рис 1.2).

Рис. 1.2. План промплощадки угольного карьера производственной мощностью 10 млн т/год: 1 – депо для вагонов; 2 – электровозное депо; 3 – ремонтно-механическая база; 4 – котельная; 5 – контора; 6 – пункт ремонта контактной сети; 7 – экипировочное депо для вагонов; 8,9 и 10 – приемно-отправочные пути; 11 – обгонный путь; 12 – отправочный путь для груженых вагонов

Однако по сравнению с шахтами местоположение этой площадки не имеет таких жестких требований и в большинс тве случаев допускает передвижку ее на лучшее место за счет удлинения железнодорожного пути, автомобильной дороги или конвейера, выдающих горную массу на поверхность. При выборе промышленной площадки карьера существует ограничение приближения ее к учас ткам, на которых применяются взрывные работы. Минимальное расстояние регламентируется пределами 300—500 м.

10

1.2. Задачи и состав изыскательских работ Инженерные изыскания на площадке, выбранной для с троительства промышленного предприятия, предс тавляют собой комплексное исследование природных условий с целью разработки проектных решений по строительству и эксплуатации зданий и сооружений. Материалы изысканий обеспечивают проектирование генеральных планов геодезической основой и исходными данными по инженерно-геологическим и гидрологическим условиям района строительс тва в целом и по каждому участку площадки в отдельнос ти. Применительно к стадиям проектирования (проектное задание и рабочие чертежи) изыскания выполняются в две стадии. При двухстадийном проектировании основной объем изыскательских работ, обеспечивающий проектирование, выполняется на стадии проектного задания. На стадии рабочих чертежей в этом случае производятся уточнения и отдельные дополнительные работы на участках, измененных в процессе разработки проектного задания, или на участках, недостаточно исследованных в первой стадии. Наибольший объем изысканий для составления рабочих чертежей обычно относится к инженерно-геологическим исследованиям оснований фундаментов наиболее крупных зданий и сооружений со значительными нагрузками. Изыскания на строительных площадках должны в общем случае осветить следующие вопросы: 1) местоположение и границы площадок; 2) рельеф, залесенность, застроеннос ть, границы землепользования; 3) состав, состояние и физико-механические свойства грунтов, наличие физико-геологических процессов (размывы, оползни, карсты и пр.); 4) заболоченность, затопляемость; 5) наличие, глубину залегания, характер и химический состав грунтовых вод; 6) расчетное сопротивление грунтов; 7) санитарное состояние площадки и окружающего района; 8) топографическую и инженерно-геологическую характерис тику окружающего района; 9) принадлежность застройки и культурных угодий, использование земельных участков и условия их отвода и отчуждения; 10) принадлежнос ть и использование смежных земель. В результате выполненных на строительной площадке топографогеодезических работ и сбора исходных данных на с тадии проектного задания представляется отчет, содержащий: 1) топографические карты района в масштабе 1:50 000 — 1:25 000 для составления обзорных карт района строительства;

11

2) планы масштабов 1:10 000 — 1:5000 для составления ситуационного плана района; 3) планы отвода участков для строительс тва, согласованные с городским архитектором или земельным отделом, в масштабе 1:5000 — 1:2000; 4) топографические планы масштабов 1:2000, 1:1000 или 1:500 в зависимости от размеров площадки, необходимой для с троительства предприятия, для составления генерального плана предприятия, проекта вертикальной планировки, плана подземных коммуникаций и других элементов объекта строительства; 5) планы масштабов 1:5000 — 1:2000 строительных площадок отдельных сооружений, железнодорожных станций, подсобных предприятий, вспомогательных устройств и т. п.; 6) планы, продольные и поперечные профили по трассам подъездных железнодорожных путей, автомобильных дорог, линий электропередачи, водоводов, канализации и других коммуникаций на подходах их к строительной площадке, необходимые для увязки с устройс твами, проектируемыми на площадке. Планы трасс представляются в масштабах 1:5000 — 1:2000; продольные профили в масштабах: горизонтальном 1:5000 — 1:2000, вертикальном 1:500 — 1:200; поперечные профили в масштабах 1:500 — 1:100; 7) схемы и каталоги координат и отметок пунктов и реперов планово-высотной опорной сети. В результате сбора и изучения материалов ранее выполненных изысканий или полученных извне должны быть составлены: а) картограммы топографической, геодезической и высотной изученности района в масштабе 1:25 000 и крупнее; б) заключение о возможности использования собранных материалов, а также о составе и объеме необходимых дополнительных съемочноизыскательских работ на стадии рабочих чертежей. На строительных площадках в равнинной местности или на площадках небольших размеров топографические съемки выполняются в масштабах 1:1000—1:500 на с тадии проектного задания. Поэтому для рабочих чертежей никаких дополнительных топографических съемок здесь обычно не требуется. В случае сложного рельефа площадок может возникнуть необходимость дополнительной съемки в крупном масштабе на участках детальной вертикальной планировки, выполняемой на стадии рабочих чертежей. Инженерно-геологические исследования, выполняемые на с тадии проектного задания, служат для обоснования выбора варианта с троительной площадки и должны обеспечить следующие характеристики района намечаемого строительства и сравниваемых вариантов площадки:

12

1) физико-географические условия (степень расчлененности рельефа, крутизна склонов, характер водоразделов, ширина и глубина долин, количество, высота и ширина речных террас, климат, почвы, растительнос ть, глубина зимнего промерзания пород); 2) геологическое строение в пределах глубины, превышающей на 10—15 м предполагаемую максимальную глубину заложения оснований и фундаментов, с качественной оценкой устойчивости и несущей способности пород; 3) гидрогеологические данные о режиме подземных вод в пределах указанной глубины с установлением гидравлической связи подземных и поверхностных вод; оценку возможных изменений режима и уровней подземных вод при освоении площадки, а также в результате подпора рек; условия подземного стока; 4) наличие и возможность развития современных физикогеологических явлений и процессов, неблагоприятных для с троительства и эксплуатации сооружений на промышленной площадке; 5) физико-механические свойства пород; 6) условия фильтрации и химический состав подземных вод; 7) почвенно-геоботаническую характерис тику территории, необходимую для проектирования озеленения площадки; 8) данные об опыте строительства и эксплуатации существующих зданий и сооружений, находящихся на исследуемой площадке и в соседних районах, с аналогичными инженерно-геологическими условиями. Инженерно-геологические изыскания на площадке оптимального варианта являются наиболее ответственной частью всех изысканий на стадии проектного задания. Материалы этих изысканий служат основой для выбора варианта площадки и решения конструкций фундаментов проектируемых зданий и сооружений. В результате выполнения инженерно-геологических изысканий представляется отчет с выводами и рекомендациями для проектирования и дальнейшей детализации исследований на с тадии рабочих чертежей. К отчету прилагаются: – обзорная карта района исследований с нанесением границ исследованной площадки и отдельных ее участков; – стратиграфические разрезы исследованного района; – сводные карты и планы в масштабе ситуационного плана района и генерального плана площадки 1:10 000 – 1:5000 и 1:1000 с нанесением на них обнажений, разведочных выработок, направления геологических разрезов и т. п. – карты: геологическая (дочетвертичных отложений); четвертичных отложений; геоморфологическая; гидрогеологическая; инженерногеологическая;

13

– геологические разрезы исследований территории в масштабах: горизонтальном 1:2000 – 1:1000, вертикальном 1:200 — 1:100; – геологические разрезы (колонки) разведочных выработок в масштабе 1:100, а при частой смене пород по глубине – в масштабе 1:50; – каталог координат разведочных выработок; – графики и таблицы лабораторных характерис тик пород и воды; – обработанные результаты опытных стационарных исследований. На с тадии рабочих чертежей производятся дополнительные исследования грунтов оснований фундаментов в пределах границ генерального плана проектного задания, с целью уточнения конструктивных особенностей и целесообразности размещения зданий и сооружений. Для обеспечения полноты исследований на стадии рабочих чертежей освещаются дополнительные вопросы, характерные для районов, отличающихся специфическими местными условиями. Сюда относятся районы со скальными, полускальными и макропористыми породами, с сейсмическими явлениями, а также с участками, неус тойчивыми в инженерногеологическом отношении: с карстующимися горными породами, оползневыми процессами, многолетней мерзлотой, заболоченнос тью и др. Площадки для строительства выбираются на территориях, не подвергающихся затоплению от паводковых вод постоянных и периодически действующих водотоков. Поэтому необходимость в полных гидрологических исследованиях при инженерных изысканиях строительных площадок возникает лишь в отдельных случаях. Гидрологические исследования обычно ограничиваются выяснением площадей водосбора, расположенных с нагорной с тороны по отношению к площадке, модулей стока и тех величин, по которым необходимо определить расход талых и ливневых вод, притекающих к площадке. Кроме того, устанавливаются направления полос стока для проектирования нагорных водоотводных канав и защитных дамб.

1.3. Компоновка технологического комплекса поверхности При разработке генерального плана компоновка производственных зданий и сооружений поверхности, их взаимное расположение и транспортные связи рассматриваются в зависимости от принятой для предприятия технологии производственных процессов. Для генерального плана в целом производственные процессы составляют технологическую основу его разработки. Характер технологической схемы производства определяется в основном требованиями потребителя, т.е. кондициями, определяющими вид отправляемого продукта. Сущес твенное значение имеет также производственная мощность предприятия (на шахтах большой мощности, например,

14

строят, как правило, обогатительные фабрики). Со временем меняются требования к продукции, средствам механизации, поэтому меняется технологическая основа. Для полноты освещения вопроса целесообразно рассмотреть его в развитии применительно к дейс твующим шахтам, построенным или реконструированным за последние три десятилетия, и к основным шахтам, находящимся в стадии проектирования, строительства или освоения проектной мощности. Для действующих шахт выделим три типичные схемы основных технологических процессов отправки угля с шахты в зависимости от его вида: – в рядовом виде; – в рассортированном необогащенном виде; – в обогащенном виде. По первой схеме уголь, выданный из шахты скипами, поступает в приёмные бункера, размещенные в надшахтном здании. Из приёмных бункеров питателями уголь подаётся на грохоты, где он разделяется на классы: ± 75 или ± 100, или ± 150 мм. Подрешетный продукт поступает в погрузочные бункера. Из крупного надрешетного класса удаляются куски дерева, металла, видимая порода, после чего уголь поступает на дробление и затем смешивается с подрешетным продуктом. При заполнении бункеров в отсутс твие железнодорожных вагонов уголь направляется на склад, откуда он снова поступает в бункера при наличии порожняка. Порода выдаётся из шахты скипом в породный бункер, из которого специальным питателем грузится в вагонетки подвесной канатной дороги и транспортируется в отвал. В качестве примера на рис. 1.3 приведена схема цепи аппаратов применительно к типовому проекту, когда уголь отправляется в рядовом виде. Технологическая схема поверхности отличается простотой и более высоким уровнем механизации всех процессов, связанных с транспортированием угля, породы и котельных шлаков. Схема движения и обработки угля при отправке его с шахты в рассортированном по крупности виде, отличается тем, что после дробления, перед загрузкой в вагон, его классифицируют на грохотах. Рядовой уголь из шахты поступает на сортировку после предварительного просеивания. При просеивании из угля крупного класса выбирают породу, уголь дробя т и смешивают с подрешетным продуктом. Рассортированный по крупности уголь распределяют по ячейкам бункера. При погрузке угля крупных классов предусматриваются меры по борьбе с измельчением его, кроме того, непосредственно после выхода угля из бункера производится отсев мелочи, которая образуется при перемешивании угля в бункере. Отсевы угля направляются в соответствующие ячейки. При отправке угля в обогащенном виде предусматривается устройство аккумулирующих бункеров для регулирования неравномернос ти потока 15

угля из шахты и работы обогатительной фабрики. Уголь из аккумулирующих бункеров поступает на грохот; из над крупных решетных классов угля отбирают породу, после чего уголь дробят, смешивают с мелким классом и направляют на обогатительную установку.

Рис. 1.3. Схема цепи аппаратов при отправке угля в рядовом виде и безбункерной погрузке (пунктирной линией показано движение породы из шахты): 1 – бункер угля для котельной; 2 – склад угля для котельной; 3 – металлические предметы и стойки; 4 – приемный бункер для породы; 5 – приемный бункер для угля; 6 – грохот для угля; 7 – металл; 8 – стойки; 9 – железнодорожный вагон; 10 – погрузочный пункт породы; 11 – котельная; 12 – бункер для котельного шлака

16

Обогащенный уголь поступает в погрузочный бункер либо в рядовом виде (коксующиеся угли), либо подвергается рассортировке по крупности (антрациты). Технологической схемой предусмотрен склад для обогащенного угля. Иногда устанавливаются два склада – один для необогащенного, другой для обогащенного угля. Кроме того, эта схема позволяет принимать уголь с соседних шахт, как правило, через подземные перегрузочные бункера и передавать его на обогатительную фабрику. Технологические процессы на поверхности предприятия протекают в определенной группе зданий и сооружений. Совокупность этих зданий и сооружений, обеспечивающих своим взаимным расположением, транспортными связями и оборудованием приём, первичную обработку и транспортирование продукта к погрузочной с танции и отходов на утилизацию, принято называть технологическим комплексом поверхности предприятия. В зависимости от качества и количес тва сырого продукта, степени его качества технологический комплекс может быть более сложным или менее сложным. Это определяет характер генерального плана поверхности предприятия. К основным узлам технологического комплекса относятся: узел приёмки и первичной обработки продукта; узел погрузочно-складских устройств и узел отвальных устройств. Характерными схемами решений узла приёмки и первичной обработки угля являются: I – порода выдается в виде породной массы с углем; II – порода и уголь из шахты выдаются отдельно; III – уголь направляется на центральную или групповую обогатительную фабрику. Первая и вторая схемы учитывают наличие обогатительной фабрики на шахте. Примером проектного решения технологического узла на поверхности по схеме I является шахта «Должанская-Капитальная» (рис. 1.4) проектной мощностью 4,2 млн т/год. Вся добыча выдается через один ствол 3 четырьмя скипами вместимостью по 35 м каждый. Породный подъем отсутствует. Приемные бункера размещаются внутри башенного копра, имеющего размер в плане 21 х 24 м. Непосредственно к башенному копру примыкает дробильно-сортировочное отделение с аккумулирующими бункерами. Технологические операции по первичной обработке горной массы сводятся к рассеву на классы ± 150 мм, отбору посторонних предметов из класса + 150 мм и дроблению горной массы этого класса. Для каждой пары скипов предусмотрена своя технологическая линия. Примером проектного решения технологического узла на поверхности по схеме II является шахта «Ворошиловградская» № 1 (рис. 1.5) производственной мощностью 3 млн т/год.

17

Рис. 1.4. Узел приемки горной массы по схеме I: 1 – грохот; 2 – приемный бункер; 3 – технологические линии; 4 – скиповые подъемники

Уголь и порода из шахты выдаются скипами по главному с тволу: 3 угольный подъем оборудован скипом вместимостью 35 м с противовесом, 3 породный – скипом вместимостью 9,5 м , также с противовесом. Приемные бункера для угля и породы размещаются внутри башенного копра. Непосредственно к копру примыкает дробильно-сортировочное отделение, в котором производится рассев угля на классы +200 мм, выборка породы и посторонних предметов из класса ± 200 мм и дробление до крупности – 125 мм. Для угля предусмотрены две технологические линии. Порода из скипа разгружается в приемный бункер, из которого питателем распределяется по двум воронкам загрузочного бункера, приспособленного для погрузки породы в автосамосвалы. Примером проектного решения технологического узла на поверхности по схеме III, показанной на рис. 1.6, являются шахты «СуходольскаяВос точная» производственной мощнос тью 3 млн т/год и «СамсоновскаяЗападная» производственной мощностью 2,4 млн т/год. Для подъема угля применяют два скиповых подъема с противовесами вместимостью скипов 3 35 и 40 м на шахте «Суходольская-Восточная» и два подъема со скипами 3 вместимостью по 35 м на шахте «Самсоновская-Западная». Породу выдают по тому же стволу скипом с противовесом. 18

Рис. 1.5. Узел приемки угля и породы по второй схеме: 1 – грохот; 2 – приемный угольный бункер; 3 – желоб для угля; 4 – желоб для породы; 5 – приемный породный бункер; 6 – загрузочные породные бункера; 7 – технологические линии для угля

19

Рис. 1.6. Узел приемки угля и породы на шахте по третьей схеме: 1 – приемные угольные бункера; 2 – питатели; 3 – грохот; 4 – породоотборные конвейеры; 5 – желоба; 6 – загрузочный породный бункер; 7 – погрузочные угольные бункера; 8 – железнодорожные вагоны

20

Так же как и в предыдущих схемах, первичная обработка угля сводится к рассеву и удалению пос торонних предметов и породы из класса +300, после чего уголь поступает в погрузочные бункера для отправки на центральную обогатительную фабрику (ЦОФ). Порода автосамосвалами транспортируется в отвал. Здесь же предусмотрены две технологические линии по первичной обработке и транспортированию угля. Узел погрузочно-складских устройств решается в двух вариантах, в виде: – высокомеханизированного открытого или закрытого склада (аккумулятора) и погрузочного пункта в железнодорожные вагоны (первый тип); – погрузочных бункеров большой вместимости (второй тип). Погрузочно-складской узел первого типа показан на рис. 1.7. Уголь после обогащения на фабрике, расположенной на промышленной площадке шахты, поступает на погрузочный пункт, а при отсутс твии вагонов в от3 крытые склады вместимостью 50 тыс. м .

Рис. 1.7. Погрузочно-складской узел (первый тип): 3 а – склады угля вместимостью по 24 тыс. м соответственно для класса +25 и 0-25 мм; б – погрузочный пункт угля

Погрузка угля в железнодорожные вагоны производится на двух путях с помощью ленточных конвейеров, обеспечивающих производительность погрузки до 1000 т/ч на каждом пути. На погрузочном пункте производится контроль качества и взвешивание вагонов. Погрузочно-складской узел второго типа показан на рис. 1.8. Рядовой уголь после первичной обработки направляется в бункера 3 1,2,3 и 4 вместимостью по 3,5 тыс. м каждый. Бункера состоят из четырех ячеек с размерами в плане 18 х 18м. Каждая ячейка оборудована четырьмя питателями. Погрузка вагонов производится на двух путях с производительностью погрузки 1500 т/ч на каждом пути. Уголь направляется на ЦОФ.

21

Рис. 1.8. Погрузочно-складской узел (второй тип)

Основным направлением в решении вопроса отвального хозяйства на новых предприятиях является размещение твердых на непригодных или малоценных для сельского хозяйства площадях с последующей рекультивацией. Основной вид транспорта – автомобильный. В этих условиях породный комплекс на поверхнос ти сводится к устройству приёмных и загрузочных породных бункеров. В ряде случаев предусматривается совмещение операций по приёму и погрузке породы в одном бункере. Технологический комплекс вспомогательного ствола имеет свои особенности. Вспомогательный ствол предназначен для подачи свежего воздуха в шахту, спуска (подъёма) людей, материалов и оборудования. Для выполнения этих работ стволы оборудуются клетевыми подъёмами с одноэтажными и реже с двухэтажными клетями. Приёмные площадки устанавливаются на нулевой отметке. Спуск и подъем материалов и оборудования осуществляются в вагонетках и на платформах с принудительным движением по откаточным путям. Для маневрирования и обмена вагонеток в пределах шахтного здания применяют специальные платформы или поворотные круги. Как правило, применяют в максимальной с тепени упаковку материалов в контейнерах и в пакетах. Новым является применение безрельсового транспорта для доставки материалов с помощью самоходных электротележек. В качес тве примера технологического комплекса при вскрытии шахтного поля наклонными с тволами можно привести комплекс на крупнейшей угольной шахте «Распадская» производственной мощнос тью 7,5 млн т/год (см. рис. 2.1). Уголь из шахты выдают по двум наклонным стволам ленточными конвейерами производительнос тью по 1000 т/ч каж-

22

дый в здание углеподготовки, откуда в рядовом виде направляют в аккумулирующие бункера ЦОФ или на закрытый угольный склад вместимо3 стью 40 тыс. м . Склад состоит из шести цилиндрических силосов, два из 3 них имеют диаметр по 28 м и вместимость по 2,5 тыс. м и четыре силоса – 3 диаметр 12 м и вместимость по 2,5 тыс. м . Высота склада – 58 м. Погрузку угля в железнодорожные вагоны, расположенные на двух путях, выполняют с производительностью 1350 т/ч на одном пути и 3000 т/ч на другом. Такая интенсивность погрузки обеспечивается быстроходными конвейерами с шириной ленты 2000 и 2500 мм.

1.4. Основные принципы построения генерального плана горного предприятия Как отмечалось выше, компоновочные решения поверхности предприятия определяются её технологическим комплексом, т. е. схемой движения и обработки продукта на предприятии. Технологический комплекс, в свою очередь, зависит от мощности предприятия, требуемой кондиции отправляемой с него продукции. Но более всего расположение блоков технологического комплекса обуславливается взаимным расположением подъездных дорог и условий подхода железнодорожного пути. Размещение на генеральном плане объектов обслуживающего назначения производится с учётом производственной связи каждого из объектов с упомянутыми блоками. При разработке генерального плана следует также соблюдать определённые архитектурно – планировочные принципы застройки территории. Проектирование генерального плана должно начинаться с объединения, группировки отдельных цехов и сооружений в блоки (по признакам общности производственной характеристики и связей) и распределения территории промышленной площадки между ними, т. е. зонирование территории. Производственные здания группируются в соответствующей зоне по принципу единства производственного процесса с учётом санитарных и противопожарных требований, вида обслуживающего транспорта и однороднос ти инженерного обслуживания. При рассмотрении функционального зонирования территории выделяют следующие зоны: предзаводская, производственная, подсобная и складская. Предзаводскую зону образуют вспомогательные здания и сооружения общего назначения: административно–бытовые комбинаты (АБК), столовые, медпункты, пожарные депо, стоянки транспорта и т. п., располагаемые со стороны основных проходов и въёздов на промышленную площадку. Производственная зона включает объекты основного технологического комплекса.

23

Подсобную зону составляют здания и сооружения, обслуживающие основное производство: – группа сооружений энергетического назначения (ТЭЦ, котельные, калориферные, вентиляторные, компрессорные, электроподс танции и т. п.), располагаемые по возможности ближе к основным потребителям и источникам топлива, электроэнергии и воды; – блоки сооружений водопровода и канализации (насосные станции, резервуары хозяйственно – питьевого и противопожарного назначения, градирни, отстойники и резервуары вод, бытовых с токов и т. п.); ремонтно-механические мастерские и т.п. Зона складского и транспортного хозяйс тва предприятия включае т склады готовой продукции, материальные склады (например, крепёжных материалов, пункты погрузки и т. д.). Эта зона располагается вдоль подъездных транспортных путей – железнодорожных и автомобильных внутриплощадочных дорог. Такой приём планировки обеспечивает лучшее использование внутреннего транспорта, исключает пересечение грузопотоков; создаёт благоприятные санитарно – гигиенические условия труда, благодаря отделению чистой зоны от чёрной; улучшает схему укладки подземных инженерных коммуникаций (водопровода, канализации, кабельной сети, воздухопроводов и др.). Отвалы породы и шлаков, угольные склады и шламовые отстойники группируют в чёрной зоне, располагая её с подветренной стороны по отношению к остальной территории поверхности горного предприятия и, особенно, к жилому посёлку. Подветренная сторона определяется по господствующему направлению ветра в данном районе. Мёжду чёрной зоной и зоной, в которой размещаются АБК, здание вентиляторов, компрессорная станция и здания подъёмных машин, следует делать разрыв шириной 40 – 50 м с устройством полосы зелёных насаждений. По отношению к сторонам света и направлению господствующих ветров здания ориентируют так, чтобы были соблюдены санитарные требования естественного освещения и проветривания помещений. При зонировании предприятия учитывают безопасность движения рабочих. С этой целью не допускают пересечения железнодорожных путей основным людским потоком. В исключительных случаях, когда этого избежать невозможно, устраивают для безопасности движения людей тоннели или путепроводы. АБК соединяют с главным производственным зданием тоннелем или закрытой эс такадой, а вход на территорию предприятия предусматривают со стороны посёлка. Здания и сооружения на промышленной площадке размещают по возможности отдельными рядами, параллельными осям площадки. При этом стремятся наружные грани стен зда-

24

ний располагать в створ, т. е. в одной плоскости, линию створа называю т красной линией. Зонирование территории является важнейшей предпосылкой обеспечения оптимальных условий строительс тва, эксплуатации и расширения предприятия, способствует сокращению территорий и улучшению санитарно – гигиенических условий при эксплуатации. На практике зонирование достигается также разбивкой территории промышленной площадки на кварталы. Квартал – это часть территории предприятия, ограниченная со всех сторон магистральными проездами, с размещением комплекса производственных установок, зданий и сооружений, обслуживающих одно из производств данной зоны. Квартал рассматривается как архитектурно – планировочная единица генерального плана. Важным показателем зонирования территории промышленной площадки, а следовательно, и генерального плана, является степень использования территории. Этот показатель оценивается плотностью застройки промышленной площадки, определяемой в процентах в виде отношения площади застройки ко всей территории, занятой предприятием, включая веер железнодорожных путей. В свою очередь площадка застройки определяется как сумма площадей, занятых зданиями и сооружениями, включая навесы, открытые технологические, санитарно – технические, энергетические установки, эстакады, резервуары, проходные каналы подземных коммуникаций, открытые стоянки автомобилей и склады. В площадь застройки не включаются площади, занятые отмостками вокруг зданий, тротуарами, автомобильными и железными дорогами, временными зданиями и сооружениями и другими объёктами, над которыми могут быть размещены другие здания и сооружения. Минимальное значение плотности застройки, установлённое нормами проектирования, для угольных и сланцевых шахт без обогатительных фабрик, составляет – 28%, а с обогатительными фабриками – 26%. Для рудников этот показатель составляет – 30%. Для экономичного использования территории большое значение имеет конфигурация зданий в плане. Поэтому при компоновке зданий стремятся к унификации их размеров и конструкций и к наиболее рациональным и простым прямоугольным формам без пристроек и выступов, которые способствуют сокращению разрывов между противостоящими зданиями. Принципы функционального зонирования территории тесно связаны с вопросами блокирования производственных, вспомогательных и других объектов. Во всех случаях, когда это не противоречит технологическим, санитарным и противопожарным требованиям, целесообразно здания с однотипным производством объединять в укрупненные корпуса – блоки. 25

Технико-экономические показатели предприятий, имеющих укрупненные здания, более высокие, чем показатели предприятий с большим числом мелких зданий. Объединение имеет существенное значение с точки зрения компактности и экономичности промышленной площадки. Компактность генерального плана предприятия способствует уменьшению размеров его территорий, сокращению длины транспортных путей и инженерных сетей, обеспечивает снижение с тоимости строительства и эксплуатации предприятия. Совершенствование шахтной поверхнос ти связанно с применением многоканатных подъёмных машин со шкивами трения и башенных копров, значительно упростивших технологический комплекс. Малые размеры многоканатных установок, позволяющие размещать их непосредственно над стволами на копре, создали благоприятные возможности для компоновки поверхнос тного комплекса. Применение указанной системы подъёма значительно уменьшило объём с троительно-монтажных работ, так как отпала необходимость в здании подъёмных машин, сократилась площадь застройки (до 15%) ввиду расположения целого ряда вспомогательных помещений на этажах башенного копра. На рис. 1.9 изображена площадка антрацитовой шахты с обогатительной фабрикой производственной мощнос тью 3,6 млн т/год. Шахта, предназначенная для добычи и обогащения высококачественных антрацитов доменного производства, запроектирована с механизацией и автоматизацией всех производственных процессов, телеметрическим контролем работы подземных комплексов добычи и шахтного транспорта, диспетчерской службой и АСУ сбора и передачи информации на вычислительный центр.

Рис. 1.9. Промышленная площадка шахты производственной мощностью 3,6 млн т/год с обогатительной фабрикой

26

Генеральный план шахты складывается из четырех основных блоков – технологического комплекса и АБК 8. Блок 1 включает башенный копер главного ствола, дробильно-сортировочное отделение с аккумулирующими бункерами емкостью 4800 т и вентиляторную 14. Из этого блока уголь через перегрузочную станцию направляется ко второму блоку, включающему котельную 4 и главный корпус обогатительной фабрики 3, где происходит обогащение крупных сортов (более 13 мм) в тяжелых средах, а мелких (до 0,5 мм) – в отсадочных машинах; корпус сушки мелкого антрацита в трубах-сушилках; корпус 5 рассортировки угля на классы по крупности и последующей погрузки готовой продукции (бункерной – для сортов 0 – 6 и 6 – 13 мм и безбункерной – для крупных сортов) в вагоны. Штыб из корпуса сушки направляется в склад мелкого концентрата 7 с двумя силосами по 12 тыс. т. Порода из башенного копра скипового ствола по мосту направляется к корпусу автомобильной погрузки 6. Третий блок включает надшахтное здание 2, башенный копер вспомогательного ствола, а также открытый склад крепежных материалов и крановую эстакаду для оборудования. В четвертый блок входят – компрессорная станция, трансформаторная подстанция и распределительный пункт, насосная станция производственного водооборота и оборотного водоснабжения, фильтровальная станция шахтных вод, расположенные в одном корпусе 9, а также три резер3 вуара шахтных вод 10 емкостью по 1000 м каждый, резервуар хранения соли и приготовления рассола и восьмисекционная градирня 11 оборотного водоснабжения. На отдельных площадках расположены сооружения хозяйс твеннопитьевого и противопожарного водопровода 12 и электроподс танция 13. Общая площадь территории предприятия около 19 га, коэффициен т использования территории 0,73, плотность застройки 35%.

1.5. Вертикальная планировка Задачей вертикальной планировки территории промышленных площадок является организация, т. е. видоизменение и приспособление ес тественного рельефа этих территорий к требованиям застройки и инженерно – транспортным нуждам предприятий. Естественный рельеф местности не всегда полностью удовлетворяе т требованиям благоустройства и размещения зданий и сооружений предприятия, что вызывает больший или меньший объем работ по вертикальной планировке промышленной площадки. В результате преобразований естес твенного рельефа создается новый «проектный» рельеф. Горизонтальную (архитектурную) и вертикальную планировку следует вести одновременно, располагая здания и сооружения на рельефе

27

планируемой местности в соответс твии с производственными задачами предприятия и требованиями санитарных норм. Вертикальная планировка территории промышленной площадки должна обеспечить: а) наиболее удобные технологические связи между отдельными цехами и объектами по предприятию в целом и внутри отдельных участков; б) прокладку в вертикальной плоскости надземных и подземных коммуникаций; в) нормальное заложение фундаментов зданий и сооружений. Схемы вертикальной планировки территории промышленного предприятия определяют характер сопряжения планировочных плоскостей проектного рельефа площадок. В зависимости от способа сопряжения отдельных плоскостей проектного рельефа различают две схемы вертикальной планировки: бестеррасную и террасную. При вертикальной планировке необходимо максимально учитывать и использовать естес твенный рельеф территории. При больших уклонах естес твенного рельефа вертикальная планировка осуществляется террасами. Бестеррасная схема планировки характеризуется отсутствием резкого изменения проектного рельефа; она применяется при естественном уклоне местности не более 0,03, рассредоточенной застройке и небольших размерах зданий и сооружений в плане, а также при уклоне не более 0,004 при плотной застройке и значительных размерах зданий и сооружений в плане. В практике проектирования вертикальной планировки наиболее применимы следующие три метода: а) метод продольных и поперечных профилей, называемый методом проектных или красных отметок (широко применяемый при проектировании планировки незастроенных территорий на стадии проектного здания, а также при дорожном проектировании); б) метод проектных горизонталей (наиболее универсальный и наглядный); применяется на с тадии проектного здания по сетке квадратов со сторонами 40 или 50 м и на с тадии рабочих чертежей при сетке квадратов, сгущенной до 20 м; в) комбинированный метод профилей и проектных горизонталей. Метод проектных профилей заключается в нанесении на план территории сетки квадратов, по линиям которой составляются профили. Основные линии сетки должны совпадать с осями проездов, иметь направление вдоль длинных осей главных корпусов; линии сетки второго порядка разбивают под прямым углом к основным линиям. В зависимости от требуемой точности определения проектных высотных отметок расстояния между линиями сетки принимаются – 20–50 м. Таким образом, план разбивают на квадраты со сторонами 20–50 м. 28

Пользуясь отметками горизонталей, в углах квадрата сетки прос тавляются отметки земли, а также отметки проектируемой поверхности, по которым составляются продольные и поперечные профили по всем линиям сетки. На продольные и поперечные профили наносят отметки земли (черные), проектные отметки (красные), рабочие отметки, уклоны и расстояния, а также отметки лотков, цоколей и полов, входов в здания. После нанесения на профили проектных линий и вычисления рабочих отметок определяют площадки выемок и насыпей; зная расстояния между профилями, составляют ведомости подсчета объема земляных работ. Графическими документами проектирования по методу профилей являются: а) план горизонтальной планировки с сеткой квадратов и цифровыми данными проектирования вертикальной планировки; б) продольные и поперечные профили по линиям сетки квадратов.

1.6. Координирование и привязка зданий и сооружений Положение зданий, сооружений, дорог и инженерных сетей коммуникаций координируется на генеральном плане путем привязки к строительной сетке или к геодезической координатной сетке. Привязки устанавливаются расчетом или задаются при разработке генерального плана. Строительная координатная сетка привязывается к геодезической основе для обеспечения разбивок элементов генерального плана на месте строительства. Направление осей с троительной сетки принимается параллельно основным осям зданий и сооружений (главного корпуса, главного железнодорожного пути и т.п.). По горизонтали здания, сооружения и другие отдельные элементы генерального плана координируются по основным строительным разбивочным осям, а инженерные сети и коммуникации – по осям трасс: а) координаты зданий и сооружений даются по двум точкам, лежащим на диагонали, соединяющей противоположные углы зданий или сооружений на пересечении их наружных разбивочных осей; б) координаты подземных, надземных и наземных инженерных сетей и устройств даются на углах поворота сетей, центрах смотровых колодцев и т.д.; в) координаты железных и автомобильных дорог даются на вершинах углов поворота, пересечениях осей путепроводов, а также на центрах стрелочных переводов и упорах. Вертикальные отметки зданий, сооружений, сетей, дорог и т.д. и отметки планировки даются в абсолютной системе. 29

Геодезическую разбивочную основу для определения положения объектов строительства в плане создают преимущественно в виде: - строительной сетки, продольных и поперечных осей, определяющих положение на местнос ти основных зданий и сооружений и их габарит – для строительства предприятий и групп зданий и сооружений; - красных линий (или других линий регулирования застройки) и габарит здания – для строительс тва отдельных зданий. Строительную сетку выполняют в виде квадратных и прямоугольных фигур, которые подразделяют на основные и дополнительные (рис. 1.10). Длина сторон основных фигур сетки 200…400 м, дополнительных – 20…40 м. Строительную сетку обычно проектируют на с троительном генеральном плане, реже – на топографическом плане строительной площадки.

Рис. 1.10. Строительная сетка: 1 – вершины основных фигур сетки; 2- основные оси здания; 3 – вершины дополнительных фигур

Разбивку строительной сетки на местности начинают с выноса в натуру исходного направления, для чего используют имеющуюся на площадке или вблизи ее геодезическую сетку (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема выноса на местность строительной сетки

30

По координатам геодезических пунктов сетки определяют полярные координаты S1 , S2, S3 и углы β1, β2, β3, по которым выносят на местность исходное направление сетки АВ и АС. Затем от исходных направлений на всей площадке разбивают строительную сетку и закрепляют её в местах пересечений постоянными знаками с плановой точкой.

1.7. Инженерно-технические коммуникации Для осуществления нормальной эксплуатации промышленных предприятий сооружаются инженерно-технических коммуникации, обеспечивающие подачу воды, пара, тепла, газа, электроэнергии и т. п., а также сети для отвода с территории площадки атмосферных и загрязненных сточных вод (бытовых и производственных). Размещение инженерно-технических коммуникаций в плане и вертикальной плоскости зависит от их назначения и конструктивных особенностей; различают подземные, наземные и воздушные (надземные) сети. Сети инженерно-технических коммуникаций представляют собой сложное хозяйство, схема которого решается в процессе проектирования генерального плана промышленного предприятия с учетом их расположения относительно производственных зданий и сооружений, типа прокладки и взаимного влияния различных коммуникаций между собой. Порядок размещения инженерно-технических коммуникаций в плане (рис. 1.12), считая от красной линии застройки по направлению к оси проезда, следующий: кабели слабого тока; кабели линий связи; кабельные сети электропередач; теплопроводы и воздухопроводы; газопроводы; водопроводы; канализация; водосток.

Рис. 1.12. Схемы размещения подземных коммуникаций под проезжей частью дороги (все размеры даны в метрах): а — без прокладки; б — с прокладкой; 1 — линия обреза фундамента; 2, 10 — кабель слабого тока; 3 — телефонный кабель; 4 — газопровод среднего давления; 5 — хозяйственно-бытовая канализация; 6—питьевой водопровод; 7 — ливнестоки; 8 — производственный водопровод; 9 — теплопроводы и воздуховоды

Размещение подземных сетей по отношению к зданиям, сооружениям, зеленым насаждениям и их взаимное расположение должны исключать

31

возможность подмыва фундаментов, повреждения соседних сетей и зеленых насаждений и обеспечивать проведение ремонта сетей без затруднения движения транспорта. Расстояние в плане от подземных сетей в траншеях до зданий, сооружений и зеленых насаждений следует принимать по табл. 1.1. Расстояния в плане между подземными сетями при параллельной прокладке принимаются по табл. 1.2. Система водоснабжения зависит от назначения водопровода, характера водопотребления, качества воды, напора в сети, местоположения источника водоснабжения по отношению к предприятию – потребителю. При этом могут быть следующие системы водоснабжения: – раздельная – с самостоятельной водопроводной сетью для каждого вида потребителя (применяется в редких случаях); – комбинированная – с объединением хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода с оставлением производственного водопровода самостоятельным; – объединенная – применяется на предприятиях средней и мало й мощнос ти некоторых отраслей промышленности, с совмещением всех видов водопровода. Таблица 1.1 Минимальные расстояния в плане подземных сетей от зданий, сооружений, дорог и зеленых насаждений (м) Наименование подз емных сетей

Водопроводы: разводящие магистральные -более 400 мм Канализ ация и водостоки

Сооружения и устройства Опоры ЛЭП, Автомобильные Зеленые столбы наруждороги насаждения ЖелезЛиния ного освещеная Бордюрзданий Бровка Дере- Кусния, контактной ный дорога таркювета вья сети и связи камень ники –

5 6-10 2,5

1,5 3 3

1,5 1,5 1,5

1 1 1

4 4 4

1,5 1,5 1,5

–

Дренажи

3

1,5

1,5

1

3

1,5

–

Теплопроводы

2

1,5

1,5

1

4

2

1

Газопроводы давления: низкого среднего < 0,3 М Па высокого 0,3-0,6 М Па то же, 0,6-1,2 М Па Газопроводы надземные

2 5 9 15 5

0,5 1,5 1,5 2 –

1,5 1,5 2,5 2,5 1,5

1 1 2 2 1,5

4 4 5 5 4

2 2 2 -

2 2 2 -

Трубопроводы горючих жидкостей

3

1,5

–

–

4

1,5

1

Силовые кабели до 35 кв

0,5

0,5

1

1

4

2

0,5

32

Для производственного водопровода могут быть применены следующие схемы подачи воды: прямоточная; оборотная без охлаждения, но с отстаиванием охлажденной воды; смешанная – прямоточная с частичным оборотом. Таблица 1.2 Минимальные расстояния в плане между подземными сетями при параллельной прокладке Наименование подземных сетей Водопроводы: разводящие сети < 200 мм то же, более 200 мм Канализ ация напорная Канализ ация без напорная Газопроводы: низкого давления среднего давления до 0,3 М Па высокого давления, 0,3-0,6 МПа то же, 0,6-1,2 М Па Силовые кабели до 35 кв

Водопровод

Расстояние до сетей КаналиТеплоГазозация провод провод

Кабели связи

1 1 3 1,5

1,5 3 5 3

1,5 1,5 1 1

1-2 1-2 1-2 1-2

1 2 1 1

1 1,5 2 5

1 1,5 2 5

2 2 2 4

-

1 1 6-10 6-10

0,5

0,5

2

1

0,5

На промышленных предприятиях, являющихся крупными потребителями воды, как правило, устраиваются оборотные (циркуляционные) системы производственного водоснабжения (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Оборотная схема производственного водоснабжения: 1 — насосная установка; 2 — охладитель; 3, 5 – трубопроводы; 4 — потребители воды; 6 — водоприемник; 7 — насосная станция; 8 — напорный трубопровод

33

Прямоточную систему (рис. 1.14) применяют при наличии вблиз и мощного открытого источника водоснабжения, не требующего сложных и дорогостоящих гидротехнических сооружений, и соответс твующем качестве сбрасываемой воды, не вызывающем загрязнение водоема. Во всех возможных случаях рекомендуется повторное и многократное использование отработанной воды.

1

Рис. 1.14. Прямоточная схема хозяйственно-питьевого водоснабжения: 1 — водозабор; 2 — насосная установка первого подъема; 3 — очистные сооружения; 4 — резервуары; 5 — насосная установка второго подъема; 6 — трубопровод; 7 — разводящая сеть; 8 — водонапорная башня

Системы канализации зависят от характера стоков, их количества и метода очистки, рельефа промышленной площадки и места расположения очистных сооружений по отношению к предприятию. Применяются следующие схемы канализации: полная раздельная – при которой для каждого вида с токов устраивается самостоятельный комплекс сооружений канализации: сеть трубопроводов, насосные станции, очистные сооружения; хозяйственно-бытовые воды отводятся отдельными трубопроводами; ливневые и производственные стоки отводятся общими или отдельными трубопроводами; комбинированная – группирующая отдельные виды с токов по характеру загрязнений и методам их совместной очистки; общесплавная – отводящая все виды стоков одной общей сетью. Направление сброса сточных вод с территории промышленной площадки определяется рельефом района предприятия, местом, выбранным 34

для очис тных сооружений, и местом выпуска очищенных вод в водоприемник. Схема канализации промышленного предприятия и поселка приведена на рис 1.15.

–––––––

1

–– –– ––

2

– –– –

3

Рис. 1.15. Схема канализации промышленного предприятия и поселка: 1 — хозяйственные и грязные производственные воды; 2 — атмосферные и очищенные производственные воды; 3 — грязные производственные воды

Система теплоснабжения и тип теплоносителя устанавливаются в зависимости от потребности в тепле, производственных требований, режима потребления и ис точника снабжения теплом. В качес тве теплоносителя может служить пар или горячая вода с различной температурой. В зависимости от этого, а также о назначения расхода тепла устанавливается количество труб теплопроводов, а именно: а) при паре применяется двухтрубная сеть, состоящая из паропровода и конденсатопровода; б) при воде – двухтрубная и трехтрубная сеть (два трубопровода подающие и один обратный); в) при использовании в качестве теплоносителя одновременно пара и воды – четырехтрубная сеть, состоящая из паропровода, конденсатопровода, подающего и обратного трубопроводов горячей воды. Схемы тепловых сетей проектируются двух видов: тупиковая и кольцевая, последняя лишь в особых случаях, определяемых высокими требованиями к бесперебойнос ти рабочей сети. Системой электроснабжения называется комплекс устройств, служащих для производства, передачи и распределения электрической энер-

35

гии; системы электроснабжения подразделяются на внешнюю и внутреннюю. В систему внешнего электроснабжения входят ис точники электроэнергии и линии электропередачи, в систему внутреннего электроснабжения – главные понизительные подстанции предприятия и распределительная высоковольтная сеть с распределительными пунктами и понизительными подс танциями. Передача электроэнергии потребителям производится по воздушным или кабельным линиям. На территории промышленных предприятий кабельные линии можно прокладывать в траншеях, туннелях и блоках, используя для этого части улиц и площадок, свободные от движения автомобильного транспорта (тротуары, дорожки, газоны и т.п.). Способы прокладок кабельных линий приведены в табл. 1.3. Таблица 1.3 Способы прокладок кабельных линий на промышленных площадках М естоположение кабельных линий Под непроезжей частью улиц, по дворам и внутри кварталов По улицам и проездам, насыщенным подземными коммуникациями При пересечении улиц и проездов

В траншеях

В каналах и коллекторах

В туннелях

В бетонных блоках и трубах

+

-

-

-

-

+

+

+

-

-

-

+

При укладке кабельных линий напряжением 35 кВ и ниже непосредственно в земле их следует заглублять на 0,7 м, а при пересечении улиц и площадей – на 2 м. Меньшее заглубление кабелей допускается лишь в местах пересечений с подземными сооружениями и при обходе их. Параллельная прокладка кабелей над и под трубопроводами в вертикальной плоскости не разрешается, а на учас тках пересечений допускается выше теплопровода.

1.8. Подъездные пути Промышленный транспорт обеспечивает внешние и внутризаводские перевозки грузов промышленных предприятий. Он является большим и сложным хозяйством, в состав которого входят железнодорожный, автомобильный, трубопроводный, конвейерный, канатно-подвесной и другие виды транспорта, а также склады и погрузочно-разгрузочные машины. Затраты на промышленный транспорт составляют, например, в горной промышленнос ти до 50% себестоимости продукции. Автомобильный транспорт является основным видом безрельсового транспорта и имеет широкое распространение при с троительстве предприятий. Внутризаводские автомобильные дороги проектируются в соответст36

вии с главой СНиП 2.05.02 – 85 и в зависимости от характера и объёма перевозок подразделяются: на магис тральные, объединяющие внутризаводские дороги в общую систему; производственные – для перевозки грузов основного производства между цехами и проезды, обеспечивающие проезд пожарных машин и перевозку вспомогательных грузов. Продольные уклоны внутриплощадочных автодорог назначают, как о правило, не более 30 /оо , а радиусы кривых в плане – от 20 до 12,5 м. Ширина проезжей части для магистральных дорог принимается обычно 7 м, для производственных дорог и проездов – 6,0 – 4,5 м с обочинами шириной 1,5 м. Существует два основных типа поперечного профиля дорог – с обочинами и бортами (бордюрным камнем). Выбор профиля определяется назначением дороги и вертикальной планировкой территории. Дорожная одежда обычно состоит из следующих слоев: - подстилающего – песок, щебень, песчано-гравийная смесь, выполняющего функции морозозащитного; - дренирующего и выравнивающего; - основания – щебень, гравийные смеси с пропиткой вяжущими; - дорожного покрытия. По эксплуатационным и технико-экономическим показателям дорожные покрытия (рис. 1.16) разделены на три части: усовершенствованные (капитальные и облегчённые), переходные и низшие. К усовершенствованным капитальным относятся монолитные цементо – и асфальтобетонные покрытия из сборных железобетонных пли т на основании из щебня, песка, гравия, шлака. В качестве усовершенствованных материалов рассматривают покрытия из гравийных или щебёночных материалов, обработанных вяжущими. Переходными являются щебёночные, шлаковые и гравийные насыпные покрытия, грунтовые, обработанные вяжущими, а также сборные железобетонные колейные покрытия. Низшими дорожными покрытиями являются уплотнённые грунты.

Рис. 1.16. Конструкции дорожных покрытий промышленных автодорог: а – поверхностная обработка; б– смешивание материалов на дороге; в– пропитка; г – смешивание материалов в установке; 1– битумный слой; 2– щебень; 3– черный щебень; 4– черный гравий; 5– пропитка; 6– подстилающий слой

37

Наиболее индус триальными и качественными являются конс трукции дорожных покрытий из сборных железобетонных крупнопанельных пли т типа ПДГ (плита дорожная гладкая) и ПАГ (плита авиационная гладкая), укладываемых на подстилающий слой песка с последующей сваркой соседних плит и разделкой швов цементным раствором и битумной мастикой. Усовершенствованные типы покрытий применяют на основных магистралях площадки, на всех остальных внутризаводских дорогах – облегчённые усовершенствованные типы. Железнодорожный транспорт имеет наибольшее распространение на предприятиях тяжёлой индустрии. Это определяется, прежде всего, высокой пропускной способностью и грузоподъёмностью рельсового транспорта по сравнению с автотранспортом, хотя он значительно дороже и существенно увеличивает размеры промплощадок. Подъездной путь должен ежесуточно пропускать от шахты груженые поезда в количестве, соответствующем суточной производительности, и обеспечивать соответс твующее число порожних маршрутов, например, производительнос тью 3,6 млн т/год угля это составляет около 12 тыс. т/сутки угля, то есть около 200 вагонов. Железнодорожный транспорт может иметь широкую – 1524 мм или узкую – 750 мм колею. Внутренние железнодорожные пути колеи 1524 мм с тепловозной или электровозной тягой проектируются в соответствии с главой СНиП II.05.07.– 85. В зависимости от требований, предъявляемых к плану и продольному профилю, железнодорожные пути промышленных предприятий делятся на три категории. К первой категории относятся пути с обращением маршрутных поездов железных дорог общей сети при расчетном грузообороте нетто в грузовом направлении более 2 млн т/год и скорости движения 40 – 65 км/ч. Ко второй категории относятся пути с аналогичным движением при скорости 25 – 40 км/ч и грузообороте до 2 млн т/ год, а также все основные пути независимо от грузооборота. К третьей категории относятся пути с маневровым характером движения при скорости менее 20 км/ч. Сложность и высокая стоимость железнодорожного транспорта, в частности, обусловлены небольшой величиной так называемых руководящих уклонов пути и значительными радиусами их закругления. Величина руководящего уклона (наибольшего подъема, при котором обеспечивается расчетная длина тяги и скорость движения), как правило, не должна превышать 30% или 0,03, а наименьшие радиусы кривых участков пути составляют 250 – 500 мм в зависимости от категории дороги. В трудных условиях допускается принимать радиусы кривизны 150 – 250 м. При проектировании внутренних подъездных железнодорожных путей необходимо для обеспечения безопасности движения соблюдать габариты с троений, т.е. очертание, внутри которого не могут находиться ника38

кие части с троений и ус тройств, расположенных вдоль пути. Для дорог колеи 1524 мм наименьшее расстояние от оси пути до наружной грани зданий равно 3,1 м при отсутс твии выходов из здания и 6,0 м – при их наличии. Земляное полотно подъездных железнодорожных путей (рис. 1.17) проектируют, как правило, с открытым балластным слоем. Внутризаводские пути для обеспечения требований благоустройства промышленной площадки обычно укладывают на полотне с закрытым балластным слоем.

Рис. 1.17. Поперечные профили земляного полотна: а– насыпь с резервами; б– выемка глубиной более 2 м без кавальеров; 1– резерв; 2– берма; 3– нагорная канава; 4– банкет; 5– кювет

Мощность верхнего строения путей устанавливается в зависимости от грузонапряжённос ти, скорости движения и нагрузок от подвижного состава. Типы верхнего строения характеризуются числом шпал, деревянных или железобетонных, на 1 км (1440 – 1600 шт/км), типом рельса (Р–38, Р–43, где цифры указывают массу рельса в кг на 1 м длины) и толщиной балластного слоя из щебня или гравия под шпалой (35–25 см).

1.9. Осушение поверхности промышленной площадки Излишняя влажность на промплощадке вызывает не только общее загрязнение поверхнос ти, но и понижение несущей способности грунтов. Причинами увлажнения площадки являются атмосферные осадки, а также высокий уровень грунтовых вод. Мероприятия по осушению площадки сводятся в первом случае к урегулированию стока поверхностных вод, во втором – к дренированию площадки. Следует отметить, что в основных угольных районах в большинстве случаев не приходится иметь дело с высокими уровнями подземных вод, 39

при которых требуется искусственное понижение при помощи дренажной сети; но с поверхностным отводом атмосферных вод сталкиваются на многих предприятиях. Отвод воды с поверхности может осуществляться; a) системой открытых водостоков; б) системой закрытых водостоков, при наличии которой собранная открытыми лотками вода поступает в специальную подземную сеть трубопроводов (ливнестоков); в) общесплавной системой, при которой поверхностный сток отводится по трубам канализации. Во всех случаях необходима такая вертикальная планировка поверхности, при которой дождевые и талые воды не застаиваются, а стекают к сборным лоткам или канавам. В системе открытых водостоков вода поступает из лотков в канавы с укрепленными откосами и удаляется за пределы площадки по сборным канавам. Открытые водостоки в виде лотков устраиваются вдоль тротуаров дорог, в виде канав – вдоль проездов. Система открытых водос токов представляет собой наиболее дешевое ус тройс тво для отвода поверхнос тных вод и при надлежащем содержании работает вполне удовлетворительно. К недостаткам системы относится заиливание и зарастание канав; со временем это приводит к понижению пропускной способности и ухудшению работы водостоков. Если общий рельеф местнос ти характеризуется склоном в сторону промплощадки, за ее пределами сооружают нагорную канаву для перехвата стекающих вод и отвода их в водосброс. Нагорную канаву рассчитывают на приток воды со всего вышерасположенного бассейна. Нередко эти сооружения играют главную роль в отводе воды от площадки, поэтому их устройству уделяют серьезное внимание. Нагорную канаву располагают за пределами ограждения территории в направлении примерно вдоль горизонталей местности с небольшим уклоном (не менее 0,005). Канаву прорывают по возможности до водоупора, грунт складывают с низовой с тороны и соответствующим образом планируют. Нагорный откос делают более пологим и укрепляют мощением или в крайнем случаи одерновкой. Системы подземных закрытых водостоков представляют собой более культурные устройс тва для отвода атмосферных вод, лучше обеспечивают выполнение санитарных требований и создают более благоприятные условия стока. При закрытых водостоках вода из лотков, в местах, где они исчерпывают свою пропускную способность, поступает через приемные колодцы, перекрытые металлическими решетками в подземную сеть водоотводных труб ливневой канализации. Расчет водостоков включает определение расчетного расхода воды и назначение поперечных сечений и уклонов канав.

40

При площади стока до 10 га (территория новых предприятий не превышает этой величины) расчетный расход воды, л/с, может быть определен по формуле Q =K φ F о, где K – расчетная интенсивность дождя на 1 га, л/с (для умеренного климата K=110); φ – средний коэффициент стока, принимаемый от 0,25 до 0,96 в зависимости от качества покрытия; F о – площадь стока, га. По полученному расходу задаются поперечным сечением канавы и назначают уклоны в зависимости от рельефа мес тнос ти и принятого типа укрепления канавы в соответс твии с нормами. После этого определяют скорость потока, м /с, в канаве или лотке по формуле υ = C R⋅i , здесь С – скоростной коэффициент, зависящий от шероховатости стенок и дна канавы, находится по формуле С = 87 /(1 + m / R )

где m – коэффициент шероховатос ти, принимается из условия 0,06<m<1,75; меньшее значение отвечает гладким поверхностям (цементные лотки), большее – шероховатым (каменные лотки); R – гидравлический радиус, который получают путем деления площади сечения канавы на смоченный периметр, м; ί – уклон канавы, %. Вычисленная скорость потока не должна превышать установленных норм для данного укрепления канав (например, для мостовой – 2,5 м /с). Путем подбора определяются целесообразные размеры канавы. Трасса водосточной сети должна удовлетворять следующим требованиям: 1. Канавы должны быть равномерно размещены по территории площадки и иметь необходимые заглубления. 2. Водосточная сеть должна быть увязана в плане с сетью автомобильных дорог, железнодорожными путями и другими наземными и подземными сооружениями поверхности. 3. Сеть должна состоять из прямоугольных учас тков, параллельных осям проездов и стенам корпусов. Ответвления должны присоединяться к ней под прямым углом. 4. Размещение ливнес токов при закрытой системе должно быть равномерным, с тем, чтобы не образовалось скопления воды на отдельных участках. Осушение шахтной поверхности может быть осуществлено с помощью дренажей подземных сооружений, предназначенных для осушения территории путем понижения уровня грунтовых вод. По системам дрен вода поступает в собиратели, из которых отводится через коллекторы за

41

пределы осушаемого участка. Дренаж работает успешно только в том случае, если грунты обладают фильтрационной способностью. В зависимости от расположения дренажной сети на осушаемой территории и по отношению к ис точникам поступления грунтовых вод различают: а) систематический дренаж, при котором дренажная сеть располагается равномерно на всей территории; б) головной дренаж с дренажной сетью, располагаемой на верхней границе осушаемой территории с целью перехвата потока грунтовых вод; в) кольцевой дренаж, у которого дренажная сеть охватывает защищаемую площадку или сооружение по периметру; г) береговой дренаж, располагаемый вдоль берега реки, который отличается от головного дренажа тем, что кроме горизонта подземных вод, питаемого атмосферными осадками, перехватывает также воды, фильтрующиеся со стороны реки. В зависимости от положения дрен в пространстве различают вертикальные и горизонтальные дренажи. Горизонтальные дренажи выполняются в виде канав и лотков, либо не заполненных фильтрующим материалом, либо со сплошным заполнением. Горизонтальный дренаж носит название взвешенного, если дрены проходят в водоносном слое выше водоупора и нормального, если дрены достигают водоупора. Вертикальные дренажи предс тавляют собой колодцы или трубы, верхние час ти которых собирают грунтовую воду, а нижние – отводят ее в водопоглощающие слои. При отсутс твии под водоупором таких слоев понижение уровня грунтовых вод осуществляется путем откачки воды из колодцев. Для осушения промышленных площадок наиболее пригодными являются обычно закрытые горизонтальные дренажи (систематические, головные, кольцевые). В систематическом дренаже дрены располагают почти горизонтально, параллельно друг другу; каждая пара дрен понижает уровень воды в пространстве между ними. Общая схема работы такого дренажа показана на рис. 1.18. Как видно из рисунка, благодаря фильтрующей способности дрен уровень грунтовых вод понижается, занимая вместо положения АВ положение абсd. Величина понижения уровня h определяется расстоянием между первоначальным уровнем и наивысшей отметкой депрессионной поверхности.

42

Рис. 1.18. Схема систематического дренажа: 1- дрены; 2- водоупор

При головном дренаже, проложенном по верхней границе осушаемой территории, полный перехват грунтовых вод возможен, если ложе потока залегает не глубоко от поверхности, а дрена занимает нормальное положение и доходит до водоупора. Кольцевой дренаж применяется для предохранения от затопления отдельных заглубленных зданий и сооружений или целой группы объектов.

43

Глава 2. ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1. Объемно-планировочные и конструктивные решения Поверхнос тный комплекс, образующий промышленную площадку горного предприятия, включает в себя различные здания и сооружения вблизи шахтных стволов, обеспечивающие бесперебойную работу в подземных выработках, а также технологические узлы и линии по обработке и погрузке полезного ископаемого, сооружения складского хозяйства и здания административно-вспомогательного назначения. Характерный архитектурно-строительный облик горных предприятий определяется наличием таких сооружений на поверхности, как стальные укосные или железобетонные башенные копры значительной высоты, эстакадные мосты, соединяющие здания различного назначения, аккумулирующие и погрузочные бункера, здания подъемных машин и т. д. В связи с тем, что объекты горнодобывающей промышленности отличаются большой капиталоемкостью и требуют значительных материальных и трудовых затрат, длительных сроков проектирования и возведения, эффективность капитальных вложений в строительс тво во многом определяется совершенством объемно-планировочных и конструктивных решений. Проектирование горнотехнических, как и любых производственных зданий, начинается с составления производственно-технологической схемы, которая определяет основные размеры и планировку зданий, т. е. является основой строительных проектных решений. Производственная технологическая схема, определяя характер и массу рабочего оборудования и продукции, является решающим фактором при выборе этажности и других параметров здания. При проектировании горнотехнических зданий объемно-планировочные и конструктивные решения должны обеспечивать высокий технический уровень их строительства и, прежде всего, индустриальные методы возведения конструкций. Индустриализация строительс тва предполагает высокую степень заводской готовности здания и его конструктивных элементов. При выборе основных строительных параметров необходимо стремиться к блокированию в одно здание цехов с однотипными санитарногигиеническими условиями и требованиями пожаро-и взрывобезопасности. Это позволяет снизить стоимость строительс тва и расходы на эксплуатацию, уменьшить площадь застройки. Блокированию подлежат как основные производственные, так и вспомогательные цеха, общецеховые склады, шахтоуправления, бытовые помещения, трансформаторные подстанции, распределительные устройства и т. д. 44

Принятые объемно-планировочные решения здания должны обеспечивать наилучшие условия труда, организацию рабочих мес т и безопасность работы. Безопасность и условия труда регламентируются противопожарными [2] и санитарными [3] нормами строительного проектирования. Противопожарные требования к производственным зданиям обусловлены характером размещаемого в них производства. По пожарной опасности производства подразделяют на пять категорий: А, Б, В, Г, Д. Угольные шахты относятся к категории В, рудники — к категории Д. Для обеспечения благоприятных санитарно-гигиенических условий труда в производственных зданиях следует обеспечить: – необходимый уровень естес твенного и искусственного освещения рабочих мест; – вентиляцию и удаление излишков тепла и влаги; – предотвращение воздействия на рабочих динамических нагрузок от вибрации технологического оборудования. Главной особенностью проектирования и строительс тва горного предприятия является большой удельный вес горнопроходческих работ. Задачи сокращения сроков строительс тва и ввода в действие новых производственных мощностей требуют максимально возможного совмещения во времени проходческих и общестроительных работ, использования постоянных зданий и сооружений в процессе строительства. В настоящее время в технических проектах строительства угольных и горнорудных предприятий обычно предусматривается значительный объем постоянных зданий, подлежащих строительству в подготовительный период. На период проходки стволов целесообразно использовать следующие постоянные здания и сооружения: – копры главного и вспомогательного стволов; – резервуары запасов воды, насосную станцию, градирню; – столовую; – часть зданий блока вспомогательного ствола; – электроподс танцию и 40 – 50% санитарно-технических коммуникаций и дорог. Промышленные здания классифицируются по архитектурным и конструктивным признакам, назначению, капитальнос ти, долговечности и огнестойкости. Из архитектурных признаков основными являются число этажей и пролетов, характер расположения внутренних опор и застройки. По числу этажей промышленные здания подразделяются на одно- и многоэтажные. Преимущественное распространение получили одноэтажные здания с горизонтальным технологическим процессом — на них приходится около 75% всех сооружаемых производственных площадей. В поверхностном комплексе горных предприятий — это технологические секции вспомогательного подъема, котельные, компрессорные, вентиляторные, склады, ме45

ханические мас терские, помещения. В качес тве примера одноэтажного здания на рис. 2.1 приведено проектное решение надшахтного здания главного наклонного ствола.

Рис. 2.1. Надшахтное здание главного наклонного ствола

Многоэтажные горнотехнические здания предназначены для производств с вертикальным технологическим процессом, либо для админис тративно-бытовых комбинатов. Таковы, например, обогатительные фабрики, башенные копры, бункера. В качестве примера многоэтажного сооружения на рис. 2.2 приведено конструктивное решение башенного копра с железобетонными несущими стенами. В зависимости от характера территории производственные здания могут быть сплошной и павильонной застройки (рис. 2.3). Здания сплошной застройки (рис. 2.3, а, б, в) отличаются значительными размерами. Они проектируются либо бесфонарными с искусственным освещением и принудительной вентиляцией, либо с устройством световых и аэрационных фонарей, обеспечивающих ес тественное освещение и проветривание. Здания павильонной застройки (рис. 2.3, г) имеют ограниченное число пролетов или один пролет с целью обеспечения естес твенного освещения и аэрации через боковые проемы и фонари. Здания этого типа находя т применение при строительс тве главных корпусов обогатительных фабрик. По расположению внутренних опор одноэтажные промышленные здания подразделяют на три типа: пролетные, зальные и ячейковые. Пролетный тип (рис. 2.3, а) характеризуется преобладанием пролета над шагом колонн.

46

Для зданий зального типа (рис. 2.3, б) характерны большие пролеты, требующие специальных несущих конструкций кровли с пролетом от 36 до 100 м. Здания такого типа применяют в случаях, когда необходимо иметь значительные производственные площади без внутренних опор. Здания зального типа не являются массовыми, и поэтому их архитектурно-планировочные и конструктивные решения жестко не регламентируются. Здания ячейкового типа (рис. 2.3, в) имеют обычно квадратную сетку колонн. Такие здания легко допускают изменения в направлениях производственных потоков. Производственные здания классифицируются также по конструктивным признакам. В этом отношении они подразделяются на каркасные, бескаркасные и с неполным каркасом. Рис. 2.2. Конструктивное решение башенного копра с железобетонными несущими стенами, возводимыми в скользящей опалубке: 1 – несущие стены копра; 2 – монолитные железобетонные балки перекрытий; 3 – машинные залы подъема; 4 – фундаментная плата копра; 5 – зал отклоняющих шкивов

47

Рис. 2.3. Основные виды конструктивных решений одноэтажных производственных зданий

В каркасных зданиях все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают элементы каркаса, а стены (самонесущие или навесные) выполняют только роль ограждения. Конструктивная каркасная схема обеспечивает редкую сетку колонн, свободную планировку помещений, полную унификацию сборных конс трукций и экономичное решение однои многоэтажных зданий. Каркас одноэтажных зданий состоит из поперечных рам с защемленными в фундаментах колоннами и опертыми на них конс трукциями покрытия, чем достигается независимая унификация колонн, ферм и кровельных балок. В многоэтажных каркасных зданиях применяют рамносвязевую систему, при которой поперечная жесткость обеспечивается рамами с жесткими узлами, а продольная – связями и лес тничными клетками. Бескаркасные здания применяют редко – при небольших пролетах и высотах. В месте опирания стропильных конструкций несущие с тены усиливают, как правило, пилястрами.

48

Здания, имеющие два и более пролетов, иногда проектируются с неполным каркасом, при котором наружные ряды колонн отсутс твуют и заменены несущими стенами (например, здания АБК на ряде шахт). На рис. 2.4 представлена общая конструктивная структура ячейки в каркасном здании и его основные элементы: фундаменты, колонны, балки различного назначения, фермы, плиты покрытия, стеновые панели ограждения и т. д.

Рис. 2.4. Конструктивная структура ячейки одноэтажного каркасного здания пролетного типа и основные строительные конструкции: Ш – шаг колонн; Т.Ш – температурный шов; H1, Н2 – высоты пролетов, L1, L2, L3 – величины пролетов; 1, 2 – продольные и поперечные разбивочные оси; 3 – колонны здания; 4, 5 – стропильные фермы и балки; 6, 7 – подстропильные фермы и балки; 8 – светоаэрационный фонарь; 9 – подкрановые балки 10 – стальной профилированный настил для кровли; 11 – железобетонные плиты покрытия; 12 – фундаменты; 13 – фундаментные балки; 14 – стеновые панели ограждения; 15 – колонны торцевого фахверка; 16 – окна; 17 – ворота; 18 – мостовой кран; 19 – подвесной кран; 20 – вставка

49

По функциональному назначению здания и сооружения на поверхности горных предприятий подразделяются на: производственные, вспомогательные, энергетические, транспортные, санитарно-технические. По капитальности промышленные здания делятся на три класса в зависимости от их назначения и значимос ти. Для каждого класса устанавливаются соответствующие эксплуатационные требования, определяемые размерами помещений, технической оснащенностью, удобством монтажа технологического оборудования и т. п., а также требования по долговечности и огнестойкости основных конструктивных элементов здания. К I классу относятся здания и сооружения, к которым предъявляютс я максимальные требования. Класс здания назначается организацией, выдающей задание на проектирование. Здания и сооружения основного производственного назначения на поверхности горных предприятий, как правило, имеют II класс капитальнос ти. По долговечности, которая характеризуется сроком службы основных строительных конс трукций, промышленные здания подразделяются на три степени: со сроком службы не менее 100 лет — I степень; со сроком службы не менее 50 и 20 лет — соответственно II и III степени. По огнестойкости, которая характеризуется с тепенью возгораемости и пределом огнестойкости с троительных материалов и конс трукций, промышленные здания подразделяются на пять степеней. При этом все строительные материалы и конс трукции делят на три группы возгораемости — несгораемые, трудносгораемые и сгораемые, а под пределом огнестойкости понимают время в часах до потери устойчивости или несущей способности данными конструкциями. Группы возгораемости и минимальные пределы огнес тойкости основных строительных конструкций промышленных зданий установлены нормами [2]. Так, для зданий I и II степени огнестойкости основные несущие конструкции должны быть несгораемыми, предел их огнестойкости должен быть не менее 2,5 и 2 ч соответственно, а предел огнестойкости плит перекрытий — 1 и 0,75 ч. К V степени огнес тойкости относятся здания из сгораемых материалов. Для зданий того или иного класса капитальнос ти установлены соответствующие им степени огнес тойкости и долговечности: Класс капитальности I П Ш

Степень долговечности Не ниже I Не ниже II Не ниже III

Степень огнестойкости Не ниже II Не ниже III Не нормируется

Выбор основных строительных параметров здания, т. е. его основных размеров (ширины пролетов, шага колонн, высоты помещений и этажности), определяется в соответствии с требованиями единой модульной системы и согласно унифицированным габаритным схемам. Выбор

50

ширины пролетов и шага колонн одноэтажного промышленного здания определяется расстановкой оборудования, размерами изготовляемой продукции и технико-экономическими расчетами, в частности, возможностью изготовления с тропильных балок или ферм принятой длины в районе строительства. Высота одноэтажного здания, т. е. расстояние от уровня чистого пола до низа несущих конструкций покрытия, зависит от технологических, санитарно-гигиенических и экономических требований. Предварительное определение высоты пролета производится в результате суммирования следующих величин (рис. 2.5): h1 — высоты наибольшего технологического оборудования; h2 — расстояния от верха оборудования до низа перемещаемого груза (≥0,5 м); h3 — высоты перемещаемого в транспортном положении груза; h4 — расстояния от верха до центра крюка (≥1 м); h5 — расстояния от центра крюка до головки рельса (0,5—4,8 м в зависимости от грузоподъемности крана); h6 — высоты крана (0,5—5,9 м); h7 — просвет между верхом крана и низом несущих конструкций покрытия (≥0,1 м).

Рис. 2.5. Схема к предварительному определению высоты одноэтажного производственного здания

51

Высота одноэтажных зданий (от пола до низа горизонтальных несущих конструкций на опоре) должна быть не менее 3 м, высота этажа многоэтажных зданий (от пола лес тничной площадки данного этажа до пола лестничной площадки вышележащего этажа), за исключением высоты технических этажей, должна быть не менее 3,3 м. В помещениях высота от пола до низа выс тупающих конс трукций перекрытия (покрытия) должна быть не менее 2,2 м. Высота от пола до низа выступающих частей коммуникаций и оборудования, в мес тах регулярного прохода людей и на путях эвакуации, не менее 2 м, а в местах нерегулярного прохода людей — не менее 1,8 м. При необходимости въезда в здание пожарных автомобилей высота проездов должна быть не менее 4,2 м до низа выступающих час тей коммуникаций и оборудования. Длину цеха определяют делением общей площади цеха, подсчитанной с учетом мощности предприятия, на принятую ширину пролетов. Наметив основные с троительные параметры зданий, выбирают применительно к ним габаритные схемы или унифицированные типовые секции.

2.2. Специфика строительного проектирования с учетом экологических особенностей горного производства и подземного строительства Перед горнодобывающей промышленностью стоят задачи более комплексного освоения месторождений полезных ископаемых, не допуская их потерь при добыче и переработке, а также совершенствования технологических процессов и транспортных средств с целью сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду. Претворение в жизнь этих важных задач находит отражение при проектировании современных горных предприятий. Экологические задачи и вопросы, связанные с охраной окружающей среды, при проектировании решаются в генеральном плане промышленного предприятия, для которого необходимо соблюдать требования максимальной компактности. Исходя из этого требования, расстояния между зданиями принимаю т минимально возможными с точки зрения технологических, транспортных и других условий, однако не менее тех, которые устанавливаются в соответствии с противопожарными и санитарно-гигиеническими требованиями. Ориентировка зданий относительно стран света и направления господствующих ветров должна обеспечивать наилучшее освещение и проветривание, должны быть учтены условия задымления от соседних сооружений. С этой точки зрения нельзя располагать с наветренной стороны зданий установки с производственными процессами, выделяющими в атмосферу газ, дым, пыль, а также взрыво– и пожароопасные объекты. Расстояние от от-

52

крытых складов пылящих материалов до производственных и бытовых зданий должно быть не менее 50 и 25 м соответс твенно. Для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками производственных вредностей, нормами устанавливаются минимальные расстояния от предприятия до жилой застройки. Санитарнозащитные зоны, в зависимости от санитарной классификации предприятия колеблются от 100 до 500 м. В соответствии с этой классификацией угольные шахты принадлежат к классу II (зона размером 500 м), железорудные шахты — к классу IV (зона размером 100 м), обогатительные фабрики — к классу III (зона размером 300 м). Разрывы между зданиями, освещаемыми оконными проемами, должны приниматься не менее высоты противостоящих зданий. Разрывы между открытыми технологическими установками и зданиями не нормируются и принимаются по технологическим условиям. Противопожарные расстояния между зданиями и сооружениями зависят от их степени огнестойкости и класса производства по пожарной опасности. Так, для производства категории Г и Д расстояние между зданиями I и II степени огнестойкости не нормируется, во всех остальных случаях оно колеблется от 9 до 18 м. Наименьшие расстояния от зданий до открытых наземных расходных складов угля, торфа, лесоматериалов и легковоспламеняющихся или горючих жидкостей колеблются от 6 до 36 м, до наземных резервуаров горючих жидкостей — 8 – 15 м, до газгольдеров — 21 – 30 м. Для электрических сетей напряжением до 1 кВ устанавливаются охранные зоны, в пределах которых запрещается осуществлять земляные, строительные или монтажные работы без разрешения соответствующих организаций. Минимальная высота подвески неогражденных оголенных токоведущих частей в шахтных электроподстанциях должна составлять не менее 2,5 м при напряжениях 1…10 кВ и 2,75 м — при напряжениях 10…35 кВ. Для защиты зданий от увлажнения или обледенения устанавливаются наименьшие расстояния до водоохладителей различного типа — брызгальных бассейнов, башенных и вентиляторных градирен (15 – 42 м). Здания шахтных вентиляционных установок должны располагаться в чистой зоне, возле устья герметически закрытых вентиляционных стволов. Связь вентиляционных установок со стволом должна осуществляться, как правило, при помощи подземных вентиляционных каналов, заглубленных на 2 – 3 м. Шахтные отвалы породы следует располагать в черной зоне. Минимальное расстояние границы отвала до поселков должно составлять 700 м, до автомобильных дорог — 60 м, до линии электропередач в зависимости от напряжения — 100 – 300 м, до вентиляционного ствола — 80 м и т. д.

53

Проектирование мероприятий по созданию наилучших условий труда осуществляют в соответс твии с нормами ес тественного и искусственного освещения и вентиляции [3], т. е. нормами минимальной кратности воздухообмена в помещении в зависимости от производственных тепло– и влаговыделений и наличия вредных веществ в воздухе рабочей зоны [3]. Так, в помещениях с постоянным пребыванием людей и без производственных выделений минимальная кратнос ть воздухообмена в час равна трем; объем производственного помещения на каждого работающего должен составлять не менее 15 м3 , а площадь поперечного сечения – не менее 4,5 м2 . Нормируются также отопление, предельно допустимые концентрации вредных веществ, шум, ультразвук, вибрации, различные излучения и другие вредные факторы. Наконец, нормируется проектирование различных вспомогательных зданий и сооружений, включая бытовые помещения и устройства (т. е. гардеробные, умывальные, душевые, туалеты, помещения для сушки, обеспыливания рабочей одежды и т. п.), помещения общественного питания и здравоохранения, культурного обслуживания и просвещения, а также помещения административного назначения и общественных организаций. Безопасность труда регламентируется противопожарными и санитарными нормами строительного проектирования. Так, на случай возникновения пожара должна быть обеспечена возможность безопасной эвакуации находящихся в здании людей и ценностей. Число эвакуационных выходов должно быть не менее двух, при этом устанавливаются: – максимально допустимые расстояния от наиболее удаленного рабочего места до выхода; – предельная ширина проходов, коридоров, дверей, лестничных клеток и т. п. Технологическое оборудование, создающее вибрацию на рабочих местах, должно быть изолировано, а температура нагретых поверхностей оборудования не должна превышать 45 °С.

2.3. Унификация параметров зданий, сооружений и их конструктивных элементов Для повышения уровня индустриализации строительного производства и деталей осуществляется типизация и унификация зданий, сооружений и их конструктивных элементов. Строительство на широкой индустриальной базе возможно лишь в том случае, когда здания и сооружения однотипны, а их конструктивные элементы унифицированы и имеют ограниченное число типоразмеров. Целью унификации является создание такой объемно-планировочной структуры зданий, которая обеспечивала бы возможность рентабельного заводского производства строительных конструкций и изделий при полно54

сборном строительс тве, т. е. возможность возведения зданий индус триальными методами. Унификация заключается в приведении к единообразию основных строительных параметров зданий (пролетов, шага колонн, высоты и др.), что, в свою очередь, приводит к резкому сокращению числа типоразмеров строительных конструкций (колонн, балок, плит, стеновых панелей и т. п.) и номенклатуры изделий заводского изготовления. Основными принципами унификации в промышленном строительстве являются: – установление ограниченного числа габаритных схем зданий массового строительства, т. е. уменьшение числа типов промышленных зданий и сооружений; – разработка универсальных объемно-планировочных решений, удовлетворяющих технологическим требованиям однородных производств; – сокращение числа типоразмеров сборных конструкций и деталей для повышения их серийности (возможности массового их изготовления) и тем самым снижения стоимости; – рациональное расчленение конструкций на отдельные монтажные единицы с последующей их стыковкой на монтаже; – создание лучших условий для использования прогрессивных технических решений. Унификация позволяет строить здания различного назначения из одних и тех же элементов. Обеспечение взаимозаменяемости строительных элементов производственных зданий возможно только при наличии координации размеров элементов с габаритами здания. Для этого в строительном проектировании установлена единая модульная система координации размеров (ЕМСК), в основу которой положен принцип кратности всех размеров некоторой общей величине — модулю. Для всех вертикальных и горизонтальных измерений основным модулем является М (100 мм). В промышленном с троительстве наиболее распространены следующие производные укрупненные модули, кратные основному: 6М (600 мм), 12М (1200 мм), 15М (1500 мм), З0М (3000 мм) и 60М (6000 мм). Кратными модулями могут быть не только основные параметры зданий, но и размеры балок, плит, проемы окон, дверей, ворот и т. д. При назначении размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов речь идет о номинальных размерах, т. е. о расстоянии в осях. В отличие от номинальных, конструктивные размеры модулю не кратны и отличаются от номинальных на размер швов, стыков и зазоров (рис. 2.6). В соответствии с унифицированными габаритными схемами ширину пролетов одноэтажных зданий назначают кратной укрупненному модулю 60М и принимают равной 12, 18, 24, 30 м при отсутствии мостовых кранов и 12, 18, 24, 30,36 м – при наличии электрических мостовых кранов. 55

Рис. 2.6. Конструктивные и номинальные размеры строительных конструкций: а — стеновые панели ограждения; б — фундаментные балки

В зданиях с ручными мостовыми кранами ширину пролета принимают равной 9, 12 и 18 м. При этом шаг колонн назначается 6 – 12 м. Высоты одноэтажных каркасных зданий от отметки чис того пола до низа несущих конструкций на опоре назначают кратными укрупненным модулям: 6М — при высотах до 6 м; 12М – при высотах более 6 м. Унифицированные габариты схемы (т. е. рекомендуемые сочетания унифицированных строительных параметров) одноэтажных каркасных зданий межотраслевого применения приведены на рис. 2.7. Ширину пролетов многоэтажных зданий в диапазоне 6 – 12 м назначают кратной укрупненному модулю З0М и далее кратной укрупненному модулю 60М, а размеры шагов колонн — кратными укрупненному модулю 60М (6 мм). Высоту этажей (от пола до пола) назначают кратной укрупненному модулю 6М при высотах до 4,8 м и кратной укрупненному модулю 12М при высотах более 4,8 м; высота этажей вспомогательных зданий принимается 3,3 м.

56

Рис. 2.7. Унифицированные габаритные схемы одноэтажных зданий: а — при отсутствии мостовых кранов, б — при наличии мостовых кранов

Максимальное число этажей при пролетах 6 м равно шести, а при пролетах 9 и 12 м – пяти. Для зданий шириной 12 и 18 м возможно применение укрупненной сетки колонн в верхних этажах с применением подъемно-транспортного оборудования. Высота этих этажей в этом случае принимается равной 7,2 – 10,8 м с шагом 1,2 м. Разработка унифицированных габаритных схем зданий, приведенных выше, позволила успешно осуществлять типизацию крупных производственных зданий массового строительства, при которой возможно многократное применение одних и тех же проектных решений и строительных конструкций. Установленный перечень с троительных объектов поверхнос ти, подлежащих унификации, включает: блоки главного и вспомогательного ствола для шахт мощнос тью 1,5—6 млн т/год с одно- и многоканатными подъемными машинами, погрузочные бункера, склады угля закрытого и открытого типов, склады крепежных и вспомогательных материалов, котельные, административно-бытовые комбинаты. Для блоков вспомогательных с тволов, в состав которых должны включаться помещения всех вспомогательных служб и расходные склады всех основных материалов, рекомендуется принимать пролеты 18 и 24 м с высотой помещения до низа ферм 8,4 м. Погрузочные бункеры рекомендуются трех основных типов: – силосного типа диаметром 18 м и вместимостью ячейки 3,2 тыс. т с погрузкой ленточными конвейерами производительнос тью по 1000 т/ч (для рядовых углей шахт мощностью до 2,4 млн т/год);

57

– силосного типа диаметром 18 м, с вместимостью ячейки 5 тыс. т, с погрузкой высокопроизводительными погрузочными устройствами типа П-М4 производительностью 4000 т/ч (для рядовых углей шахт большей мощности); – специальной конс трукции с ограниченной высотой ячеек и производительнос тью до 1000 т/ч (для антрацитов и других углей, требующих предохранения от измельчения). Унификация и типизация проектных решений зданий и сооружений горных предприятий направлена на проведение единой технической политики в проектировании и строительстве с целью технического перевооружения и дальнейшего развития горнодобывающей промышленности на базе новейших достижений науки, техники и технологии. Упрощение проектных решений узлов и сопряжений, сокращение числа типоразмеров сборных элементов в значительной степени зависят от привязки колонн, стен, ферм и других конструктивных элементов к модульным разбивочным осям. Привязка определяется расстоянием от модульной разбивочной оси до грани или геометрической оси конструктивного элемента. Размеры привязки назначаются так, чтобы исключить или свести к минимуму применение доборных элементов по закрытию промежутков между элементами заводского изготовления. Для этого при ус тановлении размеров привязки колонн крайних рядов к продольным разбивочным осям одноэтажных зданий применяют так называемую нулевую привязку, при которой внутренняя грань продольной стены и наружная грань колонны совпадают с продольной разбивочной осью (рис. 2.8, а). Нулевая привязка принимается в каркасных зданиях без мостовых кранов при шаге колонн 6 и 12 м, а также в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемнос тью до 20 т, при шаге колонн 6 м и высоте не более 14,4 м. Для торцевых стен одноэтажных зданий также применяют нулевую привязку. При грузоподъемнос ти мостовых кранов 30 т и более или шаге колонн 12 м в крановых пролетах наружная грань колонны смещается наружу на 250 мм от продольной разбивочной оси (рис. 2.8, б). Поперечные разбивочные оси совпадают с осями во всех случаях, кроме торцов здания и температурных швов. Колонны средних рядов в зданиях с различными конструктивными решениями располагаются так, чтобы оси сечения нижней части колонны совпадали с разбивочными осями зданий (осевая привязка). В торцах зданий и в местах расположения поперечных температурных швов, которые осуществляются, как правило, на двух колоннах, колонны сдвигаются на 500 мм в сторону от внутренней грани торцовой стены и оси шва, совмещаемого с поперечной разбивочной осью (рис. 2.8, в). Продольные швы между параллельными пролетами и швы в перепадах высот параллельных пролетов (рис. 2.9, а), выполняемые на двух ко58

лоннах, осуществляются со вставками между модульными разбивочными осями.

Рис. 2.8. Схема привязки наружных стен и колонн одноэтажных зданий к разбивочным осям: 1 — продольная разбивочная ось; 2 — поперечная разбивочная ось; 3 — фахверковая колонна

59

Размеры вставок применяются 500 мм при нулевой привязке колонн к собственным продольным осям и 1000 мм (рис. 2.9, б) – при ненулевой привязке. В местах примыкания взаимно перпендикулярных пролетов (рис. 2.9, в) швы также осуществляются со вставками между продольной осью поперечного пролета и поперечной осью продольного пролета. Размеры вставок назначаются аналогично (рис. 2.9, г, д).

Рис. 2.9. Привязка конструктивных элементов в местах перепада высот и продольных температурных швов: 1– продольная разбивочная ось; 2– поперечная разбивочная ось

Привязки осей крановых рельсов к продольным разбивочным осям принимаются в зависимости от типа и грузоподъемности мостовых кранов. При электрических мостовых кранах грузоподъемностью до 50 т включительно эта привязка принята 750 мм (рис. 2.10, а), а при кранах грузоподъемностью более 50т — 1000 мм и более (кратно 250 мм) при необходимости устройства проходов вдоль крановых путей (рис. 2.10, б). Привязку несущих стен к продольным разбивочным осям здания осуществляют, соблюдая следующие правила:

60

– при опирании плит покрытия на стены их внутренние поверхнос ти смещаются от разбивочной оси на 150 мм — для стен из блоков и на 130 мм — для стен из кирпича (рис. 2.11, а);

Рис. 2.10. Схема привязки осей крановых рельсов к разбивочным осям (Lk –пролет моста крана)

– при опирании стропильных балок, ферм или прогонов на стены их внутренние поверхности смещаются на 100 мм, если предусмотрены пилястры не менее 130 мм (рис. 2.11, б) или на 200 мм, если пилястры для обеспечения устойчивости не требуются (рис. 2.11, в).

Рис. 2.11. Схема привязки несущих блочных и кирпичных стен к разбивочным осям

61

В отдельно стоящих многоэтажных зданиях с перекрытиями балочного типа привязка колонн к крайним продольным разбивочным осям, как правило, нулевая (рис. 2.12, а), к средним осям — осевая. В торцах зданий оси колонн сдвигаются на 500 мм. Поперечные температурные швы выполняются на парных колоннах со вставкой (рис. 2.12, б) 1000 мм или без нее (рис. 2.12, в) в зависимости от конс труктивных решений перекрытий.

Рис. 2.12. Схема привязки колонн многоэтажных зданий к разбивочным осям: 1,2 – продольная и поперечная оси соответственно

Размер вставки между параллельными разбивочными осями одно- и многоэтажных зданий, пристраиваемых друг к другу, назначают таким образом, чтобы в мес тах примыкания стен могли быть ус тановлены типовые стеновые панели. В зданиях с безбалочными перекрытиями геометрические оси колонн совмещают с разбивочными осями.

2.4. Элементы конструкций промышленных и гражданских зданий Все здания состоят из ограниченного количества взаимосвязанных частей, которые в совокупности составляют определенную архитектурноконструктивную схему здания. Все эти элементы подразделяются на несущие и ограждающие. Несущие конс трукции воспринимают все нагрузки, возникающие в 62

здании от веса конструкций и действующих внешних сил (например, давление ветра), и передают эти нагрузки на основание. Ограждающие конс трукции защищают внутренние помещения от атмосферных воздействий, отделяют их друг от друга и обеспечивают в помещении необходимый температурно-влажностный режим и звукоизоляцию. Некоторые конструкции в здании могут выполнять несущие и ограждающие функции одновременно (например, стены). К основным архитектурно-конс труктивным элементам или частям зданий относятся: фундаменты, стены, отдельные опоры (столбы или колонны), перегородки, перекрытия, крыши, лестницы, окна, двери. Фундаменты — подземные несущие конструкции зданий, которые воспринимают нагрузки от здания и передают их на основание. Основаниями зданий служат грунты, залегающие под подошвой (нижней плоскостью) фундамента. Стены — наружные вертикальные ограждения здания (внешние стены) или плоские вертикальные элементы, разделяющие здание по длине и ширине на отдельные части (внутренние стены). Отдельные опоры (столбы или колонны) служат для поддержания горизонтальных элементов здания и передачи нагрузок от этих элементов через фундаменты на основание. Перегородки — легкие стены, служащие для деления внутреннего пространства здания в пределах одного этажа на отдельные помещения. Перегородки опираются на перекрытие и несут только собственный вес. Перекрытия — горизонтальные конс трукции, разделяющие здание по высоте на этажи. Они несут нагрузку от собственного веса, веса людей, оборудования и др. Покрытие — верхнее ограждение здания. Верхняя водонепроницаемая оболочка крыши называется кровлей. Крыша вместе с несущими конструкциями и чердачным перекрытием образует покрытие зданий. Промышленные здания часто строят без чердака. Лестницы служат для сообщения между этажами, располагают их, как правило, в специальных огражденных стенами помещениях, которые называются лестничными клетками. Для окон и дверей при сооружении здания оставляются оконные и дверные проемы. Кроме перечисленных основных элементов в здании могут быть и второстепенные: балконы, входные площадки, лоджии (балконы, размещенные в габаритах здания), приямки у окон, расположенных ниже уровня земли и т. д. Конструктивная схема здания определяется в соответствии с его назначением, действующими нагрузками, требованиями архитектурной выразительнос ти и местными условиями (климат, геологическое строение участка). От правильного выбора конструктивной схемы зависит проч63

ность и ус тойчивость здания, его эксплуатационные качества и техникоэкономическая характеристика. Различают следующие основные конструктивные схемы зданий: бескаркасные, или здания с несущими стенами, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами являются стены. Здания с неполным каркасом вместо внутренних стен, на которые опираются конструкции покрытий, имеют сетку отдельных опор в виде столбов или колонн. На опоры в продольном и поперечном направлениях укладывают прогоны (горизонтальные балки), служащие опорами для плит перекрытий. Каркасные здания (рис. 2.13) имеют несущий ос тов в виде каркаса, который состоит из системы вертикальных стоек (колонн), расположенных по периметру наружных стен и внутри здания, и горизонтальных ригелей, выполненных в виде балок или ферм. Колонны и ригели образуют рамы.

Рис. 2.13. Одноэтажное каркасное промышленное здание с железобетонным каркасом: 1 — колонна; 2 — фундаментная балка; 3 — фундамент; 4 — обвязочная балка; 5 — несущая балка покрытия; 6 — ферма; 7 — ребристые плиты покрытия; 8 — подкрановая балка

Наружные стены каркасных зданий выполняют ограждающие функции. Они могут быть самонесущими или ненесущими. Самонесущие стены устанавливают на самостоятельные фундаменты или фундаментные балки, опирающиеся концами на фундаменты колонн, стены при этом несут нагрузку только от собственного веса. Ненесущие стены передают свой вес на каркас здания. 2.4.1. Основания и фундаменты Прочность и ус тойчивость любого сооружения обеспечивается, прежде всего, прочностью и устойчивостью фундамента, который должен быть заложен на надежном основании. 64

Основанием называется толща ес тественных наплас тований грунтов, непосредственно воспринимающая нагрузку и взаимодействующая с фундаментом возводимого сооружения. Основания называют естественными, если грунты под подошвой фундамента остаются в ес тественном состоянии. В случае недостаточной прочности грунтов принимают меры по искусственному их упрочнению. Такие основания называют искусственными. Естественным основанием могут служить самые разнообразные грунты, слагающие верхнюю часть земной коры. Ес тественные грунты, используемые в качестве естес твенных оснований, подразделяют на четыре вида: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые. Несущая способность глинистого грунта в большой степени зависит от влажнос ти. Несущая способность сухих глин довольно высокая и такие грунты могут служить хорошим основанием, при увеличении влажности их несущая способность значительно падает. Супеси и мелкозернистые пески при разжижении водой становятс я настолько подвижными, что текут, как жидкость, и называются плывунами. Возведение зданий на таких грунтах связано со значительными трудностями. К глинис тым грунтам относятся также лёссы, которые при замачивании водой обладают просадочными свойствами или набухают. Использование таких грунтов в качестве оснований требует применения специальных мер. Помимо перечисленных видов встречаются также грунты с органическими примесями (растительный грунт, торф, болотистый грунт и др.), многолетнемерзлые и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями в качестве ес тественных оснований не применяют, так как они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Насыпные грунты также неоднородны по составу и сжимаемости и их использование в качестве оснований требует особых обоснований. Упрочнение грунтов путем поверхнос тного или глубинного их уплотнения осуществляется трамбованием пневматическими трамбовками с втрамбовыванием щебня или гравия. Уплотнение трамбовочными плитами массой 1 т и более, которые сбрасывают с высоты 3–4 м, доходит до глубины 2–2,5 м. Для уплотнения больших площадей применяют укатку грунта тяжелыми катками. Песчаные и пылеватые грунты хорошо уплотняют вибрированием специальными поверхностными вибраторами, такое уплотнение осуществляется значительно быстрее, чем при трамбовании. Глубинное уплотнение грунта осуществляют применением песчаных или грунтовых свай. Предварительно вибропогружателем вводят в грунт инвентарные стальные трубы диаметром 400–500 мм с остроконечным 65

раскрывающимся стальным башмаком на конце. Погруженные на необходимую глубину трубы заполняют песком и затем извлекают с вибрированием. При таком извлечении песок уплотняется и хорошо заполняет скважину. Закрепление слабого грунта основания (его упрочнение) дос тигаетс я также применением тампонажа (цементации, силикатизации и битумизации). Фундаментом (рис. 2.14) называется подземная часть сооружения, возводимая на естес твенных или искусственных основаниях и служащая для передачи нагрузок от сооружений на основания. Конструктивная форма фундамента позволяет обеспечить более равномерное распределение давления от сооружения на грунт. Верхняя граница между фундаментом и наземной час тью сооружения так же, как и границы между отдельными уступами фундамента, называется обрезом фундамента. Нижняя плоскость фундамента, опирающаяся на грунт, называется подошвой фундамента. Расстояние от уровня земли около законченного здания (отметка планировки) до подошвы называется глубиной заложения фундамента.

Рис. 2.14. Схема фундамента на естественном основании: 1 — фундамент; 2 — наземная часть сооружения; 3 — отметка подошвы фундамента; 4 — отметка поверхности грунта; 5 — отметка планировки; 6 — верхний обрез фундамента; Н — глубина заложения фундамента; В — ширина фундамента

К фундаментам предъявляются следующие основные требования : прочность; устойчивость на опрокидывание; сопротивляемость влиянию грунтовых и агрессивных вод и влиянию атмосферных воздейс твий (морозостойкость); долговечность, отвечающая сроку службы зданий, технологичность изготовления конструкций фундамента и его экономичность (минимальная стоимость). Основными материалами для фундаментов являются: бутовый камень, кирпич, бутобетон, бетон, железобетон. По конструктивному реше-

66

нию различают следующие виды фундаментов: ленточные, столбчатые (отдельные), сплошные (плитные) и свайные. Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывной стенки, на которую опираются наземные несущие конструкции: либо несущая непрерывная стена, либо ряд отдельно стоящих колонн (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Ленточные фундаменты: а— под стены; б— под колонны; 1— стена здания; 2— фундамент; 3— колонны

Столбчатые фундаменты устраивают обычно в каркасных зданиях под каждой опорой или колонной. Наибольшее распространение в промышленном с троительстве имеют сборные железобетонные фундаменты в виде башмака стаканного типа под сборную железобетонную колонну (рис. 2.16). При больших нагрузках размеры башмаков могут быть настолько большими, что их транспортирование и монтаж с тановятся затруднительными

Рис. 2.16. Сборный фундамент под колонну промышленного здания: 1– колонна; 2– ступенчатый сборный фундамент; 3– арматурная сетка; 4– гнездо-стакан

67

Размеры подошвы фундамента определяются расчетом. Эти размеры зависят от величины давления на подошву фундамента и расчетного сопротивления основания. Расчетная формула получается из условия, чтобы действующее на подошву фундамента давление не превышало (было равно) расчетного сопротивления грунта. Для жесткого ленточного фундамента (см. рис. 2.14) ширину подошвы определяют по формуле

B=

p , R − γH

где р — нагрузка на 1 м фундамента, кН; R — расчетное сопротивление грунта, кН/м2 ; γ — объемный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (примерно 20 кН/м3 ). Таким образом, основной размер фундамента — размер его подошвы, определяется, прежде всего, из условия несущей способности грунта. Полученный фундамент проверяется затем на жесткость, чтобы размер его подошвы не выходил за пределы, ограничиваемые углом α (см. рис. 2.14). Сплошные (плитные) фундаменты устраивают при больших нагрузках и слабых грунтах под всей площадью здания или же под отдельной частью здания с повышенными нагрузками. Такие фундаменты предс тавляю т собой сплошную монолитную ребристую железобетонную плиту или железобетонную безбалочную плиту (рис. 2.17).

Рис. 2.7. Сплошные фундаменты: а– ребристая плита; б– безбалочная плита

Свайные фундаменты обычно применяют при возведении зданий на слабых грунтах или при залегании плотных грунтов на значительной глубине от подошвы фундаментов. В последнее время свайные фундаменты на коротких сваях получили распространение при с троительстве промыш68

ленных и гражданских зданий и на обычных грунтах. При современной технологии изготовления свай и устройс тва свайных фундаментов замена ленточных, столбчатых и сплошных фундаментов свайными позволяет уменьшить объем земляных работ, материала и сборных конструкций для устройства фундамента. Кроме того, свайные фундаменты обладаю т меньшими осадками и имеют другие преимущества. В нас тоящее время замена обычных ленточных фундаментов из сборных блоков свайными целесообразна при глубине заложения подушки ленточного фундамента более 1,7 м от поверхности планировки. По характеру работы различают сваи двух типов: сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки пронизывают толщу слабого грунта и передаю т нагрузку своими нижними концами слою более прочного и плотного грунта (рис. 2.18, а). Такие сваи работают как колонны. Фундаменты из свай стоек применяют тогда, когда на глубине от подошвы фундамента, не превышающей длины свай, залегает слой грунта, достаточно мощный и прочный, чтобы передать на него всю нагрузку от веса здания. Согласно нормам, таким слоем (пластом) может служить скальная порода, плотный крупнообломочный грунт или твердая глина. Сваистойки, опирающиеся нижним концом на такие грунты, практически не получают осадок.

Рис. 2.18. Свайные фундаменты: а– со сваями-стойками; б– с висячими сваями; 1– железобетонные сваи-стойки; 2– деревянные висячие сваи; 3– железобетонный ростверк*

______________________________________________________

*Ростверк– плита, воспринимающая наг рузку от веса здания и равномерно распределяющая ее на все сваи фундамента

69

Висячие сваи (рис. 2.18, б), находясь полностью в уплотненном при забивке свай слабом грунте, передают нагрузку на грунт за счет сил трения по боковой поверхнос ти свай и сопротивления внедрению свай в грун т (лобового сопротивления). Фундаменты из висячих свай применяют в тех случаях, когда слой прочного грунта, способного воспринять нагрузку от веса здания, залегает на глубине, при которой применение свай-стоек технически неосуществимо или экономически нецелесообразно. Висячие сваи находятся в грунтовых условиях, при которых неизбежны осадки свайного фундамента. Величина осадки зависит от вида и плотности грунтов, залегающих ниже плоскости острия свай. Сваи в плане располагают в шахматном порядке или рядами на расстояниях от 3 до 5 диаметров сваи. При забивке свай с такой густотой грунт между сваями уплотняется. Сваи изготовляются из дерева, бетона и железобетона. Деревянные сваи готовят из сосновых, еловых, реже дубовых бревен диаметром 20—30 см. Их можно применять в грунтах ниже самого низкого уровня грунтовых вод на участке строительства. В противном случае под влиянием периодического смачивания и высыхания сваи загнивают. В настоящее время деревянные сваи применяют все реже, их вытеснили более прочные и долговечные бетонные и железобетонные сваи. 2.4.2. Стены и перегородки

Стена состоит из ряда элементов, определяющих в основном архитектурно-конструктивный облик здания. Основные плоскости образуют так называемое поле с тены. Нижняя наземная, несколько утолщенная час ть стены, расположенная непосредственно над фундаментом, называется цоколем. Верхняя часть стены, венчающая здание, называется карнизом. Карнизы предназначаются для отвода от с тены стекающей вниз воды и являются вместе с цоколем важнейшим архитектурным элементом оформления фасада. При внутреннем водоотводе с крыш по периметру наружных стен вверху устраивают парапеты из сборных элементов (блоков, панелей) или каменной кладки (рис. 2.19). Для вертикального членения фасада, а также для местного усиления стен, устраивают пилястры (узкие вертикальные выс тупы из тела стены прямоугольного сечения) и полуколонны, отличающиеся от пилястр полукруглой формой. При воздействии на стены больших горизонтальных нагрузок устойчивость стен иногда повышают ус тройс твом контрфорсов, т.е. пиляс тр, толщина которых книзу увеличивается, вследствие чего наружная грань получается наклонной.

70

Рис. 2.19. Конструкции венчающих карнизов: а — карниз, образуемый напуском кирпича; б — карниз из сборных железобетонных элементов; в — карниз, образуемый свешивающимися со стены железобетонными элементами покрытий и крыш; г — парапет при плоском покрытии с внутренним водостоком

Перегородки в здании служат для разделения больших помещений, находящихся между несущими капитальными стенами, на более мелкие. B промышленных зданиях перегородки ус траивают по границам цехов с различной технологией, для выделения цеховых контор, складов и т. п. или для обособления отдельных, обладающих специфическими особенностями, участков производства. Требования, предъявляемые к перегородкам, весьма разнообразны. Они должны быть легкими, иметь небольшую толщину и в то же время обладать хорошими звукоизоляционными качествами. Перегородки должны быть технологичны и экономичны. В промышленных зданиях в зависимости от технологических условий производства перегородки должны 71

быть огнестойкими, газо- и звуконепроницаемыми, в других условиях — обладать достаточной стойкостью против влияния сырости, иногда кислот и т. п. Перегородки, как правило, не несут никаких нагрузок, кроме собственного веса. Поэтому при выборе конструкции перегородок и материала для них необходимо учитывать, возможно, широкое использование местных материалов. 2.4.3. Несущий каркас Пространственная жесткость и устойчивость каркасных зданий, состоящих из поперечных рам, обеспечивается защемлением колонн в фундаментах здания, скреплением рам между собой в продольном направлении обвязочными и подкрановыми балками, плитами покрытий, а также постановкой связей жесткости по рядам колонн и между несущими конструкциями покрытий. Железобетонные колонны одноэтажных зданий могут быть бесконсольные, применяемые в зданиях без мостовых кранов, и с консолями для опирания подкрановых балок. В номенклатуре конструкций предусмотрены колонны прямоугольного и двухветвевого сечений; первые применяю т в зданиях высотой до 9,6 м, вторые — в зданиях большей высоты (рис. 2.20, а, б). По сравнению с прямоугольными двухветвевые колонны обладают повышенной жесткостью, но более трудоемки в изготовлении. Можно применять также колонны двутаврового сечения, на изготовление которых по сравнению с прямоугольными колоннами расходуется бетона меньше на 25—30%. В железобетонных колоннах имеются стальные закладные элементы для крепления стропильных конструкций, стеновых панелей (только в колоннах крайних рядов), подкрановых балок и вертикальных связей (в связевых колоннах). В местах опирания стропильных конс трукций и подкрановых балок через стальные листы пропущены анкерные болты (рис. 2.20, в). Длину колонн подбирают в зависимости от высоты цеха и глубины заделки в стакан фундамента. Глубину заделки для прямоугольных колонн в зданиях без мостовых кранов принимают 750 мм (отметка низа колонны– 0,9 м), в зданиях с мостовыми кранами — 850 мм, для двухветвевых колонн с отметкой верха 10,8 м — 900 мм и с отметкой верха более 10,8 м — 1200 мм. В зданиях с подстропильными конструкциями длина колонн уменьшается на 700 мм. На нижней части ствола колонн имеются горизонтальные бороздки, обеспечивающие лучшую связь колонн с бетоном с тыка, марка которого должна быть не ниже 200. В нижней распорке двухветвевых колонн предусмотрены отверстия для прохода бетона в стакан.

72

Рис. 2.20. Типы железобетонных колонн: а — для зданий без мостовых кранов; б — то же, с мостовыми кранами; в — закладные элементы колонны; 1 — оголовок из листа 8Х300Х400 и два болта М 20X130; 2 — упор подкрановой балки — 8X200X400; 3 — опора подкрановой балки — 8X400X550 и четыре болта М 20Х150; 4 — элементы из уголков 63X5X200 для крепления стеновых панелей

Помимо основных колонн в зданиях предусматривают фахверковые колонны, устанавливаемые в торцах здания и между основными колоннами крайних продольных рядов при шаге 12 м и длине стеновых панелей 6 м (рис. 2.21, а, б). Предназначены они для восприятия ветровых усилий и веса стенового заполнения. Фахверковые колонны жестко заделывают в фундаментах и шарнирно крепят к элементам покрытия. Шарнирное крепление должно обеспечивать передачу ветровых нагрузок на каркас здания и устранять вертикальные воздействия покрытия на колонны фахверка. 73

Рис. 2.21. Фахверковые колонны: а —схема торцового фахверка; б — то же, продольного; в — стальная надставка фахверковой колонны; г — крепление торцовой колонны к ферме покрытия; д – крепление продольной колонны к плите покрытия

В поперечном направлении устойчивость здания с железобетонным каркасом обеспечивается жесткостью колонн, защемленных в фундаментах жестким диском, образованным из плит, закладных элементов и сварных швов, соединяющих плиты со стропильными конструкциями. Горизонтальные силы, действующие на диск в поперечном направлении, передаются на стропильные конструкции и поперечные ряды колонн. В продольном направлении устойчивость здания обеспечивается, наряду с этими мероприятиями, системой связей между колоннами и в покрытии. Количество связей определяется величиной ветровых и тормозных усилий, конструкцией покрытия (с подстропильными конс трукциями или без них), шагом колонн, типом кровли (плоская или скатная). Фундаментные железобетонные балки каркаса устанавливают под наружные с тены (рис. 2.22). Их делают прямоугольного, трапецеидального или таврового сечения. Ширина балки поверху соответс твует толщине устанавливаемой на них с тены. Фундаментные балки часто выносят за грани колонн и ус танавливают на обрезы фундамента. Если необходимо обеспечить расположение фундаментных балок на определенном уровне, их ук74

ладывают не на обрезы фундамента, а на столбики, устанавливаемые на эти обрезы. Верхнюю грань фундаментной балки устанавливают на 50 мм ниже уровня пола помещения, колонны заглубляются ниже отметки чистого пола на 900 мм. Фундаментную балку с боков и снизу засыпают шлаком, чтобы исключить промерзание пола вдоль с тенки. Поверх балки укладывают гидроизоляцию из двух слоев рулонных материалов на мас тике. С наружной стороны вдоль фундаментных балок устраивают отмостку.

Рис. 2.22. Конструкция каркасной стены здания с железобетонным каркасом: 1 — стена; 2 — колонны; 3 — фундаменты; 4 — подкрановая балка; 5 — обвязочные балки; б — фундаментная балка; 7 — пилястра

Обвязочные балки несут на себе вес наружных стен в местах перепада высоты здания. Размеры и форму поперечного сечения обвязочных балок принимают в зависимости от шага колонн и толщины опирающихся на них стен. Устанавливают обвязочные балки на консоли колонн и крепят на сварке закладных деталей. В состав каркаса одноэтажного промышленного здания входят также подкрановые балки. Железобетонные подкрановые балки выполняют чаще таврового и двутаврового сечения. Такие балки для пролетов 6 и 12 м под крановую нагрузку от 100 до 300 кН имеют высоту от 0,8 до 1,4 м. При большой грузоподъемности кранов чаще стараются применять стальные балки. 2.4.4. Перекрытия, покрытия и полы К конструкциям перекрытий предъявляется ряд общих требований. Они должны быть прочными и жес ткими, т. е. выдерживать действующие на них нагрузки и при этом прогиб не должен превышать нормативных величин. Долговечность перекрытий должна соответствовать срокам службы других основных конструкций здания. Перекрытия должны быть огнестойкими, обладать достаточной звукоизоляцией, чердачные же перекры75

тия, а также перекрытия, отделяющие отапливаемые помещения от неотапливаемых, должны иметь дос таточные теплозащитные свойства. Конструкции перекрытий должны быть технологичны, иметь небольшую высоту. К деревянным перекрытиям предъявляется требование биологической стойкости (стойкости от загнивания), а в помещениях с мокрым режимом и в санузлах они должны иметь повышенную гидроизоляцию. Междуэтажные перекрытия воспринимают нагрузки от людей, оборудования, сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Такие нагрузки на2 зываются временными и измеряются они в меганьютонах на 1 м пола. Обычная величина таких нагрузок составляет 20–40 МПа, хотя в отдельных производственных помещениях временные нагрузки могут дос тигать значительных величин — до 300 МПа и больше; нагрузки от веса самого перекрытия называются постоянными. Конструкции перекрытий состоят из несущей и ограждающей частей. Несущая часть перекрытия передает нагрузку на несущие элементы здания — стены и каркас. Ограждающая часть состоит из заполнения между несущими элементами, полов и потолка. Во многих конс трукциях несущие и ограждающие функции перекрытия совмещаются в одних элементах. В зависимости от материала, из которого выполнены несущие элементы, перекрытия подразделяют на перекрытия по деревянным и стальным балкам и железобетонные. Железобетонные перекрытия разделяются в свою очередь на перекрытия сборные и монолитные. Крыши зданий состоят из двух основных час тей: несущей и ограждающей. Несущей частью крыши (покрытия) являются конструкции, воспринимающие нагрузки от собственного веса крыши, снега и ветра и передающие их на элементы каркаса здания или стены. К несущим конструкциям покрытий относятся с тропила, деревянные, стальные и железобетонные балки и фермы, железобетонные панели. Ограждающей частью крыши служит верхняя водонепроницаемая оболочка, состоящая из кровли и основания под кровлю. Ограждающая часть покрытия в общем случае может состоять из следующих отдельных элементов, начиная с наружной поверхнос ти крыши: основного водоизолирующего слоя — кровли; выравнивающего слоя под кровлю в виде стяжки; теплозащитного слоя вместе с пароизоляцией, защищающей это т слой от увлажнения водяными парами, проникающими из помещений; обрешетки, нас тила, плиты или других элементов, поддерживающих вышележащие слои и передающих нагрузку от них на основные несущие конструкции покрытий. Покрытия неотапливаемых зданий и зданий горячих цехов со значительными выделениями тепла делают без утепления, поэтому теплозащитный слой с пароизоляцией в ограждающей час ти покрытия не укладывают; 76

такие покрытия называют холодными. Для обеспечения стока дождевой и талой воды крыши устраивают с уклоном. В зависимости от величины уклона крыши разделяют на скатные и плоские. Плоские крыши имеют уклоны не более 3%. Различают крыши чердачные и бесчердачные. Чердачные крыши имеют чердачные помещения, которые используют для размещения инженерного оборудования здания (трубопроводы центрального отопления, вентиляционные короба и шахты). Такие крыши защищают здание от атмосферных осадков, а теплозащита помещений верхнего этажа обеспечивается чердачным перекрытием. В бесчердачных покрытиях совмещаются функции крыши и чердачного перекрытия, поэтому их называют совмещенными крышами. Следует выделить три основных вида крыши (рис. 2.23): ª односкатную, опирающуюся на стены разной высоты; ª двускатную, состоящую из двух пересекающихся скатов (линию пересечения скатов называют коньком, а треугольные час ти торцовых стен — фронтонами); ª четырехскатную, или вальмовую, состоящую из двух главных скатов и двух треугольных вальм (пересечения вальм со скатами образуют двугранные углы, обращенные кверху, их называют ребрами).

Рис. 2.23. Формы скатных крыш: а — односкатная; б — двускатная; в — четырехскатная (вальмовая); г — вальмовая сложной формы; 1 — скат; 2 — фронтон; 3— конек; 4 — вальма; 5 — ребро; 6 — ендова или разжелобок; 7 — слуховое окно

Тип пола выбирается в каждом конкретном случае таким, чтобы были удовлетворены требования, которые в данных условиях являются наиболее существенными. В зависимости от вида здания полы устраивают как по перекрытиям, так и по грунту. 77

В конструктивном отношении пол может состоять из одного или нескольких слоев. Верхний слой пола называют чис тым полом (или покрытием пола), этот слой подвергается непосредственно эксплуатационным воздействиям. Под чис тым полом устраивают подстилающий слой (или подготовку), который служит для распределения нагрузок на нижележащее основание. Между чистым полом и подстилающим слоем может устраиваться прослойка, играющая роль промежуточного соединения или упругой постели для покрытия. Третьей составной частью пола является его основание. Основанием пола служат несущие конструкции междуэтажных перекрытий или грунт. Таким образом, чистый пол, подстилающий слой и основание являются основными конструктивными элементами пола. Помимо этих основных элементов в полах могут укладываться также различные гидроизоляционные, звукоизоляционные и теплоизоляционные слои. В полах, устраиваемых по междуэтажным перекрытиям, гидроизоляционный слой для защиты от воды укладывают непосредственно под чистым полом. В полах по грунту защита от грунтовой влаги осуществляется также с помощью гидроизоляционного слоя, который укладывают под подстилающим слоем. Второй гидроизоляционный слой можно устраивать в этом случае также и под чистым полом для защиты сверху от производственных жидкостей. Различают следующие виды гидроизоляции: обмазочную, оклеечную и монолитную. Обмазочная гидроизоляция делается из двух слоев битумной или дегтевой мас тики, оклеечная — состоит из двух-трех слоев битумных, дегтевых или полимерных рулонных материалов, склеенных соответствующими мастиками. Монолитная гидроизоляция состоит из слоя асфальта или пропитанного битумом щебня, утрамбованного в грунт, или слоя из влагонепроницаемых кислотостойких растворов. Теплоизоляцию, которую в ряде случаев приходится ус траивать в полах по грунту, выполняют в виде слоев из легких бетонов, которые могут быть сборными и монолитными, а также из сыпучих теплоизоляционных материалов — шлака, керамзита и т. п. По виду применяемых для покрытия пола материалов различают полы сплошные (монолитные), полы из штучных материалов и полы из листовых материалов. Наименование покрытия является также наименованием пола.

2.5. Основные нормативные положения по расчету строительных конструкций Основным этапом проектирования с троительных конс трукций является их расчет, который включает определение внутренних усилий от нагрузок и силовых воздействий и подбор сечений по известным внутренним

78

усилиям. В случае типового проектирования подбор сечений сводится к выбору типовых конструкций по существующим номенклатурам. Проектирование строительных конструкций осуществляется на основании норм проектирования, которые излагаются в соответствующих строительных нормах и правилах (СНиП). В основе норм проектирования лежит метод расчета по предельным состояниям, который распространяется на несущие строительные конструкции из разных материалов (бетонные и железобетонные, каменные и армокаменные, стальные, деревянные и т.д.) и на основания всех видов зданий и сооружений. Предельные состояния — это такие состояния, при которых конструкция, основание, здание или сооружение в целом перес тают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при их возведении. Нас тупление предельных состояний может быть зафиксировано по различным причинам. В зависимости от этих причин в действующих нормах рассматриваются две группы предельных состояний. Первая группа включает предельные состояния, наступающие в результате потери несущей способности (хрупкое, вязкое, усталостное или иное разрушение при силовом воздействии и с учетом неблагоприятного влияния внешней среды, а также непригодность к эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести или чрезмерного раскрытия трещин; потеря устойчивости формы или положения, качественные изменения конфигурации, резонансные колебания). Вторая группа включает предельные состояния, наступающие в результате непригоднос ти к нормальной эксплуатации по технологическим или бытовым условиям (появление недопустимых перемещений в виде прогибов, осадок, углов поворота, а также недопустимых колебаний, трещин и т. п.). При расчете по первой группе предельных состояний с труктура нормативных расчетных формул имеет вид S ∑ (Pni, γ fi ,ψ i ) ≤ Φ∑ ⎛⎜ Rni , Fi ,γ wi, 1 , 1 ⎞⎟ ; γi γn⎠ ⎝ по второй группе предельных состояний Δ≤t, где Рni – внешние нормативные нагрузки; S—внутренние усилия (изгибающие моменты, нормальные, поперечные силы) как функции нагрузок и силовых воздействий; γfi – коэффициенты надежнос ти по нагрузкам; ψ — коэффициент сочетаний нагрузок; Ф – несущая способность в виде предельно допус тимых внутренних усилий как функций сопротивлений материалов и геометрических характеристик сечений; Rni — нормативные сопротивления материалов; Fi — геометрические характеристики сечений; γwi — коэффициенты условий работы; γi — коэффициенты надежности по

79

материалу; γn — коэффициент надежности по назначению здания или сооружения; Δ — перемещения (прогибы, осадки, углы поворота, колебания, раскрытия трещин и т. п.) как функции нагрузок и воздействий, деформационных характеристик материалов и геометрических характерис тик сечений; f — предельные нормативные величины перемещений [4—12]; Σ – знак суммы по индексу i. Расчет начинается с определения левых частей неравенств, т. е. внутренних усилий S и перемещений Δ от заданных нагрузок и воздействий. Как правило, это производится в такой последовательнос ти. В соответствии с планировочными и конс труктивными решениями здания или сооружения выбирается расчетная схема и производится сбор нагрузки. Затем методами строительной механики или с привлечением специальных методов теории сооружений определяются внутренние усилия S и перемещения Δ. Правые час ти неравенств определяются согласно действующим СНиП, где приводятся необходимые расчетные формулы и числовые величины входящих в них параметров. Вышеприведенные формулы включают следующие основные расчетные параметры: характеристики строительных материалов, нагрузки и воздействия, геометрические характерис тики конструкций, дифференцированные коэффициенты надежности. Рассмотрим нормативные положения и рекомендации по определению основных расчетных параметров. Характеристики строительных материалов включают: сопротивления материалов силовым воздействиям, модуль упругости, коэффициенты трения, сцепления, характеристики ползучести, усадки и т. д., а также прочностные и деформационные характерис тики грунтов (угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации и др.). Основными значениями указанных характеристик являются их нормативные значения (например, нормативное сопротивление сжатию, нормативный коэффициент трения, нормативный модуль деформации и т. д.), которые устанавливаются нормами проектирования строительных конструкций и оснований с учетом статистической изменчивости характерис тик. Контроль за нормативными значениями характеристик регламентируется государственными стандартами и правилами испытаний. Нормативные значения определяются в результате массовых испытаний строительных материалов и грунтов. Последующая статистическая обработка результатов дает среднее значение характерис тики, которое условно обозначается R, и коэффициент ее вариации v, обычно не превышающий 0,2 для строительных материалов. Тогда нормативное значение характеристики, обозначенное Rп , находится по формуле Rn = R (1 − αv ) , где α – коэффициент, зависящий от уровня обеспеченности: α=1,96 при уровне 0,95, α = 2,6 при уровне 0,99 и т. д. 80

Все строительные материалы и тем более грунты неоднородны. Поэтому при больших объемах строительных работ даже высокий уровень обеспеченнос ти нормативных значений не может гарантировать от случайных отклонений характеристик применяемых материалов в неблагоприятную с торону. С этой целью вводятся коэффициенты надежности по материалу и грунту γi в качестве делителя к нормативным значениям. Величины коэффициентов надежности по материалу γi > 1 нормированы в зависимости от свойств материалов и грунтов. В качестве примера приведем некоторые значения коэффициентов надежнос ти для широко применяемых строительных материалов: – для тяжелых бетонов и бетонов на пористых заполнителях при сжатии γi = γbc= 1,3, при растяжении γi = γbt = 1,3 – 1,5 [5]; – для арматуры железобетонных конструкций в зависимости от ее класса γi = γs = 1,05 – 1,20 [5]; – для каменной кладки разных видов при сжатии коэффициент надежности равен 1,45 – 1,60, при растяжении и срезе – 1,55 [8]; – для грунтов γi =уg = 1,1 – 1,5 в зависимости от их характерис тик [10]; для стальных конструкций при разных классах прочности стали по пределу текучести γi = γm =1,025 – 1,15 [6] и т. д. Расчетными значениями характерис тик строительных материалов и грунтов (например, расчетное сопротивление растяжению, расчетный угол внутреннего трения и т. д.) называются значения, получаемые делением соответс твующих нормативных значений на соответс твующие коэффициенты надежности по материалу. Так, для расчетных сопротивлений материалов имеем соотношение R=Rn/γi. Характеристики материалов зависят также от ряда факторов, имеющих систематическое влияние, но не отражаемых в расчетах прямым путем. К ним относятся следующие факторы: температура, влажность и агрессивность окружающей среды, длительность и многократная повторяемость воздействий, приближенность расчетных схем и предпосылок, перераспределение силовых факторов и деформаций и т. д. Они объединяются общим понятием условий работы материалов, конструкций, оснований и сооружений в целом, а в расчете учитываются коэффициентами условий работы γw. Численные значения коэффициентов условий работы нормированы на основании экспериментальных и теоретических исследований влияния перечисленных факторов. При благоприятном влиянии γw>1, при неблагоприятном γw<1. В расчет коэффициент условий работы вводится множителем к расчетным сопротивлениям материалов. Например: для железобетонных элементов γw= γb1 ÷ γb12 = 0,45÷1,15; для бетона γw= γs1 ÷ γs9 = 0,2÷1; для арматурной стали в зависимости от условий эксплуатации конструк81

ции, применяемого материала и характера ее напряженнодеформированного состояния [5]; для металлических конструкций γw = γс = 0,7÷1,1 [6] и т. д. В расчет коэффициент γw вводится множителем к расчетным сопротивлениям материалов. Здания и сооружения имеют различную степень ответственности и капитальнос ти, а следовательно, должны обладать различной надежнос тью проектных решений, что учитывается в расчетах коэффициентами надежности γn по назначению. Кроме того, коэффициенты γn учитываются при недостаточной изученности рабочих и предельных состояний отдельных конструкций и оснований. Величины коэффициентов γn нормированы и применяются в качестве делителя к предельным значениям несущей способности, расчетным сопротивлениям, предельным деформациям, величинам раскрытия трещин или в качестве множителя к величинам расчетных нагрузок, усилий или иных воздействий. Рассмотрим характерис тики нагрузок и воздействий. Под воздействиями понимаются смещения опор, изменения температуры, усадка и другие подобные явления, вызывающие реактивные усилия в конструкциях и основаниях. Нагрузки и воздействия в зависимости от длительности приложения подразделяются [4] на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые). Постоянные нагрузки имеют место в течение всего срока службы здания или сооружения. К ним относятся, например, нагрузки собственного веса конструкций, веса грунта, лежащего на уступах фундамента, горного давления на крепь подземных сооружений, остаточные усилия от предварительного напряжения в конструкциях. Временные длительные нагрузки и воздейс твия наблюдаются продолжительное время в период строительства и эксплуатации здания или сооружения. К ним, например, относятся: нагрузки от веса стационарного оборудования, нагрузки в складских помещениях, книгохранилищах, давление жидких, газообразных и сыпучих продуктов на стены емкостей, воздействия от неравномерной деформации основания, не сопровождающиеся коренным изменением с труктуры грунта, длительные температурные воздействия стационарного оборудования и т. д. Сюда же относятся и снеговые нагрузки. Кратковременные нагрузки и воздействия наблюдаются непродолжительное время в период строительства и эксплуатации. К ним, например, относятся: нагрузки от веса людей, мебели, временного оборудования, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, монтажные нагрузки, снеговые с полным нормативным значением, ветровые, гололедные и подобные атмосферные нагрузки, температурные климатические и технологические воздействия и т. д.

82

Особые нагрузки и воздействия имеют мес то в исключительных или аварийных ситуациях. Таковы, например, сейсмические и взрывные воздействия, аварийные нагрузки при резком нарушении технологического процесса (нагрузки на шахтный копер при обрыве подъемного каната, нагрузки на конструкции гидротехнического сооружения при гидравлическом ударе, нагрузки при ударе подвижного состава о преграду), аварийные воздействия от неравномерной деформации основания, сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта, от неравномерной деформации поверхности под влиянием горных работ, от высоких температур во время пожара и т. д. Основными характерис тиками нагрузок и воздействий являются их нормативные значения Рn, приведенные в нормах проектирования [4]. Вероятные неблагоприятные отклонения от нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок и воздействий учитываются коэффициентами надежности по нагрузкам γf. Нагрузки и воздейс твия, равные произведению нормативных значений на соответствующие коэффициенты надежности называются расчетными, т. е. P=Pn γf. Приведем рекомендации по нормативным значениям часто встречающихся нагрузок и соответствующим коэффициентам надежности. Для постоянных нагрузок нормативные значения рекомендуетс я принимать по проектным размерам конструкций и нормативным (среднестатистическим) значениям удельного веса материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации, а также фактических весов конструкций, указанных заводами-изготовителями. Пос тоянным нагрузкам от веса конструкций и грунта соответствуют следующие нормативные коэффициенты надежности по нагрузке: γf = 1,05 – для металлических конструкций; γf = 1,1 – для бетонных, железобетонных, каменных, армокаменных и деревянных конструкций; γf =1,2 – для конструкций из легких бетонов, изоляционных, выравнивающих и отделочных элементов конструкций (рулоны, засыпки, стяжки и т. д.), выполняемых в заводских условиях; γf = 1,3 для тех же конструкций и элементов, выполняемых на строительной площадке; γf = 1,1 — для грунта в природном залегании и γf = 1,15 —для насыпного грунта. В расчетах на устойчивость при опрокидывании, скольжении и всплытии, когда уменьшение веса может привес ти к быстрейшему наступлению предельного состояния, для тех же конструкций и грунтов рекомендуется величина коэффициента надежности γf =0,9. Для временных технологических (от оборудования, материалов, людей и т. д.) и монтажных нагрузок нормативные значения рекомендуется принимать, ориентируясь на их наибольшие значения в условиях нормальной эксплуатации или строительства. Принятые таким образом нормативные значения равномерно распределенных нагрузок Pn в производственных и складских помещениях должны быть: 83

на участках стационарного оборудования не менее 3 кПа; на участках складирования материалов не менее 4 кПа; на участках обслуживания и ремонта, свободных от оборудования и материалов, не менее 1,5 кПа; – для чердачных помещений с учетом дополнительной нагрузки Pn =0,7 кПа. Для динамических нагрузок от машин нормативные значения рекомендуется принимать по среднес татистическим или проектным значениям расчетных параметров (масс, жесткости, скорости, геометрических размеров и т. д.). Нормативные значения вертикальных нагрузок, передаваемых колесами мостовых и подвесных кранов на балки кранового пути, и другие необходимые для расчета данные принимаются в соответс твии с требованиями государственных стандартов в зависимости от группы режимов их работы, вида привода и способа подвеса груза. Нормативное значение горизонтальной нагрузки, направленной поперек кранового пути и вызываемой торможением тележки, принимается равным 0,05 суммы подъемной силы крана и веса тележки при гибком подвесе груза и 0,1 этой же величины — при жестком подвесе. Эта нагрузка учитывается при расчете поперечных рам зданий и балок крановых путей. При этом принимается, что нагрузка передается на одну с торону (балку) кранового пути и может быть направлена как внутрь, так и наружу кранового пути. Коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок принимается равным γf =1,1. Кроме того, при расчете прочнос ти и устойчивости балок кранового пути и их креплений к несущим конс трукциям расчетные значения вертикальных крановых нагрузок необходимо умножить на коэффициент динамичнос ти, равный 1 – 1,2 в зависимости от режима работы мостового крана. Для атмосферных нагрузок (ветровой, снеговой, гололедной, волновой, ледовой и др.) и воздействий (температурных, влажностных и др.) рекомендуется принимать нормативные значения на основе статистики многолетних наблюдений за этими нагрузками и воздействиями. Более подробно рассмотрим рекомендации для определения ветровой и снеговой нагрузок. Ветровая нагрузка условно разделяется на статическую и динамическую составляющие. Статическая составляющая зависит от величины среднего давления при ус тановившемся напоре ветра и учитывается в расчетах всех промышленных и гражданских зданий. Динамическая составляющая зависит от интенсивности пульсаций скоростного напора ветра и учитывается в расчетах высотных сооружений (дымовые трубы, башенные копры, галереи, эстакады, мосты и т. д.), а также в расчетах многоэтажных зданий высотой более 40 м и одноэтажных однопролетных производственных зданий высотой более 36 м при отношении высоты к пролету свыше 1,5. – – –

84

Нормативное значение средней статической составляющей ветровой нагрузки wm на высоте h над поверхностью земли, принимаемой нормальной к поверхности сооружения или его части, определяется из выражения wm =w0kc где w0 — нормативное значение давления скоростного напора ветра (кПа) для высоты до 5 м над поверхностью земли [4]; k — поправочный коэффициент, учитывающий возрастание скоростного напора ветра для высоты h более 5 м, а также тип местности района строительс тва (А — открытые местности — пустыни, степи, лесостепи, тундра, побережья морей, водохранилищ и т. д.; В — городские территории, лесные массивы и местности с равномерно расположенными препятствиями высотой более 10 м; С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25м); с— аэродинамический коэффициент. На основании статистики многолетних наблюдений за скоростным напором ветра территория России разделена на 8 районов по величинам w0 (табл. 2.1). Например: Подмосковный угольный бассейн, а также Солигорск относятся к району I по давлению ветра; Якутск, Соликамск, Березники, Аппатиты, Эстонсланец — к району II; Донецкий и Кузнецкий бассейны, а также районы КАТЭКа, Кривбасса, Норильска — к району III, Печорский бассейн — к IV району и т. д. Таблица 2.1 Скоростной ветровой напор для различных районов Ветровые районы

Ia

I

II

III

IV

V

VI

VII

w0, кПа (кгс/м2)

0,17 (17)

0,23 (23)

0,30 (30)

0,38 (38)

0,48 (48)

0,60 (60)

0,73 (73)

0,85 (85)

Значения поправочного коэффициента k в зависимости от высоты здания или сооружения h и типа местнос ти приведены в табл. 2.2. Таблица 2.2 Изменение величины поправочного коэффициента скоростного напора по высоте Тип местности

А В С

Коэффициент k при высоте над поверхностью земли h, м ≤5

10

20

40

60

100

200

≥300

0,75 0,5 0,4

1,0 0,65 0,4

1,25 0,85 0,55

1,5 1,1 0,8

1,7 1,3 1,0

2,0 1,6 1,25

2,45 2,1 1,8

2,75 2,75 2,75

Аэродинамические коэффициенты с табулированы в зависимости от конструктивной схемы поверхности здания или сооружения [4]. Например,

85

рекомендуется для вертикальных поверхностей с наветренной стороны с = + 0,8 и с заветренной стороны с = – 0,6 (так называемый ветровой отсос). Коэффициент надежности γf при определении расчетной ветровой нагрузки для всех зданий и сооружений принимается равным 1,4. Снеговая нагрузка определяется мощностью снегового покрова по статистическим данным многолетних наблюдений и профилем здания или сооружения. В расчете на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия нормативное значение снеговой нагрузки находится из выражения s = s0 μ , где s0 — нормативная равномерно распределенная нагрузка снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхнос ти земли, определяемая согласно [4] в зависимости от района строительства; μ – коэффициент, зависящий от профиля покрытия. На основании многолетних наблюдений за снеговым покровом территория России разделена на шес ть районов с изменением значений s0 = 0,5 кПа для района I (Донбасс) и s0 = 2,5 кПа для района VI (о. Сахалин). Коэффициент надежнос ти по нагрузке γf при определении расчетной снеговой нагрузки принимается равным 1,4. Согласно [4], рекомендуют рассчитывать основания, конструкции, их соединения, здания или сооружения в целом с учетом вероятных неблагоприятных сочетаний усилий от нагрузок и воздействий. При этом сочетания нагрузок и воздействий различают двух видов: основные и особые. Вероятность сочетаний усилий учитывается нормированными коэффициентами сочетаний ψi в виде множителей к нагрузкам. Основные сочетания включают постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Если при расчете конс трукций учитывается не менее двух временных нагрузок, то их значения следует умножить на коэффициент сочетаний ψi = ψ1 = 0,95 для длительных нагрузок и ψi =ψ2 = 0,9 для кратковременных. При учете одной временной нагрузки (длительной или кратковременной), коэффициенты ψ1 =ψ2 = 1. Временные нагрузки с двумя нормативными значениями (например, снеговая) следует включать в сочетания как длительные с учетом понижающего коэффициента, либо как кратковременные с учетом полного нормативного значения. Особые сочетания нагрузок включают пос тоянные, длительные, кратковременные и одну из особых нагрузок. При этом длительные нагрузки должны умножаться на коэффициент сочетаний ψ1 = 0,95, кратковременные – на ψ2 = 0,8, а особая нагрузка принимается без снижения. Расчет по первой группе предельных состояний следует производить на дейс твие расчетных нагрузок и воздействий, а по второй группе предельных состояний, как правило, на дейс твие нормативных нагрузок и воздействий, т. е. при γf = 1 и γi = 1.

86

2.6. Особые условия проектирования зданий и сооружений При эксплуатации шахт и карьеров в горнорудной промышленнос ти в результате применения массовых взрывных работ, подработки участков поверхности горными работами, неравномерной осадки искусственно создаваемых на рудниках насыпных грунтов и т. д. создаются особые условия, неблагоприятно влияющие на техническое состояние сооружений. На основании наблюдения и изучения этих условий при проектировании и с троительстве сооружений предусматриваются специальные мероприятия по их охране и обеспечению нормального режима эксплуатации путем усиления конс трукций, применения особых конструктивных решений и др. 2.6.1. Особенности проектирования в сейсмических районах Во время землетрясения сооружения испытывают дополнительные нагрузки — сейсмические удары, вызывающие сотрясения и колебания зданий. Поэтому в районах, подверженных землетрясениям, к строительным конструкциям предъявляют так же специфические требования. Сила землетрясения оценивается в баллах по двенадцатибалльной системе Рихтера. Для каждого строительного объекта устанавливают в баллах расчетную сейсмичнос ть в зависимости от сейсмичнос ти района с троительства, принимаемой по карте сейсмического районирования, с учетом класса здания или сооружения. В соответствии с расчетной сейсмичностью назначают конструктивные мероприятия, обеспечивающие необходимую устойчивость и прочность объекта при землетрясении. Для крупных производственных и гражданских зданий, в которых может находиться значительное число людей, принимают повышенные значения расчетной сейсмичности. Специальные конс труктивные мероприятия назначаются только при расчетной сейсмичности более 6 баллов. Прежде всего, в сейсмических районах участки для строительства промышленных предприятий и населенных пунктов следует выбирать с учетом вида грунта и рельефа местнос ти. Наиболее устойчивыми являются скальные невыветрившиеся горные породы; вполне надежными — плотные плас ты гравия, песка. Малоудовлетворительными считаются мергелистые породы, неплотные суглинки и супеси. К наиболее опасным относятся малопрочные, насыщенные водой, мягкие и рыхлые грунты: торф, наносные и насыпные грунты, лёссовидные суглинки и т. п. Неблагоприятными для строительства в сейсмических районах являются склоны оврагов и ущелий, берега рек и особенно оползневые участки.

87

Сейсмостойкость зданий и сооружений определяется главным образом степенью их пространственной жесткости: чем больше жесткость, тем выше сейсмостойкость. Для обеспечения жесткости используют продольные и поперечные стены, рамы каркаса, конструкции перекрытий, обвязки, контрфорсы и т. п. В необходимых случаях предусматривают устройство специальных антисейсмических поясов. Несущие стены могут воспринимать значительные инерционные нагрузки в продольном направлении, поэтому следует избегать изломов стен в плане. Внутренние стены целесообразно делать сквозными на всю ширину и длину здания. Сейсмостойкость каменных с тен может быть значительно повышена путем армирования их стальными стержнями и сетками. Особенно уязвимы при землетрясении углы зданий, места примыкания и пересечения с тен, эти места армируются и в них не прокладываются вентиляционные и дымовые каналы, в проемах окон и дверей ус траиваются железобетонные обрамления или же кирпичная кладка армируется (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Схемы усиления углов и мест примыкания стен арматурными сетками

При больших размерах и сложных в плане очертаниях здания должны быть разрезаны антисейсмическими швами на отдельные отсеки простой формы. Швы между отдельными примыкающими друг к другу несущими конструкциями (стенами, колоннами, фундаментами) разрезают здания по всей высоте (рис. 2.25, а, б). Антисейсмические пояса в зданиях с каменными стенами устраивают в виде железобетонных или армокаменных конструкций по всему периметру (в плане) продольных и поперечных стен (рис. 2.25, в). Пояса располагают на уровне каждого междуэтажного перекрытия, на уровне чердачного перекрытия и над подвалом. При высокой расчетной сейсмичности для более прочной связи с кирпичной кладкой из поясов выпускают стальную арматуру вниз и вверх на 2—3 ряда кладки. Концы балок и плит перекрытий прочно связывают с поясами при помощи анкеров. Верхний пояс связывается анкерами с мауэрлатами, это обеспечивает устойчивость кровли от сдвига. 88

Рис. 2.25. Схемы разрезки зданий на отсеки антисейсмическими швами: а – при несущих стенах; б – при железобетонном каркасе; в – антисейсмический пояс: 1 – стена; 2 – панель перекрытия; 3 – железобетонный пояс; 4 – закладная деталь; 5 – антисейсмический шов

Для уменьшения инерционных сил при землетрясении и вызываемых ими опрокидывающих моментов стремятся максимально уменьшить вес здания, особенно его верхних частей. Равнодействующая сейсмических

89

сил в этом случае расположится ниже, что уменьшит опрокидывающий момент. Части здания, имеющие различную жесткость, сопрягать не следует. Это надо учитывать при разбивке здания на отсеки антисейсмическими швами. Целесообразно, чтобы каждый отсек в плане был окружен стенами и имел замкнутую форму. При расчете конструкции здания кроме обычных нагрузок учитывают дополнительные условные сейсмические силы инерции. Эти силы действуют горизонтально и распределяются в объекте пропорционально распределению нагрузок. 2.6.2. Охрана сооружений в районах взрывных работ

На многих горнорудных предприятиях (особенно при открытой разработке месторождений) одновременно взрывают большое количество взрывчатых веществ. В результате взрывных работ возникают колебания коренных пород и грунта, аналогичные сейсмическим колебаниям во время землетрясений. При взрывах колебания довольно быс тро (в течение 1 – 10 с) затухают. Наиболее опасны для зданий и сооружений колебания с периодом 0,1 – 0,5 с . Большие значения периодов колебания характерны для грунтов, имеющих невысокую несущую способность, и для обводненных грунтов. Многие рудничные сооружения и здания имеют собственный период колебаний в пределах 0,2 – 0,5 с , близкий к периоду сейсмических колебаний, характерному для слабых водонасыщенных грунтов. В таких грунтах может возникнуть наибольшая опасность разрушения сооружений. В скальных грунтах, период колебаний которых обычно не превышает 0,1 с, вероятность возникновения явлений резонанса и разрушений значительно уменьшается. По данным наблюдений установлено, что при одиночных взрывах и скоростях колебаний, менее 0,1 – 0,14 м/с , разрушения сооружений не наблюдаются. Правилами безопасности при взрывных работах для определения величины нормального (при воронке нормального выброса) радиуса сейсмически опасной зоны принята формула rcн = K c 3 q , где Кс — коэффициент, зависящий от физико-механических свойств грунтов; q — масса заряда, кг. Значения радиусов сейсмически опасных зон, определенные по данной формуле для зарядов различного веса и различных условий, приведены в табл. 2.3. При взрывах в насыщенных водой грунтах и в воде значения коэффициента Кс необходимо увеличить еще в 1,5 – 2 раза.

90

Таблица 2.3

Радиусы сейсмичности опасных зон Грунты в основаниях охраняемых сооружений Характеристика

Слабые грунты

Глинистые, щебенистые грунты Скальные грунты

Наименование Водонасыщенные (плывуны и торфяные) Насыпные и почвенные Глинистые Песчаные Галечниковые и щебенистые Скальные породы нарушенные Скальные породы плотные

Значение коэффициента Kс

М асса заряда, т 1 10 50 100 200 Радиусы сейсмически опасных зон, м

20

200

430

740

930

1100

15

150

320

550

700

880

9 8

90 80

195 170

330 300

420 370

475 420

7

70

159

260

330

370

5

50

110

185

230

290

3

30

65

110

140

175

При воронках уменьшенного и усиленного выброса необходимо принятые по табл. 2.3 значения rcн умножить на коэффициент α, зависящий от показателя действия взрыва п (отношение радиуса воронки взрыва к линии наименьшего сопротивления). Для воронок нормального выброса n=1; α =1,0 уменьшенного n=0,5; α =1,2 усиленного n=2–3; α =0,8–0,7

В общем случае величина радиуса сейсмически опасной зоны при взрывах rcн = α K c 3 q . При массовых взрывных работах расстояние промышленной площадки от места взрывов должно определяться, исходя из следующих условий. 1. Люди, находящиеся на промышленной площадке, не должны подвергаться опасности вследствие разлета обломков взрываемых пород. 2. Здания и сооружения должны быть расположены за пределами сейсмически опасной зоны. Поскольку радиус опасной по разлету обломков взрываемой породы зоны применяется в пределах 200—400 м, а нормальные радиусы сейсмически безопасных зон в большинстве случаев менее 400 м, создается впечатление, что отнесение промышленной площадки за пределы опасной по поражению зоны обеспечивает и сейсмическую безопасность зданий и сооружений. Практические наблюдения показали, что вследствие многократной повторяемости взрывов в зданиях и сооружениях, расположенных вне пределов радиуса сейсмически опасной зоны, часто наблюдаются много91

численные признаки разрушительного воздействия взрывов в виде образования трещин в с тенах, раскрытия швов в перекрытиях, полах, перегородках и др. Эти явления, часто незаметные при первых взрывах, проявляютс я при повторении и усилении последних и могут быть ясно выражены при дальнейшем продолжении и развитии взрывных работ. При осуществлении в подобных случаях комплекса мероприятий для защиты зданий и сооружений от действия сейсмических колебаний силой примерно в семь баллов разрушительное воздействие взрывов обычно не проявляется. Распространение сейсмических явлений при систематически повторяющихся взрывах за пределы радиуса сейсмически опасной зоны (определенного при одиночных взрывах) объясняется следующим. По данным практики взрывных работ при систематически повторяющихся взрывах скорости колебаний сооружений следует уменьшать до 2 – 3 см/с . В отдельных случаях, при небольших сроках эксплуатации и возможности допущения появления незначительных трещин и осыпания штукатурки, значения скорости колебаний могут составлять 4 – 6 см/с . Согласно исследованиям М. А. Садовского, уменьшение скоростей колебаний до 4 – 6 см/с обеспечивается удалением зданий от места производства взрыва приблизительно в 1,4 – 2 раза в сравнении с определенными по формуле радиусами сейсмически опасных зон (rc). Дальнейшее уменьшение скоростей колебаний до 2 – 3 см/с достигается увеличением расстояний в 2 – 4 раза. Увеличение расстояния между промышленной площадкой или отдельно стоящим зданием и местом производства систематически повторяющихся взрывных работ до утроенного радиуса сейсмически опасной зоны, полученной по формуле для одиночного взрыва, является достаточной гарантией сейсмической надежности зданий и сооружений. Если по каким-либо соображениям отнесение промышленной площадки за пределы, очерченные утроенным радиусом сейсмически опасной зоны, невозможно или нецелесообразно, рекомендуется при проектировании и строительстве сооружений осуществлять комплекс антисейсмических мероприятий, принимаемых для районов с сейсмичностью в семь баллов. В этом случае сейсмическая безопасность зданий будет также обеспечена. Если сооружения размещены в пределах удвоенного радиуса сейсмически опасной зоны, комплекс антисейсмических мероприятий должен быть выполнен особенно внимательно, а все несущие конструкции сооружений рассчитываются на сейсмические нагрузки. В исключительных случаях, когда отдельные здания и сооружения приходится размещать в пределах сейсмически опасной зоны (по расчету для одиночных взрывов), предусматривается осуществление мероприятий, соответс твующих сейсмичности в восемь и более баллов.

92

2.6.3. Охрана сооружений на подрабатываемых участках

В результате выемки полезного ископаемого земная поверхность деформируется. При разработке мощных, особенно крутопадающих, залежей полезных ископаемых системами с обрушением на поверхнос ти образуются провалы, воронки, трещины и др. (рис. 2.26, а, б).

Рис. 2.26. Зоны обрушения и сдвижения поверхности: а—разрез вкрест простирания рудного месторождения; б—то же, по простиранию; в — разрез вкрест простирания пластового месторождения; г —то же, по простиранию; 1 – зона сдвижения; 2 — зона обрушения; 3 — провалы, воронки; 4 — трещины; 5 – мульда сдвижения; 6 — поверхность обрушения; 7 — поверхность сдвижения; 8 — полезное ископаемое

При разработке пологопадающих пластов полезного ископаемого, имеющих небольшую мощнос ть, а также при достаточно глубоком залегании пластов образуются мульды сдвижения (рис. 2.26, в, г). Земная поверхность в пределах мульды искривляется, подвергается вертикальным осадкам, горизонтальным деформациям. Границы зон и мульд сдвижения устанавливаются правилами охраны сооружений. Для рудных месторождений при коэффициенте крепос ти коренных пород висячего бока по шкале М. М. Протодьяконова в пределах от 1 (глины) до 4 (песчаник некрепкий) значения угла β (рис. 2.26, а, б)

93

принимаются равными 45°, угла δ – 75°, угол γ часто соответс твует углу падения подстилающих пород лежачего бока. Для довольно крепких пород висячего бока (f >5 – 6) – песчанистых сланцев, песчаников железных руд – угол β' принимается равным 45 – 55°, а при ограниченной длине залежи по простиранию на верхних горизонтах (70 – 350 м) 60 – 70°, угол δ' = 85°, а угол γ' также соответс твует углу падения подстилающих пород лежачего бока. Углы обрушения и сдвижения в наносах и в известняках принимаются равными 50°. Пользуясь указанными углами и руководствуясь другими маркшейдерскими данными, определяют границы зон сдвижения и обрушения и производят пос троение предохранительных (охранных) целиков, в пределах которых разработка месторождений не производится. Охранные целики строятся так, чтобы здания и сооружения, подлежащие охране, не могли попас ть в зону обрушения. Вследствие недостаточной изученности физико-механических свойств горных пород, влияющих на величину углов сдвижения, при построении целиков принимают некоторый запас и целики строят не по контуру промышленной площадки, а с некоторым отступлением от него на ширину предохранительной бермы, равную расстоянию от здания или сооружения до границы зоны сдвижения. Ширина предохранительной бермы для стволов шахт, копров, надшахтных зданий и зданий подъёма должны быть не менее 20 м, а для небольших вспомогательных зданий – 10 м. Данные, необходимые для построения целиков, принимаются по правилам охраны зданий и сооружений, разработанным для всех горнорудных и угольных бассейнов с учетом местных горногеологических условий. Многочисленными наблюдениями за сдвижением поверхнос ти, произведенными при разработке сравнительно глубоко залегающих пластов небольшой мощности в угольных бассейнах, установлены (рис. 2.26, в, г) следующие углы сдвижения. В наносах углы β, γ, δ (при отсутс твии обводненности и плывунов) равны в среднем 50° (изменяются от 45 до 60°). В зависимости от физико-механических свойств пород углы сдвижения в коренных породах составляют 55 – 85° при падении плас тов 0 – 5°; при угле падения пластов 30° углы δ колеблются в тех же пределах, углы β — от 50 до 70°, а углы γ имеют значения от 70 до 90°. При отсутствии закладки выработанного прос транс тва величина осадки поверхности составляет 40 – 60% от мощности пласта. Следует отметить, что на величину осадки оказывает влияние большое количество различных факторов, главными из которых являются: мощность залежи полезного ископаемого, глубина ее залегания, угол падения, свойства пород, применяемые системы разработки и пр. Подработка зданий и сооружений обычно приводит если не к полному разрушению их, то, во всяком случае, к значительным деформациям. Например, подработанное одноэтажное каменное здание длиной 35 м при осадке поверхности 0,2 – 1,4 м получило очень серьезные повреждения: в 94

продольных стенах возник ряд трещин с наибольшим раскрытием швов в верхней части до 600 мм. Важнейшие конструктивные мероприятия по защите сооружений, установленные в соответс твии с имеющимся в настоящее время опытом подработки жилых и отчасти производственных зданий, сводятся к следующему. Здания и сооружения должны быть разделены по длине на отдельные блоки деформационными швами шириной 60 мм. Расстояние между швами устанавливается на основании расчетов и для одноэтажных зданий с кирпичными с тенами в ряде случаев назначается в пределах 15 – 25 м, а для каркасных зданий и сооружений – до 40 м; расстояние между швами может быть увеличено с увеличением жесткости с тен в их плоскости, с увеличением несущей способности грунтов и с уменьшением нагрузок и веса конструкций. В пределах между швами основные несущие конструкции блоков должны быть выполнены в виде прос транс твенно жестких коробок, жестких каркасов с диафрагмами и пр. Единого метода расчета конструкций подрабатываемых зданий и сооружений пока не существует. Одно из наиболее простых изложений данного вопроса приведено ниже. Подрабатываемые сооружения рассматриваются как балки на двух опорах или как консольные балки. Если рассмотреть этот случай, то силовые воздействия при подработке сооружений сводятся к следующему. При осадке поверхнос ти на учас тке 1 – 2 длины сооружения среднее давление в плоскости основания, составлявшее до осадки величину σ0 в пределах этого участка, практически снижается до нуля (рис. 2.27).

Рис. 2.27. Давление в основании подрабатываемого сооружения

95

Одновременно величина средних давлений в плоскости основания на участке 2 – 3 существенно изменяется и достигает в точке 2 максимального значения σ1 отвечающего пределу, за которым следует прорезание грунта под подошвой фундамента и некоторый наклон сооружения. Последнее соответс твует уменьшению консоли l1 и величины давления в точке 2. Задаваясь значением максимального давления σ1 находят величину консоли l1 и наибольшее значение изгибающего момента М2 исходя из величины которого можно судить о жесткости и прочнос ти сооружения и допустимой длине блока l. Если величина М2 чрезмерно велика, следует увеличить число деформационных швов, сократив тем самым длину блока l, консоль l1 и соответственно величину изгибающего момента. При расчетах следует учитывать предельные величины консольных свесов фундаментов l1 при подработке зданий, которые по данным практики дос тигают 15 – 20% от длины блока. При расчете каркасных систем сооружений и зданий наиболее целесообразно рассматривать непосредственно деформации систем, возникающие вследствие влияния горизонтальных деформаций поверхности при подработке и отдельно при влиянии неравномерных осадок основания (кривизны поверхности при подработке). Горизонтальные деформации сжатия или рас тяжения основания сооружения соответс твуют перемещению опор с тоек каркаса на величину Δг, равную произведению 0,8 εlцт. Здесь ε – относительные горизонтальные деформации сжатия или растяжения; lцт — расстояния от центра тяжести системы до стойки; 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение интенсивности ε. Для рамы с пролетом L (рис. 2.28) lцт= 0,5 L.

Рис. 2.28. Схема к расчету деформаций каркаса здания

96

Кривизна поверхнос ти при подработке ведет к повороту свободно стоящих стоек с горизонтальными перемещениями их вершин (при отсутствии ригеля рамы) на величины ΔА и ΔВ. Разность перемещений вершин стоек ΔП = ΔВ – ΔА = LH/R, где R – радиус кривизны поверхности при подработке. Вычисленные перемещения позволяют непосредственно определить усилия, возникающие при подработке в стержнях и узлах каркасных сооружений различных систем. Сохранность и эксплуатационные качества зданий и сооружений, попадающих в зону подработки, обеспечиваются следующим комплексом мероприятий: – наиболее целесообразным размещением зданий и сооружений относительно мульды сдвижения; – выбором систем разработки, обеспечивающих минимальные деформации земной поверхности; – применением специальных конструктивных и с троительных мероприятий. Считается целесообразным ориентировать сетку улиц по прос тиранию, напорные трубопроводы рекомендуется трассировать вкрест простирания пластов, а самотечные – по простиранию. Из второй группы мероприятий наиболее радикальным является разработка мес торождений с закладкой выработанного пространства, однако применение закладки должно быть обосновано экономически. Для охраны площадей под сооружениями оставляют охранные целики, однако это связано с консервированием запасов полезного ископаемого в целиках. Более широкие возможности строительства на подрабатываемых площадях создает применение специальных планировочных и конструктивных решений, рассчитанных на неравномерную осадку и на восприятие дополнительных усилий, возникающих при этом. Одним из средств уменьшения опасных напряжений при неравномерной осадке является разделение зданий и сооружений на части деформационными швами, которые должны разделять смежные отсеки зданий по всей высоте, включая фундаменты и кровлю. Производственные многоэтажные здания рекомендуется проектировать с жесткой конструктивной схемой, для одноэтажных каркасных зданий можно применять податливую схему. Если здание проектируется по податливой схеме, то следует понизить жесткость на изгиб и сдвиг в вертикальной плоскости путем: – применения пластифицированных рас творов для кладки стен; – устройства зазоров над перегородками и дверными проемами; – отделения фундамента от вышележащей конструкции швом скольжения и т. п. 97

Глава 3. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ЗДАНИЯ

3.1.Здания производственного назначения 3.1.1. Технологические надшахтные комплексы

Комплексные производственные здания — блоки на поверхности предприятия образуются из примыкающих одна к другой по длине секций определенного технологического назначения; основой взаимного размещения секций в блоке является их функциональная связь в технологическом процессе производства. При выборе надшахтного комплекса главного угольного ствола необходимо учитывать: – месторасположение ствола (центральное, центрально – отнесенное, отнесенное, фланговое, центрально – фланговое); – тип ствола (вертикальный, наклонный, горизонтальный, крутонаклонный); – способ использования ствола по вентиляции (нейтральный, выдача исходящего воздуха, подача свежего воздуха при клетевых подъемах); – подъем угля и породы по с тволу (скиповой, клетевой, конвейерный, конвейерными поездами, гидроподъем); – технологическую схему обработки угля; – тип приема и транспортирования породы и ее отвалообразования; – вид транспортирования угля до потребителя; – необходимость и тип аккумуляции угля на шахте; – условия централизации складирования и переработки угля, а также отвалообразования и переработки породы. Наклонные стволы для выдачи угля в большинстве случаев оборудуются ленточными конвейерами. Сечения наклонных стволов зависят от параметров конвейеров и от принятой механизации для их вспомогательного обслуживания и выбираются по типовому ряду сечений. Наиболее простую технологическую схему имеет надшахтный комплекс главного угольного конвейерного ствола при доставке угля потребителю в рядовом виде с помощью магистральных ленточных конвейеров. В этом случае на поверхности шахты у устья наклонного ствола сооружается перегрузочный пункт (рис. 3.1), служащий одновременно и помещением для размещения привода конвейерного подъема. По технологической схеме на поверхнос ти шахты полностью исключаются углепогрузочная шахтная железнодорожная станция и связанные с ней аккумуляторы, углепогрузочные пункты и маневровые устройс тва, стрелочные переводы, а также подъездные железнодорожные пути. Надшахтный комплекс с конвейерным транспортом обеспечивае т максимальную производительность работ, технологический процесс пол-

98

ностью автоматизируется, на обслуживании всего комплекса в смену занято 1 – 2 человека.

Рис. 3.1. Надшахтный комплекс наклонного ствола: 1 – конвейер подъема; 2 – конвейер до потребителя

Вертикальные главные с тволы для выдачи угля и породы в последние десятилетие оборудуются скиповыми подъёмными установками. Подъёмные установки в большинстве случаев двухскиповые, но могут быть и односкиповые с противовесами. При необходимости применения односкиповой подъемной ус тановки с противовесом число машин удваивается, а мощность каждой установки уменьшается в 2 раза. Наибольшее распространение для высокопроизводительных шахт получили многоканатные подъемные установки. В этом случае подъемные машины устанавливаются на башенном копре. В этот копер, как правило, встраиваются приемные бункеры и час тично оборудование для первичной обработки угля. Башенные копры, в основном, железобетонные, имеют высоту от 50 до 150 м в зависимости от типа и числа устанавливаемых машин. Копры имеют, как правило, сечения прямоугольной формы, реже – круглое сечение. Учитывая первостепенную роль добывающей промышленности и перспективы её развития в России несмотря на сложную экономическую ситуацию современного этапа, приведем характерис тики надшахтных комплексов главных угольных стволов крупных угольных предприятий. Надшахтный комплекс главного угольного вертикального ствола с двумя многоканатными двухскиповыми подъемными установками с машинами типа ШЦ-5Х4 и транспортированием угля в железнодорожных полувагонах до ЦОФ и других потребителей (рис. 3.2). Разгрузка скипов предусматривается в специальных камерах разгрузки в стволе. Выдача угля на аккумуляторы и из аккумуляторов на погрузочный пункт осуществляется вертикальными ленточными конвейерами. Очистка горной массы предусматривается в шахте. Применение вертикальных конвейеров позволило осуществить блокировку башенного копра, закрытого аккумулятора и пункта погрузки в один блок, сократить протяженнос ть транспортной цепочки, а также уменьшить высоту башенного копра от 140 до 66 м. 99

Рис. 3.2. Надшахтный комплекс главного угольного ствола: 1 – башенный копер с двумя машинами; 2 – камеры разгрузки; 3 – вертикальный конвейер; 4 – бункер (аккумулятор )

Надшахтный комплекс главного угольного вертикального ствола с двумя двухскиповыми подъемными установками с многоканатными машинами типа ШЦ-5Х4 (рис. 3.3). Комплекс отличается от предыдущего тем, что вместо вертикальных конвейеров приняты крутонаклонные конвейеры с углами наклона до 45°, а также наличием комплекса очистки угля от посторонних предметов и металла. Использование крутонаклонных конвейеров позволяет осуществить блокировку башенного копра с комплексами очис тки, аккумуляции и погрузки угля в вагоны в один блок. Однако по стоимости этот вариант дороже надшахтного комплекса с вертикальными конвейерами. 100

Рис. 3.3. Надшахтный комплекс с крутонаклонными конвейерами: 1 – башенный копер с двумя машинами; 2 – камеры разгрузки скипов; 3 – крутонаклонный конвейер; 4 – бункер (аккумулятор); 5 – комплекс очистки горной массы; 6 – комплекс погрузки

Надшахтный комплекс главного угольного ствола с разгрузкой скипов в копре и передачей угля на аккумуляторы по высотной схеме, с двумя многоканатными подъемными машинами типа ШЦ-5Х4 и подачей угля на пункт погрузки вертикальными конвейерами показан на рис. 3.4. Данная схема обеспечивает блокировку всех комплексов и очистку горной массы от посторонних предметов. Однако из-за большой высоты башенного копра (около 140 м) капитальные затраты по нему на 41% больше, чем по первому комплексу, и на 28% больше, чем по второму. Применение схемы подъема с разгрузкой скипов в специальных камерах у устья ствола позволяет значительно снизить капитальные затраты на возведение копра, в два раза снизить высоту копра и снизить эксплуатационные расходы на один ствол. Такое решение может быть осуществлено только при наличии соответс твующих конвейеров (вертикальных, крутонаклонных), в противном случае сблокированная поверхность не получа-

101

ется, так как уголь нужно поднять конвейером с углами установки до 180 на высоту 60—70 м.

Рис. 3.4. Блок технологического комплекса главного ствола: 3 1 – приемный бункер вместимостью 140 м ; 2 – питатель; 3 – грохот; 4 – дробилка; 5 – магнитный сепаратор; 6 – конвейер; 7 – погрузочные бункера (аккумуляторы)

Схемы с разгрузкой скипов у устья стволов весьма эффективны при передаче угля потребителям конвейерами. В этом случае конвейерная линия подводится в камеры разгрузки. По остальным звеньям, процессам и узлам надшахтные комплексы главных угольных вертикальных стволов одинаковые с надшахтными комплексами главных угольных наклонных стволов. Конструктивное решение типового блока зданий главного ствола предусматривает широкое применение индус триальных, преимущественно сборных железобетонных конструкций для устройства фундаментов, возведения каркаса, покрытий, перекрытий и стен здания. Элементы сборных конструкций унифицированы. Конструктивные решения всех секций базируются на единой сетке колонн 6×6 м. Температурные швы железобетонного каркаса предусматриваются на сдвоенных колоннах. 102

Блок зданий вспомогательного ствола объединяет здания и помещения вспомогательного назначения, технологически связанные с этим стволом. В первый период широкого внедрения в практику шахтного строительства принципа блокировки (конец 50–х – начало 60– х годов XX века) применялась секционная компоновка блока. Блок включал четыре или пять секций: технологического комплекса, ремонтной мастерской и материального склада, калориферной, подъемной машины углубочного подъема, помещений различного подсобного назначения и, при необходимости, компрессорной. Конструктивные решения блока предусматривали широкое применение сборного железобетона как для несущих, так и ограждающих конструкций. В последующем, в связи с ростом производственной мощности строящихся шахт, применением башенных копров, изменением элементов технологии и др., меняется планировка блока, получает развитие павильонный тип зданий с пролетом до 24 м и с шагом колонн до 12 м. Компоновка блока зданий вспомогательного ствола, показанная на рис 3.5, включает башенный копер с клетевым подъемом, надшахтное здание с комплексом обмена вагонеток и платформ, комплекс складов и комплекс подсобных помещений. В блоке предусмотрено транспортирование материалов в контейнерах и пакетах на специальных платформах с полной механизацией и частичной автоматизацией процессов погрузки и перемещения. Платформы, вытолкнутые из клетей, попадают на поворотный круг, который ориентирует их специальным фиксатором на обходной путь. Как только накопится четыре платформы, они доставляются канатными толкателями к месту погрузки. На платформы, расположенные в зоне действия канатных толкателей, кран–балкой производится погрузка контейнеров и пакетов с материалами и оборудованием. Состав из четырех платформ проталкивается к стволу через шлюз и устанавливается на стопоре перед клетью, после чего платформы подаются в клеть. На обмене платформ и вагонеток работают два человека в смену. Комплекс складов включает закрытый склад оборудования и материалов, открытую эстакаду, автоматизированный материальный склад, склад противопожарных материалов. В складе имеется железнодорожный въезд и выезды для автомобилей. Разгрузка оборудования производится мостовым краном грузоподъемностью 20 т, разгрузка и погрузка материалов – пятитонными кранами. Склад мелкого оборудования и ценных материалов оснащен автоматизированными кранами – штабелерами, которые производят погрузку контейнеров на стеллажи и выдачу контейнеров с них без присутствия людей, так как они имеют программные управления. На складе сыпучих материалов разгрузка цемента в силосы склада производится пневмотранспортом, подача цемента и сыпучих к стволу – в контейнерах автопогрузчиками.

103

Рис. 3.5. Блок зданий вспомогательного ствола: 1 – участок централизованного ремонта и материальный склад; 2 – сливной пункт; 3 – аккумуляторная; 4 – склад противопожарных материалов; 5 – проборазделочная; 6 – электроподстанция; 7 – здание клетевого ствола; 8 – склад оборудования; 9 – склад крепи; 10 – склад рельсов и балок; 11 – склад железобетонных конструкций; 12 – участок загрузки контейнеров

Развитие принципа блокировки зданий и сооружений было направлено на решение следующих задач: уменьшение территории промышленных площадок и удельного объема зданий, сокращение протяженности межузловых коммуникаций и создание архитектурной выразительности поверхности горных предприятий, а в конечном итоге сокращение общего срока их строительс тва. Вмес те с тем, практика строительс тва и эксплуатации крупных блоков зданий и сооружений обнаружила существенные недостатки подобных проектных решений. Блоки главных и вспомогательных стволов, особенно при многоканатном подъеме, отличаются сложностью объемнопланировочных и конструктивных решений. В процессе эксплуатации таких зданий выявились избыточные объемы отдельных помещений и обна104

ружились неудобства с ремонтом и заменой оборудования в технологической секции. Но главное заключается в том, что усложняется механизация и организация строительс тва, затрудняется использование надшахтных зданий на период проходческих работ и возможность ввода в эксплуатацию блока очередями. Все это не сокращает, а в действительности увеличивает сроки строительства горного предприятия. При проектировании угольных шахт рекомендуется рациональная блокировка технологических комплексов главного и вспомогательного стволов с разъединением зданий и сооружений, имеющих разные категории производств по взрыво– и пожароопасности. Рекомендуется также проходка шахтного ствола и одновременное строительс тво копра с последующей его надвижкой на устье ствола или использование постоянного копра при проходке. В этом случае становится нецелесообразным проектирование крупных блоков главных и вспомогательных стволов. В новых проектных решениях угольных шахт эти блоки включают только надшахтные копры и секции для технологического обслуживания и называются соответственно технологическими комплексами главных и вспомогательных стволов, они же осуществляют функции надшахтных зданий на современных шахтах. В зависимости от производственной мощнос ти шахты типовые решения комплексов имеют длину от 72 до 120 м (шаг колонн 12 м) при ширине 48 м. 3.1.2. Здания подъемных машин

3дания для установки шахтных подъемных машин сооружают в виде отдельного объекта поверхности или в качес тве секций включают в блок зданий главного и вспомогательного стволов. Каждое здание (секция) предназначается для установки одной или двух машин. Расположение секций в блоке зданий по отношению к шахтному стволу определяется схемой подъема, которая связывает положение оси барабана подъемной машины с положением оси подъема и копровых шкивов. Следует учитывать, что между секцией подъемных машин и стволом шахты находятся укосины копра, располагаемые со стороны подъема. Фундаменты укосины и фундаменты здания подъемной машины разделяют зазорами с тем, чтобы вибрация фундаментов укосины не передавалась на конструкции здания. Размеры зданий (секции) в плане и по высоте зависят от диаметра барабана подъемной машины. Для машин средней и большой мощности (диаметр барабана более 3 м) в здании устраивают подвальное помещение, в котором устанавливают электромеханическое оборудование питания и управления машиной. Подвальное помещение освещается естественным светом через оконные проемы с приямками (рис. 3.6). 105

Рис. 3.6. Здание подъемных машин для угольных шахт

В машинном зале размещаются подъемная машина и электропривод, располагаемый справа от барабана, если смотреть от машины на копер ствола. Для монтажа машины в здании предусматривается мостовой кран. В зависимости от веса узлов и деталей машины применяют краны ручные грузоподъемностью 5 – 15 т и электрические грузоподъемнос тью до 50 т. Ось барабана подъемной машины находится несколько выше уровня земли в пределах 0,5 – 1,5 м. Общая высота здания H0 слагается из глубины подвала h1 , расстояния от пола машинного зала до уровня головки рельса подкранового пути h2 , расстояния от головки рельса до верхнего пояса мостового крана (высоты крана) h3 и зазора между краном и нижним поясом строительной фермы h4 , т. е.

H0 = h1 + h2 + h3 + h4 . 106

Глубина подвала зависит от диаметра барабана подъемной машины. Для подъемных машин средних размеров глубина h1 составляет 3,5 м, для крупных машин доходит до 4 – 4,5 м. Высота здания от пола до подкрановой балки принимается 5 – 7 м. Высота крана h3 принимается по фактическим данным, зазор h4 – не менее 100 мм. Подкрановые балки располагаются параллельно оси подъема. Отметка пола машинного зала принимается с превышением на 0,8 – 1,2 м над уровнем земли, если грунты благоприятны для строительс тва глубокого подвала. Если уровень грунтовых вод высок, пол машинного зала поднимают выше уровня земли так, чтобы пол подвала пришелся выше зеркала грунтовых вод. Окна устраиваются только в боковых стенах здания, параллельных оси подъема. Отношение площади окон к площади пола 1/7 – 1/8. В стене, обращенной к копру, окна не устраивают; предусматривают лишь проемы для подъемных канатов и в противоположной стене – монтажный проем, размеры которого определяются габаритами одной половины барабана, как наиболее громоздкой части машины. Имеется несколько вариантов типовых секций подъемных машин, которые отличаются размерами в плане и высотой помещение. Здание, предназначенное для установки двух подъемных машин, представлено на рис. 3.6. Конструктивные решения зданий принимаются с учетом максимального использования сборного железобетона. Фундаменты под стены монтируют из железобетонных блоков; фундаменты под колонны — сборные, стаканного типа. Стены подвала — из сплошных бетонных блоков с гидроизоляцией с наружной с тороны. Колонны — сборные железобетонные. Для стен здания применяют панели или легкобетонные блоки. Несущие конструкции покрытия — сборные железобетонные предварительно напряженные балки блочного типа с облегченной стенкой или фермы, плиты покрытий — сборные, крупнопанельные, ребрис того типа. Кровля — рубероидная. Для обеспечения прос транс твенной жесткости здания в горизонтальные швы и пазы в углах здания укладывают сетки, связывающие продольные и поперечные стены, а для связи стен с каркасом и перекрытием — стальные анкеры. Перекрытие над подвалом выполняется из монолитного железобетона по сборным железобетонным балкам. Расчетная нагрузка на участках, загружаемых в период монтажа и демонтажа оборудованием, обусловливается весом наиболее тяжелых деталей. Все перекрытие рассчитывают на временную нагрузку не менее 10 кН/м2 . Полы в машинном зале покрывают керамической плиткой на цементном рас творе. В подвале устраивают асфальтовые или бетонные полы. Наружные лестницы монтируют из сбор107

ных железобетонных элементов; лестницы в подвале — металлические. Оконные переплеты и двери — деревянные. Отметка заложения фундамента машины должна быть ниже отметки подошвы фундамента здания. Марка бетона фундамента 100 – 150. Для обеспечения монолитности фундаментного массива предусматривается армирование сетками подошвы фундамента и верхней зоны опорных плит. Вокруг анкерных болтов устанавливают вертикальную стержневую арматуру. 3.1.3. Комплексы обогатительных фабрик

Обогатительные фабрики – это промышленные предприятия, предназначенные для обработки полезных ископаемых с целью выделения из них товарной продукции с повышенным содержанием полезных минералов, а также с целью доведения до нужной кондиции по крупности и содержанию вредных примесей. Индивидуальная (ОФ) или групповая (ГОФ) углеобогатительные фабрики, предназначенные для обогащения углей одной или группы шахт, располагаются обычно на промышленной площадке этой шахты или самой мощной из данной группы шахт, которые она обслуживает, и входят в состав ее наземного комплекса. В том случае, когда фабрика не связана территориально ни с одной из обслуживаемых шахт, она называется центральной (ЦОФ). При выборе места расположения углеобогатительной фабрики определяющими являются минимальные транспортные расходы на доставку рядовых углей с шахт и готовой продукции потребителю. Немаловажными являются также условия размещения отвалов, хвостохранилищ и другие факторы, обусловливаемые требованиями охраны природы. В нас тоящее время ориентируются на с троительство крупных углеобогатительных фабрик – до нескольких млн. т/год, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели по сравнению с действующими фабриками меньшей мощности. Фабрики проектируются, как правило, двухсекционными с производительностью каждой секции 600 – 1000 т/ч. Технологический процесс обогащения углей весьма сложен, состоит из многих операций и в значительной степени зависит от последующего назначения углей и требуемой глубины обогащения. В этой связи различают углеобогатительные фабрики для коксующихся углей, предел обогащения которых составляет 0 – 5 мм по крупности, и для энергетических углей, которые обогащают классы угля по крупности 6 – 13 и 13 – 25 мм. Принципиальная технологическая схема обогащения углей выглядит следующим образом. Первым этапом является грохочение угля для отделения мелких фракций и сокращения количества материала, поступающего на второй этап – дробление. Дроблению подвергается небольшая масса уг-

108

ля, имеющая крупность более 300 (200) мм. Далее производится мокрое грохочение угля для его классификации по крупнос ти, поскольку схемы последующего обогащения различны для углей крупнос тью 300 (200) – 13 мм и 13 – 0 мм. Крупный класс угля поступает на обогащение в суспензионные сепараторы, а мелкий – на отсадочные машины. Оба метода обогащения являются гравитационными. Обогащение в суспензиях производится в сепараторах с поступательным или вращательным движением суспензии, при котором происходит разделение на куски породы и угля в силу их разного удельного веса. Этот процесс обогащения является наиболее эффективным, особенно для каменных углей крупных классов, и завершается отмывкой суспензии, после чего готовый концентрат, отделенный от хвостов, классифицируется с помощью грохотов на классы по крупности 100 – 50, 50 – 25 и 25 – 13 мм. Гидравлическую отсадку применяют обычно для коксующихся углей крупностью до 13 мм или при небольшом количестве крупных классов (без их сепарации). Этот способ обогащения основан на разделении породы и угля по удельному весу при их движении в пульсирующей струе воды. Пульсация, при которой происходит расслоение составляющих, создается колеблющимися решетками отсадочной машины. Поскольку нижний предел обогащения таким методом 0,3 – 0,5 мм, концентрат крупностью более 0,5 мм обезвоживается в фильтрующих ценрифугах, а шламы (только коксующихся углей) после сгущения в цилиндрических или радиальных сгустителях поступают на вторичное обогащение с помощью флотации. Флотационный процесс получил широкое применение при обогащении коксующихся углей, особенно в связи с механизацией горных работ и увеличением количества мелочи в рядовых углях (до 20 – 30%). В его основе лежит различие в смачиваемости угля и породы. Процесс осуществляется в перемешиваемой флотационной пульпе – смеси воды и минералов, в которую вводят специальные пенообразователи – флотационные реагенты и пузырьки воздуха. Частицы угля, плохо смачиваемые водой (гидрофобные), прилипают к ним и всплывают на поверхность, откуда слой минерализованной пены – концентрата удаляется самотеком или скребками. Пустая гидрофильная порода, оставшись в пульпе, образует отходы – так называемые хвосты. Флотация является наиболее универсальным методом обогащения, дающим весьма высокое извлечение ценных минералов в концентрат. Процесс обогащения завершается обезвоживанием концентратов с помощью осадительных центрифуг или вакуумфильтров и термической сушкой в барабанных газовых сушилках. Флотационные хвосты подвергаются сгущению в цилиндрических сгустителях, а затем перекачиваются в хвостохранилища. Таковы вкратце основные схемы обогащения углей на обогатительных фабриках. Современная углеобогатительная фабрика (ОФ) включает значительное число производственных и вспомогательных цехов и служб. В об109

щем случае состав зданий и сооружений ОФ следующий: дробильносортировочное отделение; главный корпус; сушильный корпус; фильтр – прессовое отделение; погрузочно-складской комплекс; вспомогательные здания и сооружения. Дробильно-сортировочное отделение ОФ (рис. 3.7), в котором осуществляется выборка посторонних предметов и негабаритных кусков породы из горной массы, ее грохочение и дробление, размещается в отдельном здании. Основное технологическое оборудование здания обеспечивае т прием и обработку выдаваемой горной массы угольных шахт производственной мощностью до 1,8 млн т/год.

Рис. 3.7. Унифицированное проектное решение дробильно-сортировочного отделения обогатительной фабрики (ОФ): 1, 2, 4, 6, 7 – ленточные конвейеры с шириной ленты 1200 мм; 3 – грохот цилиндрический ГЦЛЗ – 1; 5 – дробилка ДД36

110

Здание однопролетное трехэтажное с высотой этажей 3,6 и 9,6 м. Основными несущими конструкциями здания являются металлические колонны, располагаемые с шагом 6 м и опирающиеся на монолитные железобетонные фундаменты. Несущие конструкции покрытия – металлические балки, перекрытия – монолитная железобетонная плита. Стены возводятся из с теновых трехслойных панелей с обшивками из стальных профилированных лис тов. Перегородки – стальные трехслойные с обшивкой из стальных профилированных листов. Здание оборудовано ручным мостовым двухбалочным краном грузоподъемностью 12,5 т. В главном корпусе ОФ размещается оборудование для основных процессов обогащения, отличительной особеннос тью которых является многоярусное расположение оборудования для перемещения горной массы от аппарата к аппарату в основном самотеком под действием сил тяжес ти. Вертикальный характер технологического процесса обусловливает наличие четырех основных типов объемно-планировочных решений главных корпусов ОФ: – многоэтажные каркасные здания; – зально–многоэтажные каркасные здания; – здания павильонного типа; – здания антресольно–павильонного типа. Многоэтажные каркасные здания ввиду небольшой сетки колонн и сложности монтажа и демонтажа технологического оборудования, требующего частого ремонта, не обеспечивают рациональной планировки. Зально–многоэтажные каркасные здания получили более широкое распространение. Укрупненная сетка колонн на верхних этажах позволяет расположить машинные залы, оборудованные мостовыми кранами, что улучшает обслуживание основных агрегатов и условия труда. Стремление повысить приспосабливаемость зданий к изменениям технологического процесса привело к применению главных корпусов павильонного типа – многопролетных одноэтажных зданий большой высоты и с большими пролетами. Оборудование в таких зданиях размещается на перекрытиях многоэтажных встроенных сборных этажерок, конструктивно не связанных с основным несущим каркасом зданий. К сожалению, совершенствование компоновочных решений в этом направлении не сопровождалось совершенствованием решений конструктивных. Большая высота зданий потребовала применения железобетонных двухветвевых колонн большого веса и размера поперечного сечения. Использование для встроенных этажерок типовых сборных железобетонных конс трукций многоэтажных промышленных зданий не привело к инвентарному, сборноразборному характеру этажерок. Дальнейшее совершенствование объемно–планировочных решений главных корпусов связано с созданием антресольно–павильонного типа, в котором дорогостоящие двухветвевые колонны по всему периметру глав111

ного корпуса заменены однопролетными многоярусными рамами, позволяющими устраивать на них антресольные этажи для вспомогательных помещений и оборудования, не нуждающегося в обслуживании мостовым краном. В конструктивном отношении главные корпуса ОФ решаются аналогично многоэтажным промышленным зданиям межотраслевого применения. В поперечном направлении зально–многоэтажные и антресольно– павильонные здания, а также встроенные этажерки павильонных зданий имеют основные несущие конструкции в виде жестких рам из стали или сборного железобетона. В продольном направлении эти рамы связаны дисками перекрытий из железобетонного настила. На рис. 3.8 показан продольный разрез здания главного корпуса ОФ, а на рис. 3.9 – поперечные разрезы. Блок – секция включает помещения для технологического оборудования, цилиндроконических сгустителей, складов магнетита и коагулянта, электроподстанций, электропунктов и вентиляционных камер. Для монтажа и демонтажа оборудования установлены два мостовых электрических крана грузоподъемностью 20/5 т.

Рис. 3.8. Продольный разрез главного корпуса ОФ из унифицированной блок–секции: 1 – грохот ГИСЛ-82 (4шт.); 2 – сепаратор СКВ-32 (2шт.); 3 – грохот ГИСЛ-72 (4шт.); 2 4 – центрифуга ФВШ-950 (4 шт.); 5 – фильтр-пресс площадью 600 м (4 шт.); 6 – сгустительный конус С–10 (2 шт.)

По своему объемно–планировочному решению блок–секция представляет зально–многоэтажное здание, имеющее три этажа. Высота основных этажей принята: первого и второго этажей по 6 м; третьего этажа – 19,8 м. Шаг колонн: крайних – 6 х 6 м; средних 12 х 6 м. Фундаменты в зависимости от условий строительс тва принимаются: свайные со сборными или монолитными рос тверками; сборные железобе112

тонные с толбчатого типа; унифицированные монолитные железобетонные столбчатого типа; монолитные железобетонные ленточные; монолитные железобетонные в виде плиты.

Рис. 3.9. Поперечные разрезы главного корпуса ОФ из унифицированной блок–секции

Каркас здания – с тальной с использованием профилей из углеродистой стали ВСтЗКп2. Покрытие выполняется в следующих вариантах: из сборных железобетонных крупноразмерных плит; из металлических кровельных панелей с эффективным утеплителем; из стального профилированного нас тила с эффективным утеплителем послойной сборки. Перекры113

тия – сборные железобетонные плоские плиты, которые в мес тах ус тановки тяжелого технологического оборудования, создающего динамические нагрузки, и прохода коммуникаций заменяются монолитной железобетонной плитой по с тальным балкам. Стеновое ограждение проектируется в следующих вариантах: сборные легкобетонные панели; трехслойные металлические панели типа «сэндвич»; металлические стены послойной сборки с эффективным утеплителем. Внутренние перегородки выполняют из сборного железобетона. Унифицированные блок–секции позволяют проектировать главные корпуса ОФ для различных углей производственной мощностью от 3 до 24 млн т/год с вводом в эксплуатацию по секциям. При этом стоимость 1м3 здания уменьшается с увеличением числа блок–секций. После главных корпусов наиболее крупными объектами ОФ являются сушильные корпуса ОФ, в которых размещается оборудование для термической обработки концентрата после процессов мокрого обогащения с помощью различного типа сушилок, из которых наиболее распространены барабанные газовые (рис. 3.10). В этом случае в состав сушильного агрегата входят бункеры для сушимого материала и топлива, топка, сушильный барабан, дутьевой вентилятор и дымосос, а также оборудование для газоочистки (мультициклоны и мокрые пылеуловители) и удаления шламов. Кроме барабанных сушилок, применяют сушильные аппараты кипящего слоя. Сушильные корпуса ОФ обычно компонуются из трех многоэтажных блоков, в которых располагаются топочное отделение (топочный агрегат с системой шлакозолоудаления и галереями подачи концентрата и топлива), далее сушильное отделение и отделение разгрузочных камер и системы газоочистки. Применение сушильных агрегатов кипящего слоя сокращает строительный объем здания. Фильтр – прессовое отделение ОФ целесообразно размещать в отдельном здании. По объемно – планировочным решениям здания фильтрпрессовых отделений относятся к зально–многоэтажному типу. На рис. 3.11 показан вертикальный разрез фильтр – прессового отделения. В здании размещены помещения для технологического оборудования, электроподстанция (1), сборник отходов флотации (3), склад коагулянта (2), операторная (4), компрессорная и др. Основные строительные конструкции решены следующим образом. Фундаменты применяются в зависимости от местных условий: свайные со сборными или монолитными ростверками; сборные железобетонные столбчатого типа; унифицированные монолитные железобетонные столбчатого типа. Основные элементы каркаса – колонны, балки, фермы – с тальные; покрытие выполняется из сборных железобетонных комплексных плит по стальным балкам, фермам. 114

Рис. 3.10. Вертикальный разрез сушильного корпуса ОФ: 2 1 – сушильный аппарат кипящего слоя с площадью решетки 12 м ; 2 – топка с чешуйчатой цепной решеткой обратного хода ТЧЗМ 2, 7–8,0; 3 – шибер сушильного аппарата с приводом ПЧ–2У; 4 – шибер растопочной трубы с приводом ПЧ–2У; 5 – вентилятор первичного дутья ВДН-15; 6 – вентилятор вторичного дутья ВДН–15; 7 – вентилятор острого дутья ВВД–8; 8 – агрегат для гашения и транспортировки шлака АГТШ; 9 – пылеуловитель батарейный циклонный ПБЦ–100; 10 – аппарат мокрого пылеулавливания М ПР–100; 11 – дымосос (вентилятор мельничный) ВМ –20А; 12 – конвейер подвижной распределительный для концентрата; 13 – питатель скребковый ПСБ-35; 14–питатель скребковый герметизирующий ПСГ–300; 15 – разгрузочная камера

115

Перекрытия – из плоских сборных железобетонных плит по стальным балкам, в местах ус тановки тяжелого оборудования и прохода трубопроводов и кабелей – из монолитного железобетона. Стеновое ограждение при высокой влажнос ти помещений (до 60%) принимается из сборных керамзитовых панелей серийного производства; стены также могут выполняться из профилированных лис тов послойной сборки. Перегородки возводят из сборного железобетона.

Рис. 3.11. Разрез фильтр – прессового отделения ОФ 1 – электроподстанция; 2 – склад коагулянта; 3 – сборник отходов флотации; 4 – операторная

Центральная углеобогатительная фабрика (ЦОФ) располагается на обособленной промплощадке и ее технологический комплекс включает две группы зданий или цехов: производственные и вспомогательные. В первую группу входят сооружения по приему угля, его подготовке (дробильно-сортировочный цех), обогатительные цехи, сооружения шламового хозяйства, погрузочно-складской комплекс и сооружения породных отвалов. Во вторую группу входят ремонтно-механические мастерские, АБК и др.

116

Углеприемные сооружения представляют собой, как правило, подземные бункеры, приспособленные для разгрузки в них железнодорожных вагонов. Дробильно–сортировочные операции и различные операции обогащения осуществляются в многоэтажных зданиях, строительный объем которых дос тигает значительной величины-до 100 тыс м3 и более. Сооружения шламового хозяйства состоят из отстойников–сгустителей. Технология обогащения железных руд в корне отличается от технологии углеобогатительных фабрик, это накладывает отпечаток на здания и сооружения в части планировки, строительных объемов, конструкций. Обогатительные фабрики, входящие в состав горно-обогатительных комбинатов (ГОКов), получают руду, как правило, из карьеров с максимальной крупнос тью куска до 1200 мм, коэффициент крепос ти руды доходит до 20. По условиям измельчение руды должно быть доведено до очень мелкой фракции – 0,074 мм. Для получения такого материала применяется многоступенчатая система дробления, грохочения и измельчения. Учитывая значительную производственную мощнос ть ГОКов (15 – 20 млн т/год), фабрики строятся многосекционными и отличаются большими строительными объемами. Комплекс зданий и сооружений собственно обогатительной фабрики обычно состоит из следующих основных звеньев: отделения приема руды; корпуса крупного дробления руды; дозировочно-аккумулирующих бункеров; корпусов среднего и мелкого дробления, измельчения, обогащения, обезвоживания, сушки; складов продукции. Объемно-планировочные решения зданий и сооружений отличаютс я от таковых для углеобогатительных фабрик. Так, например, цех крупного дробления размещается в основном в подземном сооружении – колодце диаметром 20–40 м и глубиной 30–40 м. Наземная час ть цеха представляе т собой одноэтажное здание, оборудованное мос товым краном. Цех мелкого и среднего дробления размещается, как правило, в здании павильонного типа. Обогащение руды осуществляется в главном корпусе, который относится к наиболее крупным и более сложным по планировке с троительным объектам. Для примера (рис. 3.12) приведен поперечный разрез главного корпуса обогатительной фабрики магнетитовых кварцитов. При ширине 78,5 м здание включает три пролета: один для бункеров, второй – для размещения мельниц, третий – для оборудования магнитной сепарации и фильтрации. Конструктивное решение здания основано на широком использовании стальных конструкций, а также сборного и монолитного железобетона. Фабрики окомкования руд предс тавляют собой крупный комплекс цехов и отделений, объединенных в единый блок, что обусловлено сложностью технологического процесса получения окатышей.

117

Рис. 3.12. Поперечный разрез главного корпуса обогатительной фабрики магнетитовых кварцитов

3.1.4. Брикетные фабрики

Брикетные фабрики включают технологическое оборудование для брикетирования углей с целью превращения малоценных мелкокусковых и пылевидных углей в высокосортное топливо в виде достаточно прочных кусков правильной формы. Брикетирование производится без добавки связующих веществ или же с добавкой нефтяного битума. Без добавки битума брикетируют торф и молодые бурые угли, при этом давление при формовании брикетов превышает 80 МПа. При брикетировании штыба каменных углей, а также старых (твердых) бурых углей добавляют связующий материал при давлении от 15 до 20 МПа. Брикетирование преимущес твенно распространено на буроугольных предприятиях. Требования к буроугольным брикетам следующие: зольность должна находиться в пределах 20–29%, влажность 15–21 %, механическая прочнос ть на сжатие для энергетических брикетов составляет 8–9 МПа, а для брикетов, идущих на коксование, – не менее 20 МПа. Процесс брикетирования углей является довольно сложным и включает разнородные технологические операции. Так, например, процесс изготовления энергетических брикетов из бурых углей включает следующие операции: – грохочение и дробление рядового угля до крупности 0–6 мм, так как более крупные фракции не поддаются брикетированию; – сушка угля до влажности 12–16% путем нагрева до 70–80 °С;

118

– охлаждение угля, поскольку в результате сушки его средняя влажность хотя и доводится до нормы, но в крупных частицах все же сохраняется избыток влаги; в процессе охлаждения крупные частицы теряют влагу, отдавая ее более сухим окружающим их мелким частицам; охлаждение производится до температуры 40–50 °С; – прессование угольной мелочи в при давлении от 100 до 120 МПа; – охлаждение брикетов, требующее определенного режима и осуществляемое в специальных охладительных устройс твах; при естественном охлаждении на складах брикеты разрушаются и могут самовозгореться. Технология производства брикетов для полукоксования аналогична, но характеризуется большим измельчением угля (крупность ниже 1 мм), более высокой степенью сушки (допус тимое содержание влаги 8–10%) и повышением давления при брикетировании до 200 МПа. Брикетные фабрики представляют собой комплекс сооружений (бункеров, эстакад, многоэтажных зданий), характеризующихся большим числом технологического оборудования. Например, буроугольная брикетная фабрика производительнос тью 1 млн т/год имеет восемь секций, оборудованных дробилками и грохотами, пятнадцать сушильно-размольных ус тановок, одиннадцать кольцевых прессов и другое оборудование. В связи с этим строительные объемы брикетных фабрик весьма значительны. План современной брикетной фабрики показан на рис. 3.13.

Рис. 3.13. План размещения зданий и сооружений брикетной фабрики: 1 – эстакада от приемного бункера к сортировке; 2 – дробильно-сортировочный корпус; 3 – мост к сушильно-прессовым корпусам; 4 и 5 – сушильно-прессовые корпуса соответственно первой и второй секций: 6 и 7 – корпуса соответственно охлаждения и контрольного дробления первой секции; 8 и 9 – то же, для второй секции; 10 – шлифовальное отделение для ремонта формовочного инструмента; 11 – перегрузочный пункт; 12 и 13 – галереи сетчатых транспортеров; 14 – мост к погрузочным бункерам; 15 – склад брикетов; 16 – погрузочный бункер; 17 – мастерские; 18 – административно-бытовой комбинат; 19 и 20 - коллекторы для паропроводов от ТЭЦ к фабрике

119

3.2. Здания энергетического и вспомогательного назначения 3.2.1. Котельные

Шахтные котельные служат для обогревания отапливаемых зданий – АБК, некоторых зданий и сооружений технологического комплекса, зданий подъемных машин – и для снабжения горячей водой душевых, прачечной и других бытовых объектов. По роду вырабатываемого теплоносителя котельные установки подразделяются на паровые и водогрейные. Основные элементы современной котельной – это топка, котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, в совокупности называемые котельными агрегатами, а также вспомогательное оборудование: питательные устройства, оборудование водоподготовки и газоочистки, топливоподачи и золоудаления. Поскольку объемно-планировочные решения котельных обусловлены характером производственного процесса, набором и габаритами технологического оборудования, рассмотрим кратко современные типы водогрейных и паровых котлов и вспомогательного оборудования, применяемые в отопительно-производственных котельных. Наибольшее распространение среди водогрейных котлов, используемых для теплофикационных целей, имеют в настоящее время котлы типа ПТВМ (пиковые, теплофикационные, водогрейные, газомазутные). Эти котлы, предназначенные для работы на газообразном или жидком топливе, имеют башенную компоновку, поэтому для них типична полуоткрытая установка; в помещении размещается лишь нижняя час ть котлов до отметки 6–7 м, остальная поверхнос ть – на открытом воздухе. Каждый котел имее т самостоятельную дымовую трубу, расположенную непосредственно над котлом и имеющую высоту 55–60 м от уровня земли. Размеры котлов в плане в зависимости от теплопроизводительнос ти – от 5х5 м до 7х7 м. В качестве вспомогательного оборудования требуются насосы для воды и дутьевые вентиляторы. Среди унифицированной серии современных водогрейных стальных котлов меньшей производительности нужно назвать котлы типа КВ, предназначенные для сжигания как газа и мазута, так и твердого топлива. Котлы с размерами в плане от 7,2 х 5,2 м до 11,7 х 6 м имеют высоту от 4 до 11,4 м и размещаются в котельных закрытого типа. Отвод отходящих газов осуществляется с помощью дымососов через газоходы и отдельно стоящую дымовую трубу. Среди современных типов стальных паровых котлов, применяемых в отопительно-производственной практике, по существу единственными серийно изготовляемыми нашей промышленностью являются стационарные

120

паровые котлы ДКВР (двухбарабанные котлы, водотрубные, реконструированные), паропроизводительность которых колеблется от 2,5 до 35 т/с. Эти котлы могут работать как на газообразном или жидком топливе, так и на угле при соответствующей замене газомазутной топки с факельным сжиганием топлива на цепную решетку, движением которой обеспечивается как механическая подача топлива в топку, так и удаление шлака. Размеры котла ДКВР–2,5–13 (где первая цифра–производительность (в т/ч), а вторая – избыточное давление пара) составляют в плане 3,2 х 4 м и 4,3 м по высоте. Соответс твующие размеры для котла ДКВР–20–13 составляют 3,2 х 10,3 м и 6,3 м. Удаление отходящих газов обеспечивается дымососами через подземные газоходы и общую для нескольких котлов наружную дымовую трубу. Рассмотрим вспомогательное оборудование котельных. Тягодутьевые устройс тва состоят из дутьевых вентиляторов, обеспечивающих принудительную подачу воздуха в топку, и дымососов для создания искусственной тяги, если нельзя ограничиться естес твенной тягой в дымовой трубе. Питание котлов водой осуществляется питательными и циркуляционными насосами с электроприводом. Для паровых котлов, ввиду невозможности их мгновенной остановки, в случае внезапного отключения электроэнергии предусматривают дополнительную установку насосов с паровым приводом – так называемый паровой резерв. В связи с тем, что накипь на стенках котла понижает коэффициент теплопередачи и ведет к перерасходу топлива, а рас творенные в воде газы вызывают коррозию стенок котла, всякая котельная нуждается в системе водоподготовки или химводоочистки. В паровой котельной умягчается исходная добавочная вода и дегазируется питательная. В водогрейной котельной умягчается и дегазируется все количество воды, идущее на подпитку. Докотловая обработка воды с целью дегазации и снижения ее жесткости требует установки в здании котельной различного рода фильтров, баков для воды и деаэраторов, а также устройства по приемке и складированию химреагентов. При сжигании твердого топлива с продуктами сгорания в окружающую среду уносится от 35 до 90 % золы. Охрана окружающей среды требует очис тки отходящих газов. Для улавливания твердых частиц в настоящее время в отопительных котельных используются в основном механические сухие золоуловители – батарейные циклоны, устанавливаемые на открытом воздухе между фронтом котлов и дымовой трубой. Все современные котельные, работающие на твердом топливе, требуют также устройства систем топливоподачи и механического или гидравлического удаления золы и шлака, что существенно усложняет объемно-планировочные и конструктивные решения здания котельной.

121

Отопительно-производственные котельные проектируются обычно либо отдельно стоящими, либо сблокированными с другими производственными зданиями. Если шахтные котельные входят в виде секций в блок главного ствола, они отделяются от здания, с которым блокируются, противопожарной стеной. Размещение котельных диктуется более всего расположением центра тепловых нагрузок с учетом максимального приближения к источникам энерго- и водоснабжения. Объемно-планировочные решения котельных должны обеспечивать возможность применения унифицированных сборных железобетонных конструкций и деталей заводской готовнос ти, а также возможность их последующего расширения. Котельные проектируют обычно однопролетными и одноэтажными, при необходимос ти – с антресольными перекрытиями для размещения технологического оборудования (например, деаэраторов) и бытовых помещений. Установку котлоагрегатов предусматривают однородной. При этом фронт котлов располагают в одну линию, обращенную к окнам котельной. Оборудование деаэрационных установок и химводоочистки размещают, как правило, в общем зале. Иногда здание котельной выполняется с двумя пролетами – котельным залом и насосной. Как уже отмечалось, объемно-планировочное решение котельных, работающих на твердом топливе, усложняется. В этом случае вдоль фронта паровых котлов устраивают топливные бункера и организуют периодическую подачу топлива в них с помощью надбункерной галереи с ленточным конвейером или шнековым транспортером. При размещении котельной на территории шахты снабжение топливом обеспечивается непосредственно от блока главного ствола. В противном случае при котельных сооружают расходные склады топлива. Для подачи топлива со склада или приемно-разгрузочного пункта к зданию котельной используют открытое скреперное устройство или ленточный конвейер, установленный вдоль наклонной эстакады. Кроме того, котельные, работающие на твердом топливе, оборудуются ус тройс твами для механического удаления золы и шлака. Для механизации всех процессов шлакозолоудаления широкое распространение получили системы с прокладкой перед фронтом котлов или под ними монолитного бетонного скреперного канала с ковшом или транспортером, способным выполнять как горизонтальное транспортирование золы, так и подъем на небольшую высоту в приемный бункер. В конструктивном отношении здания котельных представляют собой, как правило, каркасные здания со стеновым заполнителем из навесных легкобетонных панелей, с покрытием из крупнопанельных сборных железобетонных плит размером 1,5 х 6 м или 3,0 х 6 м по железобетонным предварительно напряженным балкам или фермам. Антресольные этажи и площадки обслуживания паровых котлов обычно выполняют монолитными железобетонными по стальным балкам.

122

Рассмотрим несколько примеров объемно-планировочных и конструктивных решений зданий отопительно-производственных котельных, которые могут входить в поверхностный комплекс различного рода подземных сооружений. На рис. 3.14 представлены план и разрез отопительнопроизводственной котельной закрытого типа, оборудованной тремя котлами ДКВР–2,4–13 и работающей на твердом топливе с водой и паром в качестве теплоносителей.

Рис. 3.14. Отопительно-производственная котельная закрытого типа, работающая на твердом топливе: 1 – ось подъемника Шевьева; 2 – ось канала шлакозолоудаления; 3 – ось золоуловителя; 4 – ограждение; 5 – деаэратор; 6 – стальные опоры бункерной эстакады; 7 – барбатер; 8 – дымовая труба

123

В компоновочном отношении котельная представляет собой одноэтажное однопролетное здание прямоугольной формы в плане с размерами 2 х 30 м с шагом колонн 6 м и высотой до низа стропильных балок 9,6 м. Котельная объединяет в одном архитектурном объеме котельный зал, помещения химводоочистки (ХВО) и шлакозолоудаления, а также внутреннюю галерею топливоподачи. Вне здания котельной вдоль оси «Б» на открытых площадках, непосредственно примыкающих к зданию, размещены бак мокрого хранения соли для ХВО, барбатер для деаэратора, золоуловители (батарейные циклоны) и дымовая, труба. В общем случае, когда котельная располагается не на поверхности шахты, требуется также открытый склад угля и разгрузочная железобетонная эстакада. В первых двух шагах колонн со стороны постоянного торца (в осях 1–3) размещены: на отм. + 0,00 – разгрузочный узел шлакоудаления, которое осуществляется скреперным подъемником в бункер, расположенный на отм. 7,20 м. Подъемник состоит из горизонтального и наклонного участков, размещенных в монолитном железобетонном канале. Горизонтальный его участок расположен под котлами, наклонный участок подъемника расположен под углом 65–70° к горизонту. Здесь же, на отм. ± 0,00 размещены приемные устройства топливоподачи, которая производится подъемником системы Шевьева, размещенном на отм. 7,2 м. Ковшом подъемника, перемещаемым по специальным направляющим лебедкой, уголь подается в бункера при котлах, а из них по течкам в топки. Ближе к ряду колонн «Б» в тех же осях на отм. + 0,00 м ус тановлены питательные и подпиточные насосы паровых котлов, а также фильтровальные баки химводоочистки, на отдельных стальных опорах на отм. 2,80 м расположен деаэратор. В осях здания 3 – 6 находится собственно котельный зал на три котла с размерами котловой ячейки 6 х 12 м. Котлы ДКВР-2,5-13 обслуживаются с площадки на отм. 2,80 м. Вдоль фронта котлов по ряду «А» на отм. 7,20 м расположена галерея топливоподачи со стальным бункером для угля. Дальнейшее расширение котельной предусматривается пристройкой унифицированных шагов колонн в сторону оси «Б». В конструктивном отношении котельная предс тавляет собой каркасное здание, выполняемое из типовых сборных железобетонных изделий заводского изготовления. Фундаменты под колонны – монолитные железобетонные столбчатые стаканного типа, на которые опираются типовые сборные железобетонные фундаментные балки. Кровельное покрытие из крупнопанельных плит по предварительно напряженным железобетонным балкам длиной 12 м, кровля двухскатная с внутренними водостоками. Стены из навесных керамзитовых панелей 6,0 х 1,2 м. Площадки в котельном зале на отметках 2,80 и 7,20 м монолитные железобетонные по стальным балкам, бункер шлакозолоудаления также выполнен из монолитного желе124

зобетона с металлической футеровкой. Галерея топливоподачи выполнена из стальных конструкций прокатного профиля. На рис. 3.15 предс тавлена типовая отопительно-производственная котельная с тремя котлами ДКВР – 6,5–13, работающая на газе или мазуте с водой и паром в качестве теплоносителей.

Рис. 3.15. Отопительно-производственная котельная, работающая на газе или мазуте: 1 – дымовая труба

Отсутствие систем топливоподачи и шлакозолоудаления приводит к простому объемно-планировочному решению здания. Прямоугольное в плане, однопролетное, с размерами в осях 18 х 36 м и шагом колонн 6,0 м, оно имеет высоту до низа ферм 6,6 м. В пределах трех шагов в здании на 125

отм. 3,30 м предусмотрена антресоль, на которой размещены вспомогательные помещения котельной – химлаборатория, электрощитовая, бытовки и т.п. На отм. ±0,00 под антресолью расположено оборудование химводоочистки, насосы и другое технологическое оборудование. Далее в осях 4–7 размещены три котловые ячейки размером 6 х 18 м, в каждой из которых расположен котельный агрегат с дутьевым вентилятором и дымососом. Вне здания котельной располагаются: склад соли, площадка открытой установки деаэраторов, дымовая труба и мазутохранилище, состоящее из аккумуляторных баков для мазута, насосной и камеры управления задвижками. Если жидкое топливо используют в качестве основного, то емкость мазутохранилищ принимают из расчета 10–суточного расхода, если же жидкое топливо предусматривают в качестве аварийного (основным топливом является газ), то емкость баков рассчитывают на трехсуточный расход. Мазут хранят, как правило, в подземных или полуподземных обвалованных железобетонных цилиндрических резервуарах. В конструктивном отношении котельная предс тавляет собой каркасное здание из унифицированных сборных железобетонных конструкций индустриального изготовления. Фундаменты под колонны – монолитные железобетонные стаканного типа. Кровельное покрытие состоит из железобетонных предварительно напряженных ферм пролетом 18 м и крупнопанельных плит покрытия размером 3,0 х 6,0 м. Стеновое ограждение из керамзитобетонных навесных панелей. Антресоль на отм. 3,30 м выполнена из монолитного железобетона по стальным балкам и колоннам. В качестве опорных конструкций для площадки деаэраторов применены сборные железобетонные типовые стойки двухветвевого сечения, серийно изготовляемые для отдельно стоящих опор трубопроводов. Размеры типовых помещений котельной определены в зависимости от габаритов оборудования с соблюдением необходимых проходов и зазоров: между фронтом котлов и наружной стеной здания — не менее 3 м; между обмуровкой котлов и стенами — 1 м; между верхней обмуровкой котла и покрытием здания — не менее 2 м. 3.2.2. Электроподстанции

Промышленные предприятия обычно получают электроэнергию о т энергетических систем и в редких исключениях имеют свои электростанции, работающие совместно с электросистемой. Для преобразования подаваемого напряжения в рабочее и распределения электроэнергии по потребителям на промышленных предприятиях предусматриваются электроподстанции. Основными элементами электроподс танций промышленных предприятий являются силовые трансформаторы, масляные выключатели, распределительные ус тройства высокого и низкого напряжений, аккумуляторы, реакторы, предназначенные для ограничения токов короткого замыка126

ния, а также для сохранения на шинах определенного уровня напряжения при коротком замыкании. Наиболее развитыми на промышленных предприятиях являются подстанции на напряжениях 6–10 кВ. Такие подстанции, как правило, сооружаются закрытыми. При напряжениях 35 кВ и выше применяют в основном открытые распределительные устройс тва (ОРУ). Закрытые подстанции размещаются с максимальным приближением к потребителю в отдельно с тоящих зданиях, в пристройках, а также могут быть встроенными или располагаться внутри обслуживаемых промышленных предприятий. При этом не допускается размещать подстанции над и под помещениями с массовым скоплением людей, а также над помещениями с «мокрыми» технологическими процессами, душевыми, туалетами и т.д., если конструкция пола этих помещений не обеспечивает надежную гидроизоляцию. Объемно-планировочные решения электроподс танций промышленных предприятий весьма разнообразны и зависят от размещаемого в них оборудования. При компоновке электроподс танций необходимо учитывать правила ус тройства электроустановок (ПУЭ), а также действующие стандарты. Так, например, для каждого трансформатора устраивают отдельную закрытую камеру с наружным выходом и зазорами шириной 0,6 – 0,7 м вокруг трансформатора, которые необходимы для его обслуживания. Для стока масла в камерах под трансформаторами предусматривают приямки со сливной трубой, отводящей масло в маслоприемник. Минимальная высота подвески неогражденных оголенных токоведущих час тей должна составлять не менее 2,5 м при напряжениях 1–10 кВ и 2,75 м при напряжениях 10–35 кВ и т.д. Здания электроподстанций (рис. 3.16), как правило, выполняютс я зального типа без внутренних колонн, что упрощает размещение оборудования. Стены выполняются кирпичными или сборными легкобетонными. При этом распределительные устройства высокого напряжения могут как совмещаться с трансформаторной подстанцией, так и выполняться раздельно. Первый вариант целесообразен в том случае, если основные потребители электроэнергии на рабочем напряжении располагаются вблизи трансформаторной подс танции. Число этажей здания электроподстанции определяется типом применяемого оборудования. Например, если для средних промышленных предприятий в понижающих подстанциях на вторичном напряжении применяют одну систему сборных шин с групповыми сдвоенными реакторами, то здание в этом случае обычно выполняется одноэтажным. В качестве иллюстрации такого конструктивного решения на рис. 3.16, а приведен разрез здания с кирпичными стенами по залу распределительных устройс тв напряжением 6–10 кВ.

127

На подс танциях крупных предприятий обычно применяют распределительные устройства с двумя системами шин и индивидуальными реакторами. В этом случае здания электроподстанций выполняют двух- и трехэтажными, причем в верхних этажах размещают самые легкие и малогабаритные элементы – сборные шины, шинные разъединители. Ниже устанавливаются выключатели и еще ниже – реакторы. Примером такого конструктивного решения может служить разрез здания по залу распределительных устройств напряжением 6 – 10 кВ с двумя системами сборных шин, приведенный на рис. 3.16, б. Трехэтажное здание пролетом 9 м выполнено из сборных железобетонных конс трукций – колонн, ригелей, плит перекрытия и покрытия, кровельных балок.

Рис. 3.16. Примеры конструктивных решений зданий электроподстанций промышленных предприятий: 1 – помещение реакторов; 2 – зал комплектных распределительных устройств 6 – 10 кВ; 3 – зал сборных шин и шинных разъединителей; 4 – зал выключателей; 5 – вентиляционный канал; 6 – трансформаторная подстанция; 7 – зал распределительных устройств низкого напряжения; 8, 9 – соответственно секции компрессорной и насосной станций

На рис. 3.16, в приведены план и разрез секции электроподстанции в блоке вспомогательного ствола.

128

3.2.3. Здания вентиляторов, калориферов и компрессоров

Здания для установки главных шахтных вентиляторов размещают в отдельно стоящих зданиях, в чистой зоне поверхности вблизи ствола, по которому воздух отсасывают из шахты (или нагнетают в нее). Со стволом здание соединяют вентиляционным каналом, расположенным в земле на глубине 2–3 м. Размеры зданий в плане определяются габаритами вентиляторов, электродвигателей, лебедок, пусковой аппаратуры; высоту помещений выбирают из условий удобс тва монтажа и ремонта вентиляторов с учетом размещения подъемных устройств. Вентиляторные ус тановки, которые работают на всасывание, располагают в отдельном здании; ус тановки, работающие на нагнетание, размещают в блоке с калориферной. Управление вентиляторными установками центрального проветривания автоматизировано. Шахтные главные вентиляционные установки состоят из двух отдельных однотипных агрегатов, один из которых является резервным. При этом для негазовых шахт допускается ус тановка одного вентиляционного агрегата с резервным двигателем. Вентиляторы для этих целей применяют центробежные или осевые. В перспективе ориентируются на центробежные вентиляторы (ВЦ-25, ВЦ-32, ВЦД-4 и др.) с диаметром колес 2,4–4,5 м как более экономичные. Реверсирование воздушной струи осуществляется лядами, которые приводятся в действие при помощи специальных лебедок или за счет разнос ти давлений воздушной с труи в работающем и резервном вентиляторах. Обычно при компоновке шахтных установок с центробежными вентиляторами используется схема, приведенная на рис. 3.17.

Рис. 3.17. Схема шахтных вентиляторных установок с двумя центробежными вентиляторами

129

Установка состоит из рабочего 1 и резервного 2 вентиляторов, один из которых правого, а другой – левого вращения. В установке предусмотрено по три ляды соответс твенно для каждого вентилятора: атмосферные ляды 3 и 4, изолирующие подводящие каналы от атмосферы, ляды 5 и 6 диффузоров, которые перекрывают обводные каналы 11, 12, и ляды 7, 8 подводящих каналов 9, 10. При нормальной работе на всасывание ляда подводящего канала 7 работающего вентилятора поднята, соответс твующая ляда 8 резервного вентилятора опущена, а атмосферные 3, 4 и диффузорные ляды 5, 6 находятся в положении, изображенном на рис. 3.17. Воздух при этом из вентилятора выбрасывается в выходной диффузор. Для реверса потока воздуха необходимо поднять ляду диффузора работающего вентилятора и атмосферную ляду и опус тить в канал ляду дейс твующего вентилятора. Здания вентиляторов (рис. 3.18) в планировочном и конс труктивном отношении представляют собой однопролетные одноэтажные здания каркасного типа из сборного железобетона с унифицированной сеткой колонн, крупнопанельным ребристым покрытием и стеновым ограждением из легкобетонных панелей или кирпича.

Рис. 3.18. Здание центробежных вентиляторов

В местах пересечения фундаментов вентиляционными каналами их заглубляют до уровня подошвы последних. Фундаменты под вентиляторы и электродвигатели проектируют сплошными монолитными железобетонными. Для монтажа оборудования и его ремонта здание оснащается мостовым краном грузоподъемностью 5–8 т.

130

Вентиляционные каналы обычно проектируют бетонными сводчатого или прямоугольного поперечного сечения. Площадь сечения каналов определяется на основании дебита вентилятора и допус тимой скорости движения воздуха и также указывается в строительном задании. При проектировании и сооружении вентиляционных каналов следует особое внимание обращать на воздухонепроницаемость их бетонных с тенок. Поэтому для конструкций каналов и диффузоров применяются бетоны высокой плотности с покрытием защитным слоем из полимерцемента. На рис. 3.19 приведены план и разрез здания вентиляционной установки для двух вентиляторов ВЦД–40. Здание выполнено из типовых сборных железобетонных конструкций.

Рис. 3.19. Здание вентиляционной установки для двух вентиляторов ВЦД-40 3 производительностью 350 м /с каждый: 1 – вентиляторы; 2 – тепловой пункт; 3 – помещение автоматики; 4 – вентиляторная; 5, 6 – соответственно закрытая и открытая подстанции; 7, 8– соответственно оси вентиляционных каналов и ствола; 9 – мостовой кран грузоподъемностью 15/3 т

131

В условиях Донецкого бассейна вентиляторы устанавливают на открытом воздухе; в районах с холодным климатом (Кузбасс и др.) — в закрытом помещении. Электродвигатели во всех случаях должны находиться в помещении, изолированном от вентиляторов. Здания вентиляторов возводят из крупных бетонных блоков на блочных бетонных фундаментах, которые в местах пересечения каналами заглубляют до уровня подошвы канала. Покрытие здания выполняется из крупнопанельных ребристых железобетонных плит. Полы в здании — цементные или асфальтовые. Оконные переплеты — двойные, глухие. Калориферные установки для подогрева подаваемого в шахту воздуха размещаются либо в одном здании с вентиляторами, либо в блоке вспомогательного с твола вместе с воздухозабором. Первый вариант применяется при нагнетательной системе проветривания. Потребнос ть в подогреве воздуха в холодное время года возникает в связи с правилами технической эксплуатации шахт, согласно которым температура подаваемого в шахту воздуха должна быть не менее + 2 °С. Горячий воздух нагнетают по каналу в устье ствола (рис. 3.20), где он смешивается с холодной струей воздуха, поступающей в ствол из атмосферы. 1 2

6

5

7

Рис. 3.20. Устье вертикального ствола, оборудованного клетевым подъемом: 1 — фундамент для качающихся площадок: 2 — фундамент для толкателей, стопоров и качающихся площадок; 3 — отверстие для вывода водоотливных труб; 4 — отверстие для ввода кабелей; 5 — отверстие для ввода труб сжатого воздуха; 6 — запасный выход от лестничного отделения; 7 — канал для подачи теплого воздуха

Калориферные установки (рис. 3.21) проектируют по агрегатному принципу с производительностью, зависящей от самой низкой температуры, зафиксированной в данном районе: например, для Донбасса –36 о С, для Кузбасса –50 о С. Агрегат включает набор калориферов, работающих на паре, вентилятор для подачи воздуха в калориферы, камеры смешения воздуха и воздухозаборную шахту. Поверхнос ть нагрева одного калорифера со132

ставляет порядка 500 – 700 м2. Нагретый до температуры 50 – 80 °С воздух смешивается с холодной струей перед поступлением в ствол.

Рис. 3.21. Калориферная установка на два агрегата

133

При размещении калориферной в блоке вспомогательного ствола ее здание выполняется из конструктивных элементов, аналогичных другим типовым секциям блока. Для предприятий угольной промышленности приняты типовые проекты зданий калориферных ус тановок, производительнос ть которых составляет 270 и 360 м3 /с воздуха. Здания размерами в плане 18х12 м и 24х12 м соответс твенно выполняются из легких металлических конструкций комплектной поставки. Компрессорные станции предусматриваются на угольных и горнорудных предприятиях, использующих сжатый воздух. На угольных шахтах в целом около 20–25 % энергии расходуется на получение сжатого воздуха, а на шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, и рудниках–до 50–60 %. В число основного оборудования компрессорных станций входят компрессоры с электродвигателями, распределительные устройства, фильтры, воздухосборники (ресиверы), расходомеры или счетчики количества воздуха. Для нормальной эксплуатации компрессорных установок предусматривается система охлаждения, включающая насосы, приемные колодцы горячей и холодной воды, градирни или брызгальные бассейны, располагаемые вне здания с танции. Наибольшее распространение в горной промышленнос ти имеют поршневые двухступенчатые и центробежные компрессоры. Поршневые компрессоры применяются при производительности станции до 500 м3 /мин. При большей производительнос ти используются турбокомпрессоры, обладающие большей надежнос тью в работе, относительно небольшой трудоемкостью обслуживания, равномернос тью и непрерывнос тью подачи сжатого воздуха в систему. Фильтры предназначены для очистки всасываемого компрессором воздуха от механических примесей. Обычно применяются металлические масляные фильтры. Общая площадь фильтров должна быть не менее 1 м2 на 4000 м3 засасываемого воздуха в час. Ресиверы в соответс твии с правилами котлонадзора устанавливаются для поршневых компрессоров за пределами здания и предназначены для выравнивания давления в сети сжатого воздуха, смягчения пульсаций, вызванных работой компрессоров, удаления из сжатого воздуха влаги и масла. С этой целью воздухосборники, как правило, применяются вертикального типа. Современные компрессорные станции компонуются по блочному или агрегатному принципу с поперечным однорядным расположением агрегатов в здании. При такой компоновке компрессорная станция разбивается на ряд блоков, в каждом из которых находится компрессор с обособленным вспомогательным оборудованием (фильтрами, воздухосборниками, коммуникациями и т. д.). Принцип блочной компоновки дает возможность в случае необходимости увеличения производительнос ти станции пристраивать к торцу здания дополнительные блоки без нарушения нормальной эксплуатации работающих агрегатов. Кроме того, агрегатный 134

принцип создает удобства для монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования, а обособленный комплекс вспомогательного оборудования позволяет производить его ремонт и ревизию при остановке агрегата без ущерба работы всей станции. Здания компрессорных станций (рис. 3.22) обычно входят в качестве секций в блоки вспомогательного ствола.

Рис. 3.22. Здания компрессорных станций: 1 – машинный зал; 2 – помещение оператора; 3 – комната отдыха; 4 – секция электроподстанции; 5 – секция насосной

135

Размещают такие секции в торце блока, чтобы наличие или отсутствие этой секции не влияло на компоновку блока в целом. Размеры здания, его высота зависят от применяемого оборудования и его расположения. Так, если поршневые компрессоры имеют один горизонт обслуживания, то турбокомпрессорные агрегаты два. На верхнем горизонте в этом случае располагается машинный зал, а на нижнем, как правило, подвальном – все вспомогательное оборудование: маслонасосы, масловоздухоохладители, насосы охлаждения системы, установки для откачки случайных стоков и т.д. В конструктивном отношении здания компрессорных станций (рис. 3.22) представляют однопролетные каркасные здания из типовых сборных железобетонных элементов, аналогичных другим секциям блока зданий вспомогательного ствола. Для монтажа и ремонта оборудования в здании предусматривается мостовой кран. При снабжении сжатым воздухом группы близко расположенных предприятий в последнее время применяются районные компрессорные станции в виде отдельно стоящих зданий. Такие с танции оборудуются несколькими турбокомпрессорами К 500 производительностью 500 м3 /мин и одним компрессором К 250 производительностью 250 м3 /мин, чтобы обеспечить более гибкое регулирование производительнос ти станции и давления в сети. В качестве примера объемно-планировочного решения данных с танций на рис. 3.23 приведены план и разрез компрессорной станции для централизованного воздухоснабжения рудников с максимальным расстоянием транспортирования сжатого воздуха 6–8 км. Здание с танции размерами в плане 36х18 м при сетке колонн 18х12 м решено из типовых сборных железобетонных элементов. Нижний горизонт станции для размещения вспомогательного оборудования располагается в подвальном помещении. Стены этого помещения, являясь фундаментами сборных железобетонных колонн, выполняются монолитными железобетонными. Металлические фильтры располагаются в специальных фильтр-камерах, над которыми устанавливаются всасывающие металлические трубы диаметром 1,0 м. Машинный зал с танции оборудуется мостовым краном грузоподъемностью 10 т. У здания станции размещаются воздухоохладители и центральный воздухопровод, от которого ответвляются магистральные воздухопроводы отдельных предприятий-потребителей сжатого воздуха. Количество компрессоров определяется в каждом конкретном случае расчетом; чаще всего устанавливают три-четыре агрегата производительностью 40–100 м3 /мин. каждый. Форма и размеры здания зависят от расположения компрессоров и вида силовой передачи. Компрессор и двигатель могут располагаться вдоль или поперек здания. Продольное расположение агрегатов требуе т узкого удлиненного помещения; при поперечном расположении машин 136

помещение должно быть более коротким и более широким. Наибольшая площадь необходима при ременной передаче, наименьшая — при передаче редукторами.

Рис. 3.23. Здания компрессорных станций: (нумерация элементов оборудования и конструкций дана в продолжение рис. 3.22) 3 3 6, 7 – соответственно турбокомпрессора подачей 500 м /мин и 250 м /мин; 8 – маслонасосы; 9 – маслоохладители; 10 – маслобаки; 11 – фильтр-камеры для размещения металлических фильтров; 12; 13 – металлическая всасывающая труба; 14 – коллекторвоздухопровод; 15 – конечные воздухоохладители; 16 – металлическое ограждение

137

Отметка заложения фундамента должна быть ниже подошвы фундаментов стен. Марка бетона для устройс тва фундамента применяется 100– 150. 3.2.4. Шахтные мастерские Шахтные ремонтные мастерские предназначены для текущего ремонта оборудования, зарядки аккумуляторов и батарей, изготовления и ремонта изношенных деталей и несложного инструмента, вулканизации гибких кабелей и резиновой изоляции и т. д. Капитальный ремонт крупного оборудования в шахтных мастерских не производится. Для этой цели строят центральные механические мастерские районного значения. На шахтах обычно устраивают электромеханические, бурозаправочные, деревообделочные и крепезаделочные мастерские. На современных шахтах и карьерах наибольшее распространение получил способ час тично централизованного ремонта шахтного оборудования. При этом способе на шахтах и карьерах ус траивают небольшие электромеханические мастерские, в которых устанавливают не более двух токарных, фрезерных, карусельных, сверлильных и других станков. В этих же мастерских обычно устраивают сварочное отделение и кузницу. Размеры таких электромеханических мастерских зависят от количества и вида применяющихся на шахте машин и механизмов и системы организации их ремонта. При час тично централизованной системе организации ремонта на угольных шахтах общую площадь электромеханических мастерских принимают следующих размеров: Годовая добыча шахты, тыс т До 300 300—600 600—900

Площадь, м2 350—400 400—500 500—600

Годовая добыча шахты, тыс т 900—1200 1200—1500 1500—2500

Площадь, м2 600—800 800—1000 1000—1200

Для ремонта и заправки бурового инс трумента, а также напайки на буровые резцы и коронки плас тинок твердых сплавов служат автоматические или полуавтоматические станки и нагревательные печи. Отдельное здание для бурозаправочной мас терской устраивают только на мощных шахтах. На современных шахтах, применяющих металлическую, каменную, бетонную или другие крепи (кроме деревянной), деревообделочные мастерские обычно не устраиваются. Если на шахте применяют деревянную крепь, то на поверхнос ти шахты устраивают деревообделочные мас терские. В таких мастерских осуществляют распиловку крупного длинномерного леса на брусья, доски, обапол, шпалы или на круглые стойки и заделку концов элементов деревянной крепи.

138

Крупные шахты, применяющие деревянную крепь для крепления подготовительных выработок с продолжительным сроком службы, имеют специальные установки для пропитки антисептиками деревянной крепи и шпал. При типовой поверхности шахтные механические мастерские входят в состав блока зданий вспомогательного ствола. Одна из типовых секций шахтной мастерской показана на рис. 3.24. Секция включает: I – кузнечнокотельное отделение, II — электроремонтное и ремонтно-механическое отделение, III — кладовую, IV — контору мастера, V — санузел, VI — материальный склад для хранения запасных частей, оборудования, материалов, инвентаря, спецодежды, VII — контору склада.

Рис. 3. 24 .Шахтная мастерская

Общая площадь застройки 804 м2 , строительный объем 5230 м3 . Стены здания возводят из сборных железобетонных стеновых панелей или легких металлоконс трукций (ЛМК); для несущих конструкций и элементов покрытий применяют также сборный железобетон.

3.3. Административно-бытовые комбинаты Административно-бытовые здания или админис тративно-бытовые комбинаты (АБК) относятся к группе вспомогательных зданий промышленных предприятий. В их состав входят помещения:

139

административно-конторские (управления, нарядные, зал – собраний, помещения общес твенных организаций, учебные пункты и комбинаты); – производственные (ламповая, респираторная, контрольноизмерительной аппаратуры, конструкторские бюро, телефонная станция, диспетчерская); – бытовые и санитарно-медицинские. Последние две группы помещений занимают большие площади и включают в себя гардеробные, душевые, уборные, умывальные, помещения для стирки, сушки, обеспыливания рабочей одежды, фотарии, ингаляторные и т.д. Состав бытовых помещений для промышленных предприятий определяется в зависимости от санитарной характерис тики производственных процессов, которая дана в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий. Согласно нормированной классификации, имеется четыре группы производственных процессов: – первая группа – процессы, протекающие при нормальных метеорологических условиях и отсутствии вредных газов или пыли; – вторая группа – процессы на предприятиях по подземной добыче полезных ископаемых; – третья группа – процессы с резко выраженными факторами вредностей и загрязнения ими одежды; – четвертая группа – процессы, требующие особого режима для обеспечения качества продукции. Рассмотрим назначение перечисленных помещений, объем их, оборудование и пр. Секция управления состоит из двух частей: административнотехнической, куда входят помещения технического руководства, и расчетной, состоящей из бухгалтерии, кассы, табельной, хозяйственной части. В административно-бытовом комбинате секцию управления целесообразно располагать в отдельном крыле так, чтобы на атмосферу помещения не оказывало влияния соседство душевой, прачечной, гардеробной и пр. Высота помещений должна быть 3,2 – 3,5 м. При планировке помещений управления следует предусмотреть, чтобы вход в расчетный зал был непосредственно с улицы, при кассах и табельных были свободные коридоры или вестибюли, помещение маркшейдерского отдела было светлым. Нарядная предназначается для работы начальников участков по выдаче нарядов бригадам, спускающимся в шахту. Здесь предусматривается и проведение агитационной и культурно-массовой работы, поэтому нарядная комбината состоит из общего сборного помещения (зала) и помещений начальников учас тков. Площадь зала определяется, исходя из нормы 0,5 –

140

0,8 м2 на одного подземного трудящегося в смену; комнаты для начальников участков принимаются размером 7 – 12 м2 по количеству участков. В нарядной предусматривается одна – две комнаты для дежурства руководящего состава. На шахтах ус траиваются бани для мужчин, женщин и отделения для инженерно-технического персонала. На крупных шахтах нередко устраивают отделение для горных мас теров. Каждое из отделений имеет гардеробную для рабочей одежды, гардеробную для домашней одежды и душевую. Количество мес т для хранения одежды рассчитывается по числу трудящихся, занятых на подземных работах, и час ти поверхностных рабочих, нуждающихся по роду работы в душевой, с таким расчетом, чтобы каждый человек имел свое постоянное место хранения рабочей и домашней одежды. Количество душевых рожков устанавливается из расчета один рожок на 5 – 6 обслуживаемых человек в смену. При определении площадей отделений исходят из таких данных: – количество мужчин 70 – 75 % от всех пользующихся баней; – количество женщин – 25 – 30 %; – число поверхностных рабочих, нуждающихся в бане, 7 – 8 % от состава подземных; – инженерно-технический персонал в размере 7 – 8 % от списочного состава подземных рабочих. Размеры ячеек для вешалок в плане должны быть не менее 20х30 см для рабочей одежды и 20х35 см для домашней. Наименьшая высота двухъярусных вешалок – 2,9 м. Расстояние между осями вешалок – не менее 1,2 м. Размер шкафчиков в плане для домашней одежды 35х35 см, высота одного яруса 1,5 м, а двух – 3 м. Ширина прохода между шкафами – 1 м. Высота помещений гардеробов принимается не менее 5 м, иначе возникают затруднения с просушиванием одежды и освещением помещения. Скамьи для раздевания целесообразно размещать параллельно шкафам в проходах. Величина площади гардеробного блока на одного человека изменяется в зависимости от группы производственных процессов и при подземных работах, например, составляет 2,6 – 3,4 м2 без учета подсобных помещений, коридоров, лестничных клеток и т.д. Взаимное расположение душевой и раздевалок должно быть таким, чтобы из душевой имелся выход в раздевалку спецодежды и домашнего платья. Целесообразнее душевую разместить между раздевалками, которые сообщаются специальным коридором. Это возможно в одноэтажных комбинатах, где легко осуществить верхний свет для освещения душевой. В многоэтажных комбинатах раздевалки размещаются по одну сторону о т душевой. Целесообразно располагать в этажах душевые над душевыми; 141

также размещать и санузлы. Рожки в душевых устанавливаются в кабинах или в общем зале. Расстояние между рядами кабин не менее 1,5 м, размер кабины 0,9х0,9 м. При размещении рожков в общем зале расстояние между ними должно быть не менее 1,3х1,8 м. Предпочтительно душевые оборудовать кабинами. Подземные рабочие должны снабжаться флягами с кипяченой водой, для чего служат станции питьевой воды, включающие в себя помещения кубовой, фляговой, для газирования воды, мойки фляг и стерилизационной. Питьевая станция проектируется из расчета расхода 3 л воды на одного трудящегося. Площадь помещений станции, в зависимости от количества рабочих в смене, принимается в размерах: при смене 150 – 400 человек должно быть две комнаты по 10 – 12 м2 ; при смене свыше 400 человек помещение для кубовой определяется из расчета 0,023 м2 на рабочего по максимальной смене; помещение сатуратора для газирования воды – 0,035 м2 на человека; помещение для фляг – 6 – 15 м2 ; для мойки – 5 – 10 м2 ; помещение для наполнения, хранения и выдачи фляг – из расчета 0,055 м2 на подземного рабочего по максимальной смене. Ламповые на шахтах служат для хранения, зарядки, ремонта и выдачи ламп. Аккумуляторные ламповые должны включать подвесное депо для хранения ламп, помещение для приема и выдачи, зарядную, преобразовательную тока, ремонтную и кладовую. Прачечная на шахте предусматривается для стирки, дезинфекции и починки спецодежды и включает в себя: стиральную, оборудованную стиральными машинами; сушилку; гладильню; дезинфекционную камеру; починочные мастерские одежды и обуви. Площади помещений могут быть ориентировочно определены по следующим нормам: площадь стирального отделения из расчета 0,16 – 0,25 м2 на одного подземного рабочего по максимальной смене; площадь гладильни 8 – 12 м2 , дезинфекционной камеры – 30 – 35 м2 ; починочные мас терские из расчета 0,07 – 0,08 м2 на одного подземного рабочего по максимальной смене. Здравпункт на шахте предназначается для оказания первой помощи пострадавшим и амбулаторного лечения трудящихся и состоит из секции ожидания, кабинета врача, перевязочной, ванной, комнаты дежурного персонала. Размер помещений 8 – 12 м2 каждое. Здравпункт должен иметь собственный выход из здания в сторону шахты и удобный подъезд для автомашины. Здравпункты устраивают на предприятиях со списочным составом 500 чел. и более. Обычно здравпункты размещают в первых этажах вспомогательных и производственных зданий. Площадь помещений здравпункта зависит от его категории и составляет около 115 м2 – для здравпунктов IV категории, 145 м2 – для Ш категории и 210 м2 – для II категории. При этом здравпункты IV категории ус траиваются на промышленных предприятиях со списочным составом от 500 до 1200 чел., III категории – 142

до 2000 чел., II категории – до 3000 чел. Здравпункты I категории устраиваются при списочном составе свыше 3000 чел. Парикмахерская устраивается на крупных шахтах на одно – два кресла. Фотарии на шахтах предназначаются для облучения подземных рабочих специальными лампами (ртутно-кварцевые, ультрафиолетовые) в целях компенсации недостатка солнечного дневного света. Продолжительность облучения 1 – 2 мин., поэтому пропускная способность фотария может быть значительной. Фотарий должен примыкать к раздевалке домашней одежды, так как облучению рабочий подвергается после бани, с насухо вытертым телом. Фотарии могут быть кабинные, проходные и маячные. Усредненные расходы площади на фотарии составляют 4 – 8 м2 на одну кабину для фотариев кабинного типа, 3 – 4 м2 на 1 м прохода для фотариев проходного типа; 36 и 54 м2 на один облучатель соответс твенно ртутнокварцевый Ф-33 и ультрафиолетовый Ф-34 фотариев маячного типа. Столовые предусматриваются при числе работающих в наиболее многочисленной смене 250 чел. и более. В остальных случаях на предприятиях ус траиваются буфеты. Число посадочных мес т принимается из расчета одно мес то на четырех человек из числа работающих в наиболее многочисленной смене. Площадь комнат для приема пищи при этом должна составлять не менее 12 м2 . Для рационального укрупнения с толовых на промышленных предприятиях применяют обычно типовые проекты отдельно стоящих столовых на 150 – 450 мест. Планировка многочисленных помещений в здании комбината може т быть самой разнообразной; в основу ее должен быть положен принцип наиболее быстрого и удобного обслуживания рабочих, опускающихся в шахту и выехавших на поверхность. Самым существенным в планировке является взаимное размещение бань, раздевалки, ламповой и нарядной, т.е. помещений, через которые ежесменно проходит основной поток трудящихся. Практикой выработаны две основные схемы планировки этих помещений. Первая обеспечивает такую последовательнос ть перемещения рабочих, спускающихся в шахту: раздевалка домашней одежды, раздевалка рабочей одежды, нарядная и ламповая. Рабочие, выехавшие из шахты, идут в обратной последовательнос ти, т. е. после сдачи ламп в ламповой попадают в раздевалку спецодежды, далее в душевую и раздевалку домашней одежды. Недостатком схемы является то, что рабочие приходят в нарядную в грязной одежде. При второй схеме планировки рабочие вначале попадают в нарядную и, получив наряды, идут в раздевалку домашней одежды, после чего следуют в раздевалку спецодежды и ламповую. Объем здания административно-бытового комбината на крупных шахтах дос тигает 25 – 30 тыс. м3. В среднем при ориентировочных подсчетах можно принимать объем в 19 – 25 м3 на одного обслуживаемого в сутки. В основу объемно-планировочных решений зданий административно143

бытового назначения положены габаритные схемы, которые предусматривают применение ширины корпусов 12, 18 м и более кратно 6 м при шаге колонн 6 м. На базе габаритных схем разработаны «Унифицированные типовые секции (УТС) зданий административно-бытового назначения». Длина секций 36, 48 и 60 м. Из них компонуют двух-, трех- и четырехэтажные здания с высотой этажа 3,6 м. Для некоторых помещений нормы допускают применение высоты этажа 4,2 м. В дополнение к УТС разработаны типовые планировочные решения отдельных административно-бытовых зданий для различного числа рабочих, что позволяет значительно ускорить проектную работу. Здания административно-бытового назначения выполняют по схеме полного каркаса с кирпичными или с навесными панельными с тенами. Пространственная жесткость каркаса в плоскости рам обеспечивается рамными узлами каркаса, а из их плоскости – диафрагмами жесткости, а также жесткими дисками перекрытий. Железобетонные конструкции принимают по каталогу типовых индустриальных изделий для зданий культурно-бытового и общественного назначения. Например, фундаменты применяют железобетонные стаканного типа с размерами в плане от 1000х1000 до 2000х2000 мм и высотой 100 мм; колонны – сборные железобетонные сечением 300х300 и 400х400 мм и высотой на один – два этажа. Перекрытия выполняют из сборных многопустотных железобетонных плит высотой 220 мм, шириной 1200 мм и длиной 5800 мм по сборным железобетонным ригелям из бетона марок 300 – 400 таврового сечения (полкой вниз) с шириной полки 468 мм, шириной стенки 200 мм и высотой 450 мм. Плиты, укладываемые по рядам колонн, применяют без пустот шириной 800 мм. Стеновые панели выполняют из легкого бетона толщиной 240 и 320 мм, высотой 900, 1200, 1500 и 1800 мм и длиной 6000 мм. Покрытие применяют бесчердачное с плоской кровлей. В его состав входят сборные железобетонные плиты, пароизоляция из рулонного материала на битумной мастике, утеплитель, выравнивающий слой из легкого бетона, водоизолирующий ковер из четырех слоев рубероида на битумной мастике и защитный слой гравия, втопленного в битумную мастику. Внутренние перегородки проектируют гипсошлакобетонные, из железобетонных и легкобетонных панелей, а также из пластмассовых листов, древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит. Площадь остекления принимают с учетом функционального назначения помещений, места строительства, расположения здания относительно стран света. Межоконные проемы заполняют кирпичной кладкой или панелями – импостами высотой 1800 мм и шириной 300 и 600 мм. В качестве примера объемно-планировочного решения зданий административно – вспомогательного назначения приведены: планы I этажа (а), 144

II этажа (б) (рис. 3.25) и разрезы (рис. 3.26) административно-бытового комбината на 1200 чел. для предприятий горнорудной промышленнос ти.

Рис. 3.25. Планы I этажа (а) и II этажа (б) административно-бытового комбината на 1200 человек

Административно-бытовой комбинат решен в виде двух корпусов, сблокированных между собой: двухэтажного бытового размерами в плане 78х30 м (в осях 9–22–Б–Ж) и пятиэтажного административного размерами в плане 42х12 м (в осях 1–8–Д–Ж) с двухэтажной пристройкой 24х18 м (в осях 5–8–А–Д). Первый этаж корпуса предназначен для размещения различных помещений технического назначения: ламповой, респираторной, номерной, станции питьевой воды, фляговой, мастерских по ремонту ламп, обуви, рабочей одежды, а также банно-прачечного цеха, бойлерной, насосной и т. д. На втором этаже бытового корпуса располагаются мужские 1, 2, 3, 4 и женские 5, 6 гардеробные блоки, решенные по продольной схеме. Они состоят из гардеробов рабочей и домашней одежды, душевых 9, фотария 10, помещений для обеспыливания и сушки рабочей одежды 7, 8 и т. д. Все гардеробные блоки оборудуются индивидуальными шкафами размером в плане 35х36 см и высотой 1,5 м с шириной прохода между рядами 1 м. 145

Первый и второй этажи админис тративного корпуса предназначены для размещения здравпункта III категории, буфета на 60 посадочных мест, отдела кадров и нарядной, которая состоит из кабинетов начальников участков 12 площадью 7–12 м2 и общего зала 11 на 300 мес т. Последний этаж используется для проведения собраний и мероприятий по аттестационной и культурно-массовой работе.

Рис. 3.26. Объемно-планировочное решение (разрезы) административно-бытового комбината

Остальные этажи административного корпуса предназначены для размещения различного рода админис тративных и технических отделов, диспетчерских служб, АТС, АСУ, кабинетов общественных организаций и т. д.

146

Глава 4. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

4.1. Надшахтные копры 4.1.1. Конструктивные решения копров

При вскрытии месторождения вертикальными стволами традиционным сооружением на поверхности является надшахтный копёр, обеспечивающий восприятие эксплуатационных нагрузок от направляющих шкивов, закреплённых в верхней части копра, при установке одноканатных и многоканатных подъёмных машин на уровне земли, или от многоканатных подъёмных машин, располагаемых непосредственно на копре. В первом случае проектируются, как правило, решётчатые металлические копры, во втором случае – башенные копры из монолитного железобетона или со стальным каркасом. Надшахтный копер выполняет также ряд вспомогательных функций: к нему крепится опрокидывающие и отклоняющие устройства – при подъёме в скипах и опрокидных клетях; надкулачные балки или качающиеся площадки – при подъёме в обыкновенных клетях; проводники для подъёмных сосудов и другие ус тройства. Копры проектируются как отдельно стоящие сооружения или объединяются с другими зданиями на поверхнос ти горных предприятий в технологические комплексы или блоки. Наибольшее распространение в промышленнос ти нашли такие конструкции металлических копров, как четырехстоечные с одной укосиной и с двумя укосинами шатрового типа (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схемы четырехстоечных металлических копров: а – с одной укосиной; б – с двумя укосинами шатрового типа

147

Четырехстоечные копры состоят: из головки 1, где размещаются шкивы 2; станка 3 – основного грузонесущего элемента, где размещаются направляющие и разгрузочные приспособления; подкопровой рамы 4, заделанной в устье с твола 5; укосины 6, обеспечивающей устойчивость копра и опирающейся на специальные фундаменты 7. Четырехстоечные копры с одной укосиной рекомендуются для главных, вспомогательных и фланговых стволов, сооружённых с помощью временных проходческих копров. Конструкция такого копра (рис. 4.2) обычно проектируется со стальным связевым каркасом, проста в изготовлении, экономична и обладает дос таточно высокой несущей способностью.

Рис. 4.2. Четырехстоечный копёр с одной укосиной со стальным связевым каркасом

148

Жесткость и устойчивость конструкции обеспечивается в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: в плоскости подъемных канатов (рис. 4.2, а) это достигается определенным углом наклона укосины к горизонту; в плоскости, перпендикулярной к плоскости канатов (рис. 4.2, б), – соответс твующим разносом стоек укосины и жестким соединением её с головкой копра. Преимущество данной конструкции заключается также в возможности применения сравнительно коротких стержней в решётке, т. е. более устойчивых, что обеспечивает экономию металла. Особое преимущество приобрели четырехстоечные копры в связи с внедрением современных систем парашютов на тормозных канатах. Для укрепления амортизаторов тормозных канатов устраивают специальную площадку на станке ниже уровня шкивов. Четырехстоечные копры с двумя укосинами шатрового типа применяют для глубоких стволов при оборудовании их двумя подъёмами при расположении подъёмных машин с двух диаметрально противоположных сторон от ствола. Безукосные копры для одноканатных подъёмов (копробункера) главных стволов рекомендуется применять в тех случаях, когда надшахтное здание с бункерами образует массивное сооружение, способное воспринять горизонтальные нагрузки от подъёмов и позволяющее отказаться о т укосины обычной конс трукции. В головке копра (рис. 4.3, а) шкивы 1 через подшипники 2 на подшкивной площадке опираются на подшкивные фермы 3, которые, в свою очередь, передают нагрузку на поперечные головные балки 4 укосины 5 и станка 6. В верхней части головки устанавливается шатёр 7, поддерживающий монорельс 8. Размеры, конструкция и масса головки определяется видом подъёма, числом подъёмных сосудов, а также величиной концевой нагрузки, определяющей сечение элементов конструкций. При одном подъёме возможно два способа размещения шкивов: на одном уровне (рис. 4.4) и в одной плоскости один над другим, т. е. в двух уровнях (рис. 4.5). В случае расположения шкивов на одном уровне высота копра получается несколько меньше; головка занимает только одну панель и по своей конструкции проще. При расположении шкивов в одной плоскости в двух уровнях головка копра занимает три панели по высоте, её конструкция усложняется, а высота копра по сравнению с предыдущей схемой увеличивается. Наличие двух подъёмов в стволе вызывает большое разнообразие конструктивных решений головок копра. Стволы действующих шахт в большинстве случаев оборудованы основным скиповым подъёмом и вспомогательным клетевым. При расположении подъёмных машин с одной стороны копра (одна за другой) шкивы скипового подъёма находятся на верхней площадке на одном уровне, а шкивы клетевого подъёма – в одной плоскости, один на верхней площадке,

149

другой на нижней (рис. 4.6). Возникающая при этом односторонняя нагрузка от натяжения канатов требует устройства одной укосины.

Рис. 4.3. Конструктивные решения основных элементов четырехстоечного копра

При расположении подъёмных машин с противоположной стороны копра шкивы скипового подъёма также расположены на верхней площадке на одном уровне, шкивы клетевого подъёма – в одной плоскости (рис. 4.7). Такая схема двухсторонней нагрузки на копёр требует устройства двух укосин, что усложняет конструкцию копра и увеличивает его массу. На крупных шахтах при работе с двух горизонтов и при подъёме породы скипом стволы оборудуются двумя скиповыми подъёмами. Размещение подъ-

150

ёмных машин и конс труктивные схемы головок копра в этом случае мало отличаются от схем скипоклетевого подъёма.

Рис. 4.4. Схема копра при расположении шкивов на одном уровне

Высота основных несущих элементов головки – подшкивных ферм определяется диаметром шкива D и может быть принята равной D/2+200 мм, где 200 мм – это запас расстояния для размещения горизонтальных связей головки копра. Подшкивные фермы имеют горизонтальные и наклонные связи (рис. 4.8).

Рис. 4.5. Схема копра при расположении шкивов один над другим

К верхним поясам подшкивных ферм приваривают настил из стальных рифленых или дырчатых листов, образующих пол подшкивной площадки. С внешних сторон подшкивную площадку ограждают перилами высотой 1 – 1,1 м. 151

Станок копра (см. рис. 4.3, б) изготовляется в виде пространс твенной рамы фермы. Её поперечное сечение определяется числом и размерами подъёмных сосудов, высота равна высоте копра. Решетка ферм станка делается крестовая, раскосая или полураскосая. Высоту панелей рекомендуется принимать 3 – 3,5 мм.

Рис. 4.6. Схема копра при расположении подъемных машин с одной стороны копра

Рис. 4.7. Схема копра при расположении подъемных машин 0 под углом 180

152

Стойки 9 и распорки 11 проектируются крестообразного сечения из двух уголков, раскосы 10 из одного уголка или двух уголков в виде таврового сечения.

Рис. 4.8. Конструкция подшкивной фермы

Станок копра оборудуется различными устройс твами в зависимости от вида подъёма. К с танку копра крепят проводники, обеспечивающие направленное движение подъёмных сосудов. При подъёме в обыкновенных клетях на приемной площадке устраиваются подкулачные балки для крепления посадочных кулаков. Во время движения клети через приёмную площадку кулаки находятся в отведенном положении и клеть поднимается над ними на 200 – 300 мм. Затем кулаки ставят в посадочное положение, и клеть опускается на них. При спуске клеть соответс твенно подымается, кулаки отводятся в сторону и клеть проходит вниз. В момент посадки клети на кулаки возникает ударная нагрузка, которая при расчётах принимается равной четырехкратной величине статической нагрузке. Для тяжелых клетей вместо посадочных кулаков применяют иногда качающиеся площадки. В этом случае при погрузке и выгрузке клеть ос таётся на весу. Некоторая разница в высоте, образующаяся при остановке клети между её рельсами и рельсами приёмной площадки, компенсируется качающейся площадкой за счет её поворота на шарнирных опорах. При подъёме угля скипами разгрузка их производится в приёмные бункера через дно, что не требует специальных устройств в станке. Для склонных к прилипанию полезных ископаемых применяют опрокидные скипы, которые при разгрузке должны поворачиваться не менее чем на 153

135о относительно первоначального вертикального положения. В этом случае, а также при подъёме в опрокидных клетях к с танку крепят разгрузочные кривые направляющие. Станок копра опирается на подкопровую или опорную раму, замоноличенную в устье ствола (рис.4.9).

Рис. 4.9. Конструкция подкопровой рамы для двух подъемов

Подкопровая рама (рис. 4.3, в) состоит из главных 13 и второстепенных 14 балок двутаврового сечения, сваренных в балочную клеть. Главные балки опираются на специальную железобетонную подушку 15, которой усиливается опорная поверхность устья ствола, и связывается с устьем анкерными хомутами 16, закрепленными с помощью коротышей 17. Стойки станка передают нагрузку на подкопровую раму в местах сопряжения главных и второстепенных балок с обязательным усилением опорной части стоек рёбрами жёсткости. Подкопровая рама опирается на устье ствола, как правило, несколько ниже нулевой отметки, что обусловливается: при клетевом подъёме и устройстве на нулевой отметке приёмной площадки – габаритом подкулачных балок с посадочными кулаками; при скиповом подъёме – условиями размещения противопожарных ляд, которые должны быть на одном уровне с устьем ствола. 154

Укосины, воспринимающие основную час ть нагрузки от натяжения канатов и обеспечивающие устойчивость копров, проектируются плоскими (рис. 4.3, г) и пространственными. Ферма укосины состоит из стоек 18 двутаврового сечения, распорок 19 усиленного таврового сечения из уголков, раскосов 20 и подвесок 21 таврового сечения из уголков. Стойки укосины опираются на бетонные фундаменты 15 специальной несимметричной формы глубиной заложения 2,5 – 3,5 м. К нижней части стойки привариваются рёбра жёсткости и опорный лист, образующие опорный башмак, который закрепляется в теле фундамента с помощью анкерных болтов. Головные балки укосины, воспринимающие большую нагрузку, конструируются сварными составными двутаврового или П–образного сечения с рёбрами жёсткости. Конструкции стальных копров изготовляют заводским способом и доставляют на с троительную площадку в виде "марок", предельные размеры которых обусловлены в основном габаритами железнодорожного подвижного состава. Укрупнение конструкций в блоки, соответс твующие грузоподъемности монтажного оборудования, производится на площадке. Монтаж станка копра может осуществляться следующим образом: – в вертикальном положении — путем наращивания укрупненными блоками при помощи башенного крана; при этом сборку станка производят либо непосредственно над стволом, либо недалеко от ствола с надвижкой собранного станка на устье; – в горизонтальном положении — на земле с подъемом собранного станка при помощи двух мачт или падающей стрелы; сборку производят вблизи от ствола; собранный станок при подъеме надвигают на устье. Станок копра, собранный в горизонтальном положении, поднимают способом поворота или скольжения. Сборка станка в вертикальном положении требует меньше места, чем сборка на земле, но вызывает необходимость монтажной клепки и сварки на высоте. Сборка станка непосредственно над устьем ствола наиболее экономична, но требует прекращения работ в стволе на длительное время. При надвижке собранного станка на ус тье с твола возникают дополнительные затраты на ус тройс тво путей и надвижных приспособлений, но при этом работы в стволе прекращают на короткое время. Укосину копра собирают во всех случаях внизу в горизонтальном положении и поднимают в собранном виде при помощи мачт или с использованием вместо мачты установленного станка. До начала монтажных работ проверяют горизонтальнос ть и правильность отметок площадок опирания опорной рамы на устье ствола и отметок плоскостей опирания башмаков укосины, а также правильность расположения анкерных и опорных болтов; закладывают якоря, проверяют и испытывают такелажные приспособления (стропы траверсы, блоки полиспастов). 155

После проведения этих подготовительных работ в устье ствола ус танавливают и крепят блок опорной рамы. На раме монтируют плоскостные блоки, образующие нижнюю пространственную секцию станка. Выше монтируют среднюю и верхнюю секции, уже собранные в пространс твенные блоки на сборочной площадке. После выверки конструкций и ус тановки монтажных болтов смонтированную час ть станка раскрепляют расчалками. Далее последовательно поднимают, устанавливают и выверяют блоки спаренных подшкивных ферм с левой и правой стороны станка и шатер копра. Укрупнительную сборку укосины производят в горизонтальном положении возле станка. Собранную укосину поднимают при помощи полиспастов, приводимых в действие 5-тонными электрическими лебедками. Верх укосины подтягивают к подшкивной балке и опускают в проектное положение, одновременно удерживая ее низ хвостовыми лебедками. По окончании сборки конс трукций копра выверяют укосину вместе со станком, клепают или сваривают монтажные стыки, которые были ранее соединены на болтах, и закрепляют анкерные фундаментные болты. После этого расчалки могут быть убраны. 4.1.2. Основные расчетные положения при проектировании копров

Расчёт металлических копров включает: определение нагрузок, объёмно-планировочные расчёты, статистический расчёт по определению внутренних усилий в расчётах копра и расчёт сечений этих элементов. При определении нагрузок на конструкции копров учитываются: – эксплутационные усилия в подъёмных канатах; – собственный вес конструкций; – ветровая нагрузка; – собственный вес канатных проводников и натяжных грузов; – собственный вес парашютных устройств; – разрывные усилия в подъёмных канатах; – усилия в тормозных канатах при обрыве подъёмного каната; – динамическая нагрузка при посадке клети на кулаки. Определение нагрузок от воздействия эксплутационных усилий в подъёмных канатах удобно показать на примере подъёма с расположением шкивов на одном уровне. Подъёмные канаты перекинуты через направляющие шкивы и наклонены к горизонту под разными углами, что определяется положением и конс трукцией подъёмной машины. При этом между отвесной и наклонной ветвями нижнего каната угол равен α 1 , верхнего – α2 . Канат предс тавляет собой гибкую нить. Усилия натяжения в отвесной и наклонной ветвях принимаются одинаковыми и равными S1 для нижнего и S2 для верхнего каната. Для случая уравновешенного подъёма с хвостовы156

ми канатами, когда нижний канат поднимается, а верхний опускается, величина усилий определяется по формулам: S1 = 10[(РП +РМ ) + q (Н + НК)] ; S2 = 10 [(Р

' П+

РМ ) + q (Н + НК)] ,

(4.1)

где РП – полезная масса поднимаемого груза, кг; РМ – масса вагонеток, подъёмных сосудов с прицепными устройствами, кг; q – масса 1 м каната, кг; Н – глубина ствола, м; НК – высота копра, м; Р 'П – полезная масса спускаемого груза (может быть принята равной 0,8 РП ), кг.

Рис 4.10. Схема к определению нагрузок на копёр от эксплуатационных усилий в подъемных канатах при расположении шкивов на одном уровне

Из приведённых на рис. 4.10 треугольников сил находим величины равнодействующих усилий, образующих нагрузки на копёр от воздействия: – нижнего каната R1 = 2S1 cos (α 1 /2); – верхнего каната R2 = 2S2 cos (α 2 /2), Эти канаты наклонены к вертикальной оси подъёма соответственно под углами α 1 /2 и α2 /2. Нагрузки на копёр целесообразно представить в виде горизонтальных и вертикальных составляющих от воздействия: – нижнего каната T1 = S1 sin α1 Q1 = 2S1 cos2 (α1 /2); – верхнего каната T2 = S2 sin α2 Q2 = 2S2 cos2 (α 2 /2). К нагрузкам от собственного веса относятся нагрузки от веса конструкций копра и копровых шкивов. Поскольку фактическая масса конст-

157

рукций может быть определена только после их статического расчета, предварительно можно оценить массу копра по эмпирической формуле: G = k1 k2 β HK (0,1S)1/3 , где k 1 – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины разрывного усилия каната S: S, кН k1

<1000 0,43

1000–1500 0,42

1500–2000 2000–2500 0,41 0,40

k 2 – коэффициент, принимаемый в зависимости от конструкций копра и числа подъёмов: 1,0 – для одного подъёма с одноярусной головкой; 1,05 – 1,10 – для одного подъёма с двухярусной головкой; 1,10 – 1,20 – для двух подъёмов; β – коэффициент принимаемый в зависимости от высоты копра НК: НК, м

40 1

β

40 – 60 1,10

60 – 80 1,20

Общую массу копра следует распределить по основным его частям и сделать в зависимости от его высоты на основании табл. 4.1. Таблица 4.1 Распределение массы копра по основным частям Основные части копра Головка Станок Укосина

М асса частей копра (%) при высоте Нк , м 18 52 56 22

24 44 30 26

30 40 33 27

36 35 35 30

42 31 37 32

48 29 38 33

54 26 40 34

63 24 41 35

71 21 42 37

Затем масса основных частей распределяется по узлам ферм копра. Массу шкивов следует взять по каталогу и распределить поровну на опоры подшипников. Ветровая нагрузка определяется в соответс твии с нормативными указаниями с учётом коэффициента сплошности и должна быть приведена к сосредоточенным силам, приложенным к узлам фермы. Нагрузка от собственного веса канатных проводников и натяжных грузов учитывается только при подъёме с канатной армировкой стволов, определяется по данным проекта и прикладывается в месте закрепления канатов. Нагрузка от собственного веса парашютных устройств складывается из собственного веса тормозных канатов и натяжных грузов. Учитывается также вес амортизаторов, установленных на станке копра. Точки приложений расчётной нагрузки находятся в местах установки амортизаторов. Расчётами установлено, что при обрыве каната одной ветви подъёмного каната возникает динамическое усилие в другой ветви, по величине

158

соответс твующее двум – трем концевым нагрузкам. Поэтому при расчете копров в качестве экстренных нагрузок принимают разрывное усилие каната на одной ветви и двойное эксплуатационное усилие на другой сопряжённой ветви; при двух подъёмах принимают разрывное усилие одного каната, двойное эксплуатационное усилие другого и эксплуатационные усилия на двух канатах второго подъёма. Нагрузка от усилий в тормозных канатах при обрыве подъёмного каната реализуется в процессе улавливания клети парашютом. Парашюты работают на специальных тормозных канатах. При обрыве клети возникают экстренные нагрузки в точках крепления амортизаторов на копре. Величина этих нагрузок определяется по данным проекта подъёма и может быть равной расчётной силе торможения данного типа ловителя. Динамическая нагрузка при посадке клети на кулаки принимаетс я равной четырехкратному весу груженой клети и прикладывается в месте крепления подкулачных балок к фермам станка. Расчёт копров производится на расчётные сочетания нагрузок: на основное и особое сочетание нагрузок. Основное сочетание нагрузок включает: нагрузки от эксплуатационных усилий в подъёмных канатах, собственного веса конструкций, канатных проводников и натяжных грузов, парашютных устройств и ветровые нагрузки. Особое сочетание включает: – при расчёте копров с одним подъёмом – нагрузки от разрывного усилия в одном из подъёмных канатов, двойного эксплуатационного усилия во втором подъёмном канате, собственного веса конструкций, канатных проводников и натяжных грузов, парашютных устройств и ветровые нагрузки; – при расчёте копров с двумя подъёмами – нагрузки от разрывного усилия в подъёмном канате одного из подъёмов, двойного эксплуатационного усилия в сопряжённом канате того же подъёма, эксплуатационных усилий в подъёмных канатах второго подъёма, собственного веса конструкций, всех канатных проводников и натяжных грузов, парашютных устройств и ветровые нагрузки. Все ветровые нагрузки в основном сочетании умножаются на коэффициент 0,9, а при особом – на 0,8. Объемно-планировочные расчёты копров предусматривают определение: размеров станка копра в плане; положения станка копра в плане; высоты копра; угла наклона укосины; разноса стоек укосины; расстояния между осью барабана подъемной машины и вертикальной осью подъема (рис. 4.11). Размеры станка копра в плане определяются сечением ствола, габаритами подъёмных сосудов, шириной балок опорной рамы с учётом необходимых зазоров согласно правилам безопасности.

159

Положение копра в плане относительно оси ствола определяется положением подъёмных сосудов и армировки. Размеры в плане между осями должны быть кратными модулю 100 мм. При двух подъёмах, из которых один скиповой, станок должен быть разделён стенкой на два отделения.

Рис.4.11. Планировка четырехстоечного копра: а – вертикальная; б – горизонтальная; в – к определению угла девиации

Высота копра НК определяется как разность отметок шкива и верхнего обреза устья ствола шахты. Для расчётов рекомендуется формула НК =h1 + h2 + h3 +0,3D,

где h1 – разность отметок головки откаточного рельса на приёмной площадке и верхнего обреза устья ствола; h2 – высота подъёмного сосуда до верхнего жимка каната; h3 – высота переподъема, принимается согласно правилам безопасности; D – диаметр направляющего шкива. Вычисленная таким образом высота копра округляется в сторону увеличения с учётом модуля 500 мм. Угол наклона укосины α определяется, исходя из рационального распределения между с танком и укосиной (в четырехстоечных копрах рекомендуется передавать на станок 20 – 30 % нагрузки). Разнос стоек укосины L назначается по результатам расчета копра на боковую устойчивость, т. е. сопротивляемость опрокидыванию под действием ветровой нагрузки на фасад (здесь под фасадом понимается вертикальная плоскость, проходящая через вертикальную и наклонную ветви каната). В процессе расчета полагается, что конструкция копра является абсолютно жесткой, под воздейс твием ветровой нагрузки копёр поворачивается вокруг фундамента укосины, а величина удерживающего момента определяется только собственным весом копра с коэффициентом устойчивости 1,1 или, кроме того, усилиями в анкерных болтах с коэффициентом устойчивости 1,25. Так, опрокидывающий момент равен

160

i

Мо = ∑ Wihi , 1

где Wi – равнодейс твующая ветровой нагрузки, воздействующая на i – ю площадку фасадной поверхности копра; hi – высота центра тяжести i – й площадки над уровнем фундамента укосины. Удерживающий момент: МУ =G L / 2, где G – собственный вес копра; L – расстояние между осями стоек укосины (разнос стоек укосины). Из условия устойчивости копра МУ = 1,1Мо находим разнос стоек укосины: i

L = 2,2∑ Wihi / G . 1

Расстояние между осью барабана подъемной машины и вертикальной осью подъема l должно исключать передачу вибрации от копра подъемным машинам. Это условие выполняется, если l ≥ 0,6 H л + Dб + 3,5, где Dб – диаметр барабана подъемной машины, м. С другой стороны, минимальное расстояние l ограничивается углом девиации каната β=1,5о , гарантирующим устранение сброса каната со шкива, откуда получаем l ≥ 18,9lб cosα + 0,5Dб , где lб – длина барабана подъемной машины. Максимальное расстояние l, гарантирующее отсутствие вибрации наклонной части подъемного каната без установки дополнительных поддерживающих шкивов: l ≤ 1,4( H л − h) + 0,5Dб ,

где h – превышение оси барабана подъемной машины над устьем ствола. Особенности проектирования башенных копров Размеры и масса многоканатных подъёмных машин в аналогичных условиях оказываются значительно меньшими по сравнению с машинами барабанного типа, что позволяет их размещать непосредственно над стволом, на копре. В этом случае над стволом возводят башенный копёр. Башенный копёр является доминирующим сооружением на поверхности как по функциональной нагрузке, так и в формировании архитектурно-художественного облика горного предприятия. Объёмнопланировочные решения башенных копров во многом определяются принятыми технологическими факторами, главными из которых следует считать производительность шахты, глубину и диаметр ствола. Размеры копра в плане зависят от числа подъёмных сосудов, их габаритов и размещения в стволе. Высота копра больше всего определяется назначением ствола (главный, вспомогательный), типом подъёмных сосудов (скип, клеть), а также числом и габаритами многоканатных машин. Использование машин 161

большого ряда, как правило, сопровождается применением отклоняющих шкивов, ведущих к увеличению высоты копра. Высота копров для скиповых и скипоклетевых подъёмов обычно составляет 75 – 120 м, для клетевых – 30 – 75м. В компоновочном отношении большинство копров представляет собой замкнутый, вытянутый по вертикали объём. Вертикальное их членение осуществляется междуэтажными перекрытиями, на которых располагается технологическое, электрическое, вентиляционное и др. оборудование. В машинном зале, занимающим один или несколько этажей, размещаются 2 – 3 подъёмные машины с редукторами и двигателями, электроаппаратура, мостовой кран. Часть башенного копра ниже машинного зала предназначается для размещения устройств переподъема, приёмных площадок, вентиляторов, водонапорных баков, а также технологического оборудования, обеспечивающего разгрузку полезного ископаемого и породы. Особенностью поэтажной планировки является наличие проёмов в середине перекрытий для размещения станка копра, лифта и лестничной клетки. Башенные копры с несущими стенами из монолитного железобетона (рис. 4.12) получили широкое распространение в горнодобывающей промышленности в основном потому, что их возведение в скользящей опалубке даёт возможность вести непрерывное бетонирование стен при минимальной численности рабочих и в конечном итоге определяет экономическую эффективность конструкции. Копры такой конструкции проектируют обычно размерами в плане 18х18 м, 18х21 м, 21х21 м, или 21х24 м и высотой 75 – 120 м для скиповых и 45 – 75 м для клетевых стволов. В верхней части башни один над другим располагаются залы многоканатных подъёмных машин со шкивами трения. В том случае, когда размеры башни малы для размещения подъёмных машин, залы выполняют с эркерами, т. е. большего размера по сравнению с поперечными размерами башни. В этом случае их проектируют в металлическом каркасе с навесными панелями стен. В конструктивном отношении башенные копры из монолитного железобетона представляют собой тонкостенную призматическую оболочку толщиной 20 – 30 см, которая вместе с внутренними стенами образует основную несущую конструкцию. Ребристые междуэтажные конструкции, также выполненные из монолитного железобетона, служат горизонтальными диафрагмами жесткости, обеспечивающими продольную устойчивость конструкции. Башенные копры с несущим стальным рамным каркасом характеризуются небольшим весом всего сооружения. Применение стального каркаса даёт возможность сборки копра на особом стенде с последующей надвижкой на ствол шахты, что сокращает сроки строительства горного предприятия и может быть особенно удобно для действующих реконструируемых предприятий. 162

Рис. 4.12. Башенный копер с несущими стенами из монолитного железобетона: 1 – внешние и внутренние стены; 2 – балки перекрытий; 3 – плиты утеплителей; 4 – фундамент; 5 – машинные залы шахтных подъемников; 6 – этаж отклоняющих шкивов

Стальные каркасы копров состоят из колонн, ригелей и связей. Междуэтажные перекрытия выполняются в виде стальных балочных клеток и монолитных железобетонных плит. Недостатком стальных каркасных копров с навесными стеновыми панелями, помимо резкого увеличения металлоёмкости, является значительное число типоразмеров сборных стеновых элементов. Башенные копры с несущим каркасом из сборных железобетонных элементов не получили достаточного распространения, хотя и обладают рядом преимуществ. Применение сборного железобетона способствует индустриализации строительства башенных копров, значительно сокращает расход металла и лесоматериалов, повышает производительность труда. Но широкое внедрение железобетона на строительстве копров зависит прежде всего от решения вопросов унификации объёмно-планировочных параметров копров, надёжности и простоты решения узлов сборных конструкций. Особенности расчета башенных копров заключается, прежде всего, в необходимости их статического и динамического расчёта, что определяется конструктивными особенностями копров и характером действующих нагрузок.

163

Нагрузки от собственного веса конструкций и стационарного технологического оборудования определяются согласно технологическому заданию на проектирование. При определении веса конструкций можно пользоваться средними данными в расчёте на 1 м3 строительного объёма копров: с несущими стенами из монолитного железобетона – 3 – 4 кН; с несущим каркасом из сборных железобетонных элементов – 2 – 3 кН; с несущим стальным каркасом – 1,2 – 2 кН. Ветровые и снеговые нагрузки определяются в соответствии с нормативными указаниями. Временная полезная нормативная нагрузка на 1 м2 перекрытий принимается равной 5 кН, кроме перекрытий машинных залов, где её следует принимать 10 кН. Кратковременные статические нагрузки от эксплуатационных усилий в подъемных канатах определяются выражениями (4.1). Дополнительные статические нагрузки в канатах от ускоренного и замедленного движения подъёмных сосудов и сопротивления их перемещению могут быть учтены введением дополнительных сомножителей (1+а1 / g) / k и (1+ а2 / g) / k соответственно к первой и второй формулам, где а1 и а2 – ускорение и замедление соответственно в начале и в конце подъёма; g – ускорение свободного падения; k – коэффициент сопротивления перемещению движущихся частей подъёмной установки. Динамические нагрузки от неуравновешенных вращающихся масс подъёмных машин являются одними из основных динамических нагрузок при нормальном режиме работы подъёма. Поскольку многоканатные подъёмные установки имеют номинально уравновешенные, а фактически неуравновешенные вращающиеся части, возникающие при этом динамические нагрузки являются периодическими функциями времени. Соответствующие вертикальная и горизонтальная динамические нагрузки изменяются по гармоническому закону: NB = P sin θ t , NГ = P cos θ t . Их нормативная амплитуда определяется по формуле P =m e θ 2 , где m – масса вращающихся частей машины; e – амплитуда перемещения центра масс, т. е. эксцентриситет, равный расчётному смещению центра вращающихся масс от оси вращения (принимается согласно данным завода изготовителя и для шкивов трения при динамической балансировке машин равен 0,5 – 1,2 мм, для роторов электродвигателей – 0,5 мм); θ – круговая частота вращения, которая при нормальном режиме работы подъёма определяется по горизонтальному участку тахограммы подъёма, θ = 2π W / 60, здесь W – число оборотов машины в минуту. Экстренные нагрузки при внезапном защемлении подъёмного сосуда являются наиболее опасными среди особых нагрузок и определяющими 164

при расчёте конструкций башенных копров. В общем случае рассматриваются как вертикальная РВ , так и горизонтальная (при наличии отклоняющих шкивов) РГ составляющие экстренной нагрузки (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Схема к определению экстренных нагрузок при внезапном защемлении подъемного сосуда: а – схема приложения экстренных нагрузок; б – графическое представление формы импульса при реализации экстренной нагрузки

При наличии в многоканатном подъёме фрикционной защиты максимальные усилия в канатах, в случае защемления сосуда в стволе, определяются из условия проскальзывания канатов по шкиву трения. Вертикальная статическая составляющая экстренной нагрузки равна РГ = S СТ + SСТ e f a, где первый член S СТ представляет собой статическое натяжение сбегающей ветви канатов, которое принимается по заводским данным равным максимальному статическому натяжению; второй член – статическое натяжение защемлённой ветви канатов в момент проскальзывания; f – расчётный коэффициент трения канатов по футеровке шкива; α - угол обхвата шкива канатами. Горизонтальная статическая составляющая экстренной нагрузки: PГ = SСТ e f a sin β, где β – угол отклонения поднимающейся ветви канатов от вертикали (обычно в пределах 8 – 15о ). При этом на конструкцию копра действуют две нагрузки РГ (на шкив трения и на отклоняющие шкивы), приложенные в разных направлениях и на разных перекрытиях.

165

4.2.Бункера 4.2.1. Объемно-планировочные и конструктивные решения бункеров

Бункерами называется саморазгружающиеся ёмкости для сыпучих материалов (полезного ископаемого, породной массы, продуктов их переработки, закладочных строительных материалов и т. д.). Высота бункеров в отличие от силосов проектируется не более полуторного минимального размера их в плане. Бункер является универсальным приспособлением для перегрузки материалов с одного вида транспорта на другой, а также наиболее совершенным типом склада с полной механизацией погрузочноразгрузочных работ и бестарным хранением материалов. По виду хранимого материала бункера в горной промышленности подразделяются на породные и угольные (рудные). По функциональному назначению бункера всей технологической цепочки делятся на приёмные, аккумулирующие, погрузочные. Приёмные бункера служат для разгрузки транспортных средств. Они могут располагаться в надшахтном здании (приём из скипов или вагонеток), на дробильной или обогатительной фабрике (приём руды, доставляемой автосамосвалами или железнодорожными вагонами). Вместимость и размеры их сравнительно невелики: они соизмеримы по объёму и отдельным размерам с самими транспортными средствами, а их вместимость ограничивается обычно десятками м3 . Но крупность загружаемых кусков бывает большой – 1 – 1,5 м, и это должно учитываться при проектировании. Аккумулирующие бункера служат для обеспечения стабильной работы последовательной цепи технологических процессов при сочетании звена периодического действия (до бункера) со звеном непрерывного действия (после бункера). Примером могут служить аккумулирующие бункера обогатительных фабрик, предназначенные для создания полуторасуточного запаса руды для непрерывной, в течение недели, работы мельниц, поскольку рудник работает с выходным днем и на 36 ч прекращает подачу руды. Вместимость таких бункеров достигает десятков тысяч м3 . Кроме того, в их функцию входит равномерная дозированная подача руды на каждую мельницу. На углеобогатительных фабриках, помимо аккумулирующих, проектируются обезвоживающие бункера, в которых происходит осушение угля, подвергнутого мокрому обогащению. Погрузочные бункера предназначены для быстрой загрузки транспортных средств, например железнодорожных вагонов. Вместимость погрузочных бункеров от десятков до тысяч м3 . В качестве примера на рис. 4.14 показан поперечный разрез погрузочного бункера. Основными элементами данного типа сооружения являются: собственно бункер, или ёмкостная часть А, надбункерная галерея Б, подбункерное помещение В, опоры. 166

Ёмкостная часть бункеров состоит из отдельных ячеек, днища (воронки) которых приспособлены для выпуска заполнителя.

Рис. 4.14. Погрузочный бункер

Ячейки бункеров в настоящее время, как правило, проектируются: – призматической формы – с вертикальными стенками и пирамидальной воронкой – пирамидально-призматические; – с общей ёмкостью призматической формы и несколькими выпускными воронками – ящичные; – цилиндрической формы с конической воронкой – конусоцилиндрические, а при больших диаметрах ячеек – с плоским днищем и выпускными воронками (при высоте ёмкости более полуторного её диаметра) – силосы; 167

– с днищем гибкой конструкции параболического очертания – гибкие (параболические). Простейшей формой ячейки является прямоугольная с вертикальными стенками и плоским днищем (рис. 4.15, а). Такая форма целесообразна при большом количестве выпускных отверстий. Для улучшения выпуска угля на днищах ячеек устраиваются рассекатели из тощего бетона. С расчетно-конструктивной стороны ячейка отличается простотой. Такая форма возможна в железобетонных бункерах при портальной загрузке вагонов, т. е. когда состав заходит непосредственно под бункер.

Рис. 4.15. Схемы ячеек бункера

В железобетонных бункерах имеет распространение форма ячейки с вертикальными стенками и ребристым (полигональным) днищем. Преимуществом бункеров с полигональным днищем является возможность загрузки закрытых и открытых вагонов. На рис. 4.15, б изображена схема бункера с полигональным днищем с неполным использованием емкости. Бункер рассчитан на погрузку закрытых загонов из боковых люков и открытых — из центрального. Как видно из рисунка, в верхних углах ячейки часть пространства остается неиспользованной. На рис. 4.15, в изображена схема бункера с полным использованием емкости ячейки. С точки зрения расхода стройматериалов на 1 м3 емкости бункера эта схема выгоднее изображенной на рис. 4.15, б. Углы наклона граней днища к горизонту обусловливаются трением полезного ископаемого о материал днища и прини168

маются на 5 – 7° больше угла трения угля или руды. Недостатком бункеров с полигональным днищем является то, что бункер не может быть полностью разгружен в открытые вагоны, так как боковые люки приспособлены к погрузке закрытых вагонов, если ими не пользоваться, большая часть ископаемого останется в бункере. Схема бункера с днищем полигональной формы иного вида показана на рис. 4.15, г. В этом случае обеспечивается погрузка вагонов, установленных по обеим сторонам бункера, через люки в стенках, а вагонов, входящих в портал, через центральные люки. Широкое применение имеют бункеры с трапецеидальным днищем (рис. 4.15, д) и реже – треугольным (рис. 4.15, е). Бункеры с трапецеидальным днищем рассчитаны на загрузку вагонов из портала, погрузочные люки их вырезаются в центре горизонтальной части днища и в боковых плитах. Бункеры с треугольным днищем рассчитаны на боковую загрузку вагонов. Оба вида бункеров с успехом могут быть выполнены из дерева, стали или железобетона. В последние годы получили распространение стальные бункеры с параболическим днищем (рис. 4.14). Такая форма емкостной части обеспечивает наиболее рациональное использование прочности стали, так как последняя работает на растяжение. Бункер предназначается для загрузки открытых и закрытых вагонов в портале. В том случае, когда необходимо осуществить выгрузку ископаемого из бункера через один желоб, днище выполняется в виде усеченной пирамиды или усеченного конуса. Если материал заполнения обладает абразивными свойствами, стенки и особенно днище должны быть защищены футеровкой из стальных брусков, рельсов или специальных каменных материалов. В днищах бункеров, предназначенных для хранения мокрых руд или углей, предусматривают устройства для стока воды. В бункерах с наклонными днищами устанавливают затворы с водоотбором; плоским днищам придают некоторый уклон от люков к стенкам, в которых устраивают небольшие отверстия для стока, защищённые от засорения фильтрами. Вместимость погрузочных бункеров на угольной шахте должна быть такой, чтобы вся добыча за период времени между подачами составов размещалась в бункерах. При этом предусматривается резерв в 20 – 30% на случай опоздания подачи порожняка, а также некоторый резерв на неравномерность выдачи угля из шахты. Длительные задержки в подаче составов требуют значительно большей вместимости бункеров или же устройства угольных складов. На рис. 4.16 показана габаритная технологическая схема погрузочного породного бункера вместимостью 2400 т. Здание состоит из помещений для размещения технологического оборудования, помещений вспомогательных служб и бытовых помещений. Основное технологическое оборудование: питатель качающийся КЛ–10 – 8 шт; конвейер ленточный передвижной резервный с шириной ленты 1400 мм; бункера 169

вместимостью 2400 т – 8 ячеек. Здание имеет размеры в плане 12х30 м, 2 пролета по 6 м с шагом несущих стен 6 м, 5 этажей с высотой 4, 8 и 12 м.

Рис. 4.16. Габаритная технологическая схема унифицированного погрузочного породного бункера

Необходимая вместимость погрузочных бункеров может быть определена по формуле k k P tP Qб = 1 2 − , γ nγ где k 1 – коэффициент неравномерности подачи порожняка, равный 1,2 – 1,3; k2 – коэффициент неравномерности работы шахты, равный 1,15 – 1,25; n – число составов порожняка, подаваемых на шахту в сутки; t – продолжительность погрузки состава, ч; Р – суточная производственная мощ-

170

ность шахты, т; р – часовая производительность шахты, т; γ – плотность угля, т/м3 . Надбункерная галерея служит для размещения транспортного и загрузочного оборудования. Ее планировочное и конструктивное решение определяется характером загрузки: путем опрокидывания над загрузочным отверстием железнодорожных вагонов или вагонеток, с помощью конвейера, грейферными кранами или скипами. При проектировании угольных бункеров надбункерные галереи обычно оборудуются ленточными или скребковыми конвейерами. Иногда в галерее производится рассев угля по сортам, для чего устанавливают грохоты. Размеры галерей определяются исходя из размеров оборудования с учетом необходимых зазоров. Между стенами и конвейерами должны быть проходы не менее 700 мм. В галереях большой протяженности для удобства обслуживания предусматривают иногда переходные мостики через конвейер. Надбункерные галереи проектируют, как правило, с утепленными ограждающими конструкциями и обогревом. Опорная часть бункеров выполняется преимущественно в виде колонн и реже – сплошных стенок. В железобетонных бункерах колонны жестко связываются продольными, поперечными стенками и днищем в единую систему, поэтому опорная часть представляет собой многопролетные рамы, связанные ригелем-стенкой. В металлических бункерах колонны имеют, как правило, составное сечение и связываются раскосами и ригелем в плоские фермы имеющие продольное направление. В поперечном разрезе колонны связываются также фермами, если погрузка вагонов наружная (боковая); при центральной погрузке опоры связываются как рамы. Фундаменты зависят от конструкции опор и грунтов. Под одиночные колонны устраиваются железобетонные ступенчатые фундаменты и только в случае крайней необходимости – ленточные. В армокаменных бункерах под сплошные стенки фундаменты должны быть ленточные. Для открытия и закрытия люков, установки желобов в нужном положении и наблюдения за процессом погрузки устраиваются специальные площадки обслуживания. Обычно устраивается две площадки: одна на высоте 2 – 2,5 м над уровнем головки рельсов, другая – выше, на уровне выпускных люков. Нижняя площадка служит для наблюдения за ходом загрузки вагонов, а также для заводки желобов в закрытые вагоны. С верхней площадки обслуживаются выпускные люки бункеров – открываются затворы, ликвидируется заклинивание в выпускных люках и пр., а также осуществляется установка желобов при погрузке открытых вагонов. Сообщение с площадками осуществляется при помощи лестниц. Для взвешивания груженых вагонов устраиваются подвагонные весы. Фундаменты весов не должны быть связаны с фундаментами бункеров. В 171

зависимости от компоновки бункеров и схемы загрузки состава на шахте можно ограничиться одними весами или приходится иметь их несколько. Первый случай характерен для шахт, отгружающих один сорт полезного ископаемого, второй — когда отгружается несколько сортов. Весы должны быть установлены под дозирующим бункером, под который подаются нагруженные в соседних ячейках вагоны с несколько меньшим весом, чем отправочный. При стоянке на весах добавляется недостающее количество угля из дозирующего бункера. Стальные бункера обеспечивают применение индустриальных методов строительства и, следовательно, более высокие темпы строительства, но требуют значительного расхода стали в расчёте на единицу полезной ёмкости. Стальные бункера обычно используются в качестве приёмных и перегрузочных и проектируются двух типов: с жесткой и гибкой конструкцией ёмкостной части. Бункер с жёсткой конструкцией ёмкостной части имеет каркас из ребер жесткости, а в нижней пирамидальной части ребра жесткости располагаются горизонтально. Расстояние между горизонтальными ребрами принимается равным 1,5 – 2,0 м. Ребра жесткости привариваются к листам обшивки односторонними непрерывными швами или двусторонними прерывистыми швами. Обшивка ёмкости выполняется из стального листа толщиной не менее 6 мм. Опирание бункера на колонны здания или отдельно стоящие колонны производится через горизонтальные бункерные балки. В некоторых случаях, когда проектируются большие выпускные отверстия, более экономичной оказывается конструктивная схема с опиранием бункера непосредственно на лежащее ниже перекрытие подбункерного помещения. Для конструкций жестких бункеров, возводимых в районах с расчётной температурой наружного воздуха выше – 300 С, следует применять сталь марки ВСт3кп2; при температуре от – 30 до – 400 С – сталь марки ВСт3пс6; при температурах ниже – 400 С – низколегированные стали. Стальные бункера с жесткой конструкцией широко используются в качестве приёмных (рис. 4.17). Приёмным бункером принято называть бункер малой вместимости, обычно предназначенный для приёмки полезного ископаемого и породы из клетей и скипов. Бункер с гибкой конструкцией ёмкостной части проектируется без рёбер жёсткости и поэтому проще в изготовлении. Днище бункера конструируется по форме параболической (без моментной) кривой и работает только на растяжение, что обеспечивает наиболее рациональное использование прочности конструкции. Днище подвешивается к бункерным балкам, передающим вертикальную составляющую этой нагрузки на колонны, а горизонтальную – на распорные балки, которые устанавливаются в поперечном направлении между колоннами. Распорные балки являются одновременно несущими конструкциями для надбункерных галерей. Колонны 172

для обеспечения продольной устойчивости связываются системой раскосов.

Рис.4.17. Двойной приемный стальной бункер для угля и породы: 1 – клеть; 2 – бункер; 3 – перегородка между ячейками; 4,5 – ячейки; 6 – распределительная заслонка

Стальной бункер с гибкой конструкцией ёмкостной части может быть выполнен в виде отдельных полос (подвесок) того же очертания с уложенным по ним настилом. Подвески проектируются из полосовой или круглой высокопрочной стали и крепятся непосредственно к бункерным балкам. Шаг подвесок по длине бункера принимается постоянным и равным 0,3 – 2 м. Настил, воспринимающий давление материала между подвесками, обычно проектируется из сборных железобетонных плит и крепится к подвескам подвижными связями. Монолитные железобетонные бункера могут проектироваться любой формы и ёмкости. Их конструкции обладают высокой несущей способностью и долговечностью. К недостаткам следует отнести сложность и длительность строительства. Монолитный железобетон широко используется для возведения угольных бункеров, обычно с днищем в виде пирамидальной воронки. Толщина железобетонной воронки устанавливается рас173

чётом, но не менее 15 см. Толщина наклонных стенок бункера принимается постоянной, если она не превышает 20 см. Для возведения монолитных железобетонных бункеров используется бетон класса В20, В30 и горячекатаная арматура периодического профиля класса А-III или Ат – III. 4.2.2. Основные расчетные положения при проектировании бункеров

При расчёте бункера должны быть учтены следующие нагрузки и воздействия: – постоянные нагрузки от собственного веса конструкций бункера и надбункерного перекрытия, веса футеровки; – временные нагрузки от веса материала заполнителя, от веса оборудования, а также снеговые и ветровые нагрузки; – динамическое воздействие падающего материала заполнителя при его загрузке в бункер. Нормальное нормативное давление на стенки ёмкостной части бункера принимается равным Рn = (k sin2 α + cos2 α)γ h, где k – коэффициент бокового давления, определяемый по формулам: k = tg2 (45o - ϕ / 2)

или

k = (1 – sin ϕ) / (1 + sin ϕ);

ϕ – угол внутреннего трения сыпучего материала, α – угол наклона стенок бункера к горизонту; γ – объёмная масса (вес) материала (табл. 4.2); h – высота столба материала над рассматриваемой точкой стенки бункера. Расчет несущих конструкций бункеров является сложной инженерной задачей и как при расчете любых строительных конструкций включает следующие, последовательно выполняемые операции: определение нагрузок и воздействий; определение внутренних усилий; подбор сечения несущих конструкций. Для жесткого бункера с призматической емкостной частью строится геометрическая схема, элементы которой приведены на рис. 4.18. Обрешетка бункера (каркас) выполняется из угловой стали и устанавливается в соответствии с размерами стальных листов. Каркас обозначается сеткой с размерами листа a×b, м2 . По заданным размерам бункера определяется высота отдельных поясов от первого уровня, например высота пояса между III и IV уровнем может быть представлена в виде hIV-III=b+a×sin α ,

где α – угол наклона днища бункера к горизонту, град (см. табл. 4.3).

174

Рис. 4.18. Схема к расчету давления на наклонное днище бункера

Объемный вес насыпного материала Наименование материала Насыпной вес угля Насыпной вес антрацита Насыпной вес породы(в среднем) Вес угля и антрацита в целике

Таблица 4.2

Объемный вес, Н/м3 8500 ÷ 9500 9500 ÷ 11000 16000 ÷ 18000 12000 ÷ 16000

Вертикальное давление на стенки бункера Py, Па, определяется по формуле: Py=γ⋅y, Па где y – высота от верхнего уровня засыпки материала, м; например, для уровня IV y = hIV-III. Таблица 4.3 Рекомендуемый наклон днища бункера в зависимости от материала заполнителя Наименование материала М елкие угли Промпродукт Порода Крупные не рассортированные угли Сортовые угли крупностью < 13мм Сортовые угли крупностью > 13мм

Наклон днища, град 60 60 60 50 50 45

Горизонтальное давление Рx, Па, на стенки бункера Рx = Py⋅k,.

175

Для удобства расчета значения k , в зависимости от угла внутреннего трения сыпучего материала ϕ, приведены в табл. 4.4. Таблица 4.4 Значения коэффициента бокового давления сыпучего материала ϕ

sinϕ

20 25 30 35 40

0,3420 0,4226 0,500 0,5736 0,6428

k=

1 − sin ϕ 1 + sin ϕ

0,490 0,405 0,333 0,271 0,217

Нормальные давления, действующие на стенки призматической и пирамидальной частей бункера определяются из выражений: – для вертикальной стенки Рx = Рy⋅k, Па, – для наклонной стенки Рn = Рx⋅sin2α +Py⋅cos2α , Па, Вполне достаточным окажется определение толщины листа, заключенного между последними уровнями бункера. Определение толщины вышележащих листов наклонной стенки производить необязательно, так как обычно ее принимают одинаковой с нижними листами. Толщину листов вертикальных стенок определяем особо. Для определения толщины листа используют уравнение: δ=

6 ⋅ Pn ⋅ β ⋅ a2 р + 0,1 − 0,2 , см σ ⋅10 4

где Рn – среднее приведенное нормальное давление на панель, Па, определяемое по уравнениям: – для прямоугольной панели Pn ′ + Pn ″ Pn = 2

;

– для треугольной панели АВС Pn =

Pn ′ + 2 ⋅ Pn ″ 3

;

– для трапециевидной панели

a 1 ⋅ ( Pn ′ + 2 ⋅ Pn ″ ) + a 2 ⋅ ( 2 ⋅ Pn ′ + Pn ″ ) Pn = , 3⋅ ( a 1 + a 2 )

где Pn ′ , Pn ″ – нормальное давление к стенке на уровнях, Па; ар – меньшая сторона натуральной панели, см; σ – допускаемое напряжение на изгиб, принимаемое для углеродистой стали: ВСт2 – σ = 11000 ÷ 12000 Н/см2 ; ВСт3 – σ = 13000 ÷ 14000 Н/см2 ; (0,1–0,2) см – необходимый запас на кор176

розию; β – коэффициент пропорциональности, определяемый по табл.4.5 и 4.6. Таблица 4.5 Значения коэффициента β для зажатой пластины k=b/a

β

1,0 0,0513

1,25 0,0665

1,50 0,0757

1,75 0,0817

2,0 0,0829

∞ 0,0833

Максимальный изгибающий момент Мmax, Н⋅см, принимаемый с некоторым запасом за расчетный, будет действовать в центре пластины: M max = β ⋅ Pn ⋅ aр ⋅ bр , где bр – большая сторона прямоугольника, см. Приведенные параметры a′р и b′р для трапециевидной панели, м 2 ( a1 + 2 ⋅ a2 ) ⋅ a1 ; ⋅ 3 a1 + a2 ( a − a2 ) ⋅ a1 . bр′ = b − 1 6 ⋅ (a1 + a2 )

a′р =

Если рассматривать пластину (панель) не как зажатую со всех сторон, а как опертую по всему контуру, то изгибающий момент будет иметь максимальные значения в центре пластины и определяться тем же уравнением. Значение коэффициента β для этого случая приведено в табл.4.6. Таблица 4.6 Значение коэффициента β для опертой пластины k=b/a

β

k=b/a

β

k=b/a

β

1,0 0,0479 1,6 0,0862 4,0 0,1235

1,1 0,0553 1,7 0,0908 ∞ 0,1250

1,2 0,0626 1,8 0,0948

1,3 0,0693 1,9 0,0985

1,4 0,0753 2,0 0,1017

1,5 0,0812 3,0 0,1189

Очертание кривой днища гибкого бункера выбирают так, чтобы днище не испытывало напряжений изгиба, а работало только на растяжение. Очертание оболочки гибкого бункера при полном заполнении бункера определяется с учетом вертикального и горизонтального давлений сыпучего материала по уравнению y=

1 H

⎡f 2 ⎛ f 8k ⋅ f 3 ⎞ 4 32k ⋅ f 3 6 ⎤ ⋅ x − ⎜ − ⎟x − ⋅x ⎥, ⎢ 2 4 6 ⎝ ⋅ b b ⎠ ⋅ b 2 3 3 ⎣ ⎦

где Н – распор бункера, МН/м, при x = b/2 и y = f (рис. 4.19) H=

γ

48

( 5 ⋅ b 2 + 16 ⋅ k ⋅ f 2 ) ,

где γ – объемный вес материала, МН/м3 .

177

Рис. 4.19. Расчетная схема гибкого бункера

Площадь поперечного сечения бункера А, м2 , определяется в зависимости от схемы бункера: – для конструкции без призматической части A = b⋅ f − 3, 75⋅ 10 −4 ⋅

f ⋅ b3 k ⋅ f 3⋅b − 7,5⋅ 10 −4 ⋅ ; H H

– для конструкции с призматической частью A = b⋅ h − 3,75 ⋅10

−4

f ⋅b3 k⋅ f 3 ⋅b −4 ⋅ − 7,5 ⋅10 ⋅ . H H

Для небольших бункеров разрешается принимать очертание стенок бункера по веревочной кривой без учета горизонтального давления засыпки: ⎛ x⎞ y = 4⋅ f ⎜ ⎟ ⎝ b⎠

2

или 3 ⎡ ⎛ x⎞ 2 ⎛ x⎞ ⎤ y = 2 ⋅ f ⎢3 ⋅ ⎜ ⎟ − 2 ⋅ ⎜ ⎟ ⎥ . ⎝ ⎠ ⎝ b⎠ ⎣ b ⎦

При этом для бункеров с пролетом b ≤ 4м разрешается использовать графическую аппроксимацию кривой. Площадь поперечного сечения бункера А, м2, в этом случае определяется по формуле: A=

5⋅ f ⋅b . 8

178

По известным габаритным размерам бункера с учетом материала засыпки определяется параметр ω: ω=

b f⋅ k

,

где b – пролет бункера, м; f – высота бункера, м. Если полученное значение ω > 2, то принимается ϕр = ϕ+5° и определяется расчетное значение параметра ωр : ωp =

b

.

f ⋅ kp

Тогда коэффициент k преобразуем в расчетный: k p = tg2(45°– ϕp /2). По табл. 4.7 в зависимости от ωр определяется параметр ξ. Для промежуточных значений аргументов при пользовании табл. 4.7 разрешается линейная интерполяция. Тангенс угла наклона верхнего участка определяется по формуле tgα =

где

2 ⋅ω p ⋅ f ⋅ξ ⋅ 1 − ξ 2 (1 − 2 ⋅ ξ 2 ) ⋅ b

.

Радиус кривизны r1 нижнего участка стенок назначается из условия 1,1⋅r0 ≤ r1 ≤ 1,2⋅r0 , r0 =

ω 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

ξ 0,725 0,707 0,688 0,670 0,652 0,635 0,617 0,602 0,586 0,570

kp ⋅ f 4⋅ξ 2

.

Значения безразмерных параметров

ω 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0

ξ 0,555 0,539 0,527 0,512 0,500 0,488 0,477 0,465 0,453 0,441

ω 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0

ξ 0,432 0,422 0,412 0,402 0,395 0,387 0,377 0,369 0,361 0,356

ω 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0

ξ 0,348 0,340 0,334 0,328 0,320 0,316 0,309 0,305 0,299 0,293

Таблица 4.7 ω 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0

ξ 0,289 0,283 0,279 0,273 0,270 0,266 0,262 0,258 0,254 0,250

Секторный угол α 1 назначается в пределах 40° ≤ α 1 ≤ 50° Величина углов α 2 и α 3 определяется как: α 2 = α - α1 ; α3 = 90° – α . Радиус закругления среднего участка стенок r2 и длина развертки прямолинейного участка стенки определяются решением системы уравнений:

179

⎧r1 ⋅ (1 − cosα 1 ) + r2 ⋅ (cosα 1 − cosα ) + S 3 ⋅ sin α = f ⎨ ⎩r1 ⋅ sin α 1 + r2 ⋅ (sin α − sin α 1 ) + S 3 ⋅ cosα = 0,5 ⋅ b

, .

Длина развертки криволинейных участков стенок Si , м, определяется по формуле α Si = π ⋅ ri ⋅ i , (i = 1;2). 180°

Полная длина развертки стенок S, м, гибкого бункера: S = 2 ⋅ ( S1 + S 2 + S 3 ) ,

м.

Площадь поперечного сечения бункера А, м2 : A=

b⋅ f ⋅ 1− ξ 2

ω p ⋅ξ

.

Растягивающее усилие на единицу длины оболочки бункера Т, МН/м, в месте ее крепления к бункерной балке определяется по формуле T = V 2 +H2

,

где V – вертикальная опорная реакция балки, МН/м, V=

A⋅ γ 2

.

Толщина оболочки гибкого бункера t, м, t=

n⋅T Rсв

,

где n – коэффициент перегрузки сыпучего материала, n = 1,2; Rсв – расчетное сопротивление сварного шва встык растяжению, для стали марки 09Г2С Rсв = 365 МПа. Толщину листа следует принимать не менее 6 мм. Динамическое воздействие падающего материала при его загрузке учитывается коэффициентом динамичности, который вводится в качестве сомножителя к расчётному давлению. При расчёте железобетонных бункеров проверяется прочность сечения основных грузонесущих элементов – вертикальных и наклонных стенок. Последовательно определяются следующие внутренние усилия: растягивающие усилия в горизонтальном и скатном направлениях; изгибающие моменты от местного изгиба из плоскости стенок; внутренние усилия от общего изгиба, учитывающего пространственную работу бункера. При определении напряжений и проверке прочности сечений учитывается совокупность внутренних усилий в стенках бункера.

180

4.3. Сооружения транспортного назначения 4.3.1. Транспортные и коммуникационные галереи

Галереи – это закрытые горизонтальные или наклонные протяженные сооружения, соединяющие два здания и предназначенные для транспортирования материалов с помочью конвейеров или вагонеток (транспортные галереи), для прохода работающих (пешеходные галереи), для прокладки трубопроводов, электрокабелей и других коммуникаций (коммуникационные галереи). Галереи широко применяются на поверхности горных предприятий и на обогатительных фабриках (рис. 4.20). Исходными данными для разработки конструкций галерей являются: – технологическое задание, в котором должны быть приведены все необходимые для проектирования сведения; – генеральный план с нанесением на нем всех надземных и подземных инженерных коммуникаций. При прокладке в транспортерной галерее транзитных кабелей и трубопроводов должны соблюдаться нормы проектирования на все коммуникации, проходящие по галерее. В зависимости от принятых объемно-планировочных и конструктивных решений, а также от условий эксплуатации галереи могут проектироваться различных типов, отличающихся между собой по следующим признакам: а) по материалу основных несущих конструкций пролетных строений: стальные, железобетонные, деревянные; б) по конструктивным решениям несущих конструкций пролетного строения с применением: плит, балок, ферм, пространственных конструкций замкнутого профиля; в) по расположению транспортеров относительно пролетных строений: по низу пролетных строений; по верху пролетных строений; г) по конструктивным решениям ограждающих конструкций: с наносными стенами, располагаемыми с внутренней или с наружной стороны пролетного строения; с самонесущими ограждающими конструкциями; д) по температурному режиму: отапливаемые, неотапливаемые; е) по способу уборки пыли и просыпи внутри галереи: с гидроуборкой, без гидроуборки (в том числе с пневмоуборкой). Выбор тех или иных решений при проектировании галерей должен производиться на основании действующих нормативных документов с учетом класса сооружений, технологических требований, санитарных и противопожарных требований, технико-экономических обоснований, требований унификации и использования типовых конструкций. Выбор материалов следует производить в соответствии с техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов.

181

182 Рис. 4.20. Стальная галерея с пролетной частью из ферм с параллельными поясами

1

Размеры транспортерных галерей должны приниматься в соответствии с требованиями технологии. В соответствии с действующим стандартом ширина проходов для обслуживания транспортеров должна быть не менее: – 0,7 м — для транспортера, обслуживаемого с одной стороны; – 1,0 м — между параллельно установленными транспортерами. Ширина проходов для ремонта и монтажа транспортеров должна быть не менее 0,4 м. Высота проходов в свету должна быть не менее 1,8 м. Ширина конвейерной ленты изменяется от 600 до 2000 мм. Ширина пешеходной галереи рассчитывается, исходя из наиболее многочисленной смены: не менее 1,5 м при численности проходящих до 400 чел. и дополнительно по 0,5 м на каждые 200 чел. сверх указанного числа. При проектировании галереи следует, как правило, применять габаритные схемы и типовые проекты галерей, разработанные с учетом использования типовых унифицированных конструкций и изделий (рис. 4.21). Наибольшее распространение в наземном технологическом комплексе шахты и обогатительных фабрик нашли галереи с пролётными несущими конструкциями в виде ферм. Фермы пролетного строения состоят из панелей. Стержни, ограничивающие контур фермы сверху, образуют в совокупности верхний пояс, снизу – нижний пояс. Внутренние стержни образуют решетку, вертикальные стержни которой называются стойками, наклонные – раскосами. Расстояние между соседними узлами пояса называется длиной панели. По очертанию поясов различают фермы с параллельными поясами, с криволинейными поясами, одним или обеими и треугольные фермы. В фермах с криволинейными поясами только узлы лежат на какой-либо кривой, сами же стержни прямые. По системе решетки фермы называются раскосными, если раскосы чередуются со стойками, с треугольной решеткой, полураскосными, многораскосными и многорешетчатыми. Наибольшее распространение имеют раскосные фермы с треугольным, параболическим и параллельным очертанием поясов. Ферма с треугольным очертанием поясов имеет неравномерное распределение усилий в поясах фермы, увеличивающихся к опорам. Величина усилий в поясах имеет наибольшее значение. Сжатые раскосы имеют наибольшую длину и поэтому обладают меньшей устойчивостью и жёсткостью, что приводит к увеличению поперечного сечения. По сравнению с остальными, ферма является наиболее тяжёлой по весу и сложной в конструктивном отношении. Ферма с параболическим очертанием верхнего пояса обладает большими преимуществами по сравнению с остальными. Узлы верхнего пояса расположены по кривой квадратной параболы, благодаря чему усилия в поясах почти одинаковы, раскосы не работают, а стойки растянуты, причём усилия в них равны между собой. При этих условиях вес фермы полу-

183

чается наименьшим. Недостаток у таких ферм – необходимость устраивать стык в каждом узле верхнего пояса.

Рис.4.21. Типовые отапливаемые транспортные галереи: а – пролетное строение; б, в – габаритные схемы галерей на один и два конвейера соответственно; г – пространственная анкерная опора; д – плоская промежуточная опора

184

Ферма с параллельными поясами имеет неравномерное распределение усилий в стержнях верхнего пояса. Это вызывает необходимость изменения сечения поясов и устройства в них стыков. Решётка получается более мощной. По сравнению с другими этот тип ферм имеет наибольшую общую длину стержней, но вследствие незначительных усилий в них ферма занимает среднее место по величине собственного веса и поэтому нашла значительное распространение в практике. Ферма даёт возможность типизации её узлов и стандартизации элементов. В этой связи ферма применяется для универсальных конвейерных галерей, собранных из панелей длиной 6 м. При этом пролётное строение галереи составлено фермами с повторяющимися секциями. Окончательный выбор того или иного типа фермы производится на основании технико-экономических сравнений. Фермы пролётного строения с параллельными поясами служат одновременно в закрытых галереях каркасом наружных стен, а в открытых – ограждением. Решётку ферм проектируют с нисходящими к середине раскосами, что обеспечивает работу более длинных элементов (раскосов) на растяжение и более коротких (стоек) – на сжатие. Раскосы в крайних панелях фермы рекомендуется делать восходящими, т. е. работающими на сжатие. В этом случае упрощается узел и равномернее распределяются усилия. Фермы изготовляют, как правило, сварными за исключением монтажных стыков. Стальные опоры галерей подразделяются на шарнирные (плоские), состоящие из ветвей опор и пространственных связей между ветвями, а также на неподвижные (анкерные), состоящие из двух плоских опор и связи между ними. Ветви опор должны располагаются по оси ферм пролётного строения. Сечение опор ветвей принимается двутавровым, пространственных связей (решетки) из неравнобоких уголков при ширине галереи до 5,5 м или прокатных швеллеров при ширине более 5,6 м. Углы наклона раскосов – 40 –50˚. Горизонтальные галереи, располагаемые не выше 10 –12 м, имеют, как правило, плоские опоры. Опоры анкерного типа проектируют для высоких галерей и вообще во всех случаях, когда требуются опоры с большой жесткостью. Объемно-планировочные решения галерей зависят от длины их пролетов и размеров поперечного сечения. Шахтная поверхность иногда не даёт возможность вести галерею с равными пролетами. В этом случае пролёты делаются разными. Однопролётными проектируются галереи, если расстояние между зданиями не превышает 36 м и если конструкция зданий предусматривает возможность восприятия нагрузок от ферм галереи. Поперечные размеры галереи определяются требованиями технологии (рис. 4.22). При этом учитывается размеры ограждающих и несущих конструкций. Все размеры округляются в соответствии с требованиями модульной

185

системы. В этой связи ширина галереи в свету должна быть кратной 600 мм.

Рис. 4.22. Схемы определения поперечных размеров конвейерных галерей на 1 – 3 конвейера

В табл. 4.8 приведены данные о типовом ряде внутренних габаритов галерей для предприятий угольной промышленности. Таблица 4.8 Габаритные размеры галерей Ширина ленты конвейера, мм 650 800 1000 1200 1400 1600 2000 650+650 800+800 1000+1000 1200+1200 1400+1400 1600+1600 2000+2000

Ширина конвейера b,мм

Ширина проходов n,мм

1150 1350 1600 1800 2050 2300 2800 1150 1350 1600 1800 2050 2300 2800

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1250 1450 1400 1700 1650 1700 1800

Ширина монтажного зазора m,мм 500 600 700 750 800 850 900 500 600 700 750 800 850 900

186

Ширина галереи В, мм

Высота конвейера, мм

Высота галереи Н, мм

2450 2850 3300 3650 4050 4450 5100 4550 5350 6000 6800 7350 8000 9200

1050 1250 1300 1550 1600 1750 1900 1050 1250 1300 1550 1600 1750 1900

2100 2100 2300 2300 2300 2300 2300 2100 2100 2300 2300 2300 2300 2300

4.3.2. Основные расчетные положения при проектировании галерей

Перспективные проектные разработки галерей направлены на применение современных видов легких ограждающих конструкций. К таким проектным решениям относятся унифицированные габаритные схемы наземных галерей для одно – трёх ленточных конвейеров. В данном конструктивном решении пролётное строение, в зависимости от воспринимаемых нагрузок, запроектировано в виде стальных ферм из одиночных либо парных уголков, перекрытие – сборное железобетонное, стеновое ограждение – трёхслойное металлическое из панелей типа '' сэндвич '' или металлических стен послойной сборки с эффективным утеплителем. Аналогичным образом решено покрытие унифицированных галерей. При расчете галерей учитывают атмосферные воздействия (ветровые, снеговые нагрузки), перепад температур, нагрузки от собственного веса конструкций пролётного строения, опор и людей, вес подвижного состава или транспортёров вместе с полезным грузом, массу просыпки, массу ремонтных материалов и т. д. Наряду с этими нагрузками для конвейерных галерей учитываются продольные нагрузки от ленточных транспортёров, нагрузки от отложения производственной пыли, аварийные нагрузки от заклинивания и обрыва ленты транспортёра, а также динамические нагрузки от оборудования. Вопрос определения ветровых и снеговых нагрузок в зависимости от района эксплуатации галерей решается на основании рекомендаций СНиП 2.01.07 – 85* . Нагрузка от собственного веса включает вес пролётного строения с настилом, вес стоек и покрытия. Она определяется подсчётом в соответствии с данными по аналогично выполненным конструкциям. Вес металлоконструкций пролётного строения при расчётах в первом приближении можно принимать в пределах 1,2–1,5 кН на 1 м2 пола галереи. Нагрузки от подвижного состава включают вес движущихся скипов, вагонеток и электровозов и принимают по фактическому весу. Нагрузка p0 от веса транспортируемого груза и ленты передаётся через станину транспортёра (рис. 4.23) на перекрытие нормально ленте и определяется из выражения: p0 = γf (q т + 2q л ) cos α где γf – коэффициент надёжности по нагрузке, равный 1,2; q т– вес на 1 м погонной длины ленты транспортёра; qл – вес 1 м ленты транспортёра; α – угол наклона транспортёрной галереи, градус. В табл. 4.9 приведены данные о величинах qт и qл в зависимости о т средней плотности транспортируемого материала и ширины ленты транспортёра, а также нагрузки от роликоопор рабочей qp и холостой qx ветвей транспортёра.

187

Рис. 4.23. Схема приложения технологических нагрузок на несущие конструкции транспортных галерей

Таблица 4.9 Вес конструкций и конвейера в зависимости от ширины ленты

0,85

1,8

2,5

3,2

650 800

360 550

760 1150

1060 1600

1360 2050

Вес1м погонной длины ленты qл , Н/м 100 146

1000 1200

850 1220

1800 2600

2500 3600

3200 4600

1400 1600

1670 2180

3520 4600

4900 6400

2000

3400

7200

10000

Ширина ленты конвейера, мм

Вес груза на 1 м погонной длины ленты (qm ) (Н/м) при ρ (т/м3)

Вес роликоопор на 1м погонной длины ленты, Н/м qр

qx

200 750

47 88

212 272

850 1000

103 122

6270 8200

340 515

1650 1870

760 900

12800

736

3200

240

Кроме веса груза и ленты необходимо учитывать вес металлоконструкций конвейера qк, вес просыпи qпр на настиле металлоконструкций и нагрузку от подъемно-транспортных устройств, подвешиваемых на монорельсе под покрытием и предназначенных для монтажа и демонтажа секций оборудования при его ремонте и замене. 188

Общая нормативная нагрузка на 1 м конвейера определяется из выражения pТ = qm + 2q л + q p + q пр + q x + q к . Временная нормативная нагрузка от веса просыпа qпр, людей и деталей принимается в соответствии со следующими данными, причём нагрузка принимается по всей площади перекрытия, включая площадь под транспортёрами: при нормативной средней плотности транспортируемого материала не более 1000 кг/м3 нормативную нагрузку на 1 м2 перекрытия принимают 1500 Н, при 1700–2000, при 2500 и более – 3000 Н. При работе ленточных конвейеров возникают продольные нагрузки τ0 ,вызванные разностью сил сопротивления рабочих и холостых роликов конвейера. Они определяются из уравнения τ 0 = γ f [(q m + q p + qл )Wp − (q x + q л )W x ]cosα ,

где Wp , Wx – коэффициенты сопротивления рабочих и холостых роликов при установившемся режиме, принимаемые равными от 0,02 до 0,03. Динамические воздействия от работы оборудования учитываются путём умножения статических нагрузок на эмпирический коэффициент, который составляет 1,1 – 1,5 для ленточных и скребковых конвейеров, 1,2 – 2,5 – для грохотов, 2,0 – 2,5 – для дробилок, 1,4 – 4,0 – для питателей. Все рассмотренные нагрузки классифицируются в соответствии со СНиП 2.01.07–85* следующим образом: постоянные – от собственного веса строительных конструкций галерей; временные длительные – от веса станины и роликоопор транспортёра, ленты и транспортируемого материала; сетей и промышленных проводок, отложений производственной пыли, вагонеток и материала в них; кратковременные – от веса: просыпи, людей, деталей; снегового покрытия; ветровые; от подвесного транспорта; особые – аварийные (экстренные ), вызываемые обрывом или заклиниванием ленты транспортёра. Расчёт строительных конструкций галерей производится в следующим порядке: выбирают расчетную схему; определяют статические нагрузки на галерею в соответствии с вышеизложенными рекомендациями; производят расчёт и подбор элементов ограждающих конструкций стен и перекрытий; составляют расчётные сочетания статических нагрузок для несущих конструкций; производят статический расчет поперечных балок покрытия, перекрытия и несущих ферм пролётного строения; предварительно подбирают сечения поперечных балок и элементов ферм пролётного строения на статические нагрузки.

189

4.4. Прочие сооружения на поверхности 4.4.1. Склады полезного ископаемого

Склады предназначаются для накопления и хранения полезного ископаемого в периоды, когда по каким-либо причинам выданное на поверхность и иногда переработанное (например, обогащенное) ископаемое не может быть отправлено потребителям или на дальнейшую переработку. Если количество накапливаемого ископаемого не превышает суточной добычи шахты, то его хранят в погрузочных бункерах. По своему назначению различают регулировочные, аварийные и раздаточные склады. Регулировочные склады предназначены для накопления ископаемого на заранее известное время, зависящее от режима работы шахты или карьера, транспорта и потребителя. Емкость этих складов обычно не превышает 10 – 15–суточной добычи. Однако для длительного хранения, например, неходовых сортов ископаемого емкость регулировочных складов может доходить до размеров добычи за несколько месяцев. Аварийные склады служат для накопления ископаемого в периоды, когда по каким-либо аварийным причинам прекращается отправка ископаемого с шахты. Емкость этих складов не ограничивается. Раздаточные склады обеспечивают хранение и раздачу полезного ископаемого различным потребителям, например, для распределения угля многочисленным потребителям города и т. п. Склады могут быть оборудованы передвижными погрузочными машинами, экскаваторами, самоходными или стационарными стреловыми кранами и скреперными установками. На предприятиях угольной промышленности, благодаря простоте и дешевизне оборудования, а также удовлетворительным эксплуатационным качествам, широкое распространение получили скреперные угольные склады в сочетании с погрузочными бункерами. Принципиальная схема такого склада показана на рис. 4.24. Склад находится под открытым небом на грунтовой площадке. Уголь от надшахтного здания по конвейеру 5 попадает в надбункерную галерею, где конвейером распределяется по ячейкам погрузочного бункера 4. Через выпускные люки 3 уголь из бункера грузится в железнодорожные вагоны 2, которые после заполнения взвешиваются на весах, 1. При заполнении бункера уголь конвейером 6 по желобу 7 транспортируется в первичный конус 10, из которого перемещается скрепером 13 по складу 14. Для крепления блоков хвоствого каната на рельсах установлена тележка 15, которая перемещается по периферии угольного склада. Механическая часть склада включает также скрепер 13, пилон 9 с направляющими роликами и лебедку 16. Уголь со склада подают в следующем порядке: скрепером перемещается уголь к решетке, перекрываю-

190

щей яму-бункер 11, из бункера питателем 12 уголь загружается в ковши элеватора 8, который поднимает уголь в надбункерную галерею.

Рис. 4.24 . Схема угольного склада скреперного типа в сочетании с погрузочными бункерами

По статистическим данным две трети складов, оборудованных скреперами или бульдозерами, имеют производительность от 60 до 250 т/ч. В настоящее время в проекты новых и реконструируемых шахт закладывают такие технологические схемы погрузочно-складских устройств, которые обеспечивают производительность погрузки 1000 – 3000 т/ч. Склады проектируются как открытые по типу скреперных, так и закрытые, силосного типа. На рис. 4.25,а показан открытый склад угля вместимостью 10 тыс. м3, располагающийся непосредственно над приемными воронками, оборудованными питателями. Производительность погрузки угля со скла-

191

да определяется производительностью питателей. Такие склады запроектированы на 10 и 20 тыс. м3 угля.

Рис. 4.25. Схемы открытых угольных складов

На рис. 4.25, б показана схема открытого склада угля вместимостью 25 тыс. м3 . Загрузка склада производится с конвейера посредством поворотной фермы, на которой установлен конвейер. Для загрузки угля в воронку склада под питатель используются экскаваторы. Вместимость складов запроектирована от 15 до 320 тыс. м3 угля. Третий вид склада (рис. 4.25, в) представляет собой сочетание аккумулятора вместимостью до 3000 м3, расположенного над ямой с питателем, 192

и открытого склада вместимостью 50 тыс. м3 , оборудованного эстакадой, катучей опорой и грейферным погрузчиком. Промежуточное положение между бункерами и угольными складами занимают полубункерные склады. Полубункера отличаются от бункеров тем, что запас ископаемых в них хранится в штабелях, расположенных на уровне или ниже уровня земли, с конусообразным или траншейным основанием. Погрузку ископаемого из полубункера в подвижной состав транспорта производят обычно конвейерами. Полубункера имеют много разновидностей, отличающихся друг от друга по конструкции, способу загрузки и разгрузки, по строительным материалам и назначению. По конструкции полубункера разделяются на два основных типа: конусные и траншейные. Основное технологическое отличие конусных полубункеров от траншейных заключается в том, что выгрузка угля производится в одной точке, вследствие чего масса отсыпанного в полубункер угля лежит в форме конуса. В траншейных полубункерах разгрузка углехранилища производится по всей длине траншеи и масса отсыпанного в полубункер угля лежит в форме трехгранной или четырехгранной призмы. Погрузка угля при помощи конусных полубункеров представлена схемой, приведенной на рис. 4.26.

Рис. 4.26. Конусный полубункер с четырехскатным днищем: 1 – надшахтное здание; 2 – опрокидыватель; 3 – приемный бункер; 4 – колосниковая решетка; 5 – конвейер; 6 – наклонная галерея конвейера; 7 – полубункер; 8 – земляные откосы; 9 – деревянная стенка ограждения; 10 – загрузочная яма; 11 – загрузочная камера; 12 – секторный затвор; 13 – направляющий желоб; 14 – погрузочный конвейер; 15 – наклонная галерея погрузочного конвейера; 16 – погрузочная вышка; 17 – приемный желоб; 18 – комбинированный погрузочный желоб; 19 – ось погрузочного железнодорожного пути; 20 – бункер для породы; 21 – вагонетка для откатки породы в отвал

Когда поданы под погрузку железнодорожные вагоны, открывают затвор 12 выпускного отверстия, уголь поступает самотеком или при помощи питателя на ленту погрузочного конвейера 14 и с большой скоростью подается в желоб 18, по которому скатывается в вагон. Траншейные полубункера представляют собой длинный траншейный склад с наклонными стенками, между которыми внизу расположено днище с затворами. Под днищем устроена траншея, в которой монтируется погрузочный конвейер, переходящий в конце в наклонную часть, заканчиваю193

щуюся на поверхности погрузочным желобом. Над углехранилищем устраивается загрузочная галерея, соединенная другой галереей с надшахтным зданием. В галереях устанавливается ленточный конвейер, на который уголь подается из шахтных вагонеток через опрокидыватель и приемный бункер. Над полубункером конвейер оборудован разгрузочными устройствами — плужковыми разгружателями или разгрузочной тележкой. На рис. 4.27 изображен траншейный полубункер емкостью 2500 т. Емкость отдельных полубункеров этого типа доходит до 8000 т.

Рис. 4.27. Траншейный полубункер: 1—загрузочный конвейер: 2—траншейный конвейер; 3—разгрузочное устройство; 4— направляющий желоб; 5—погрузочный конвейер; 6—надбункерная галерея; 7—штабель угля; 8—земляная насыпь; 9—загрузочная траншея

Конвейер 1, подающий в полубункер уголь, установлен под углом 18° и имеет плоскую ленту шириною 900 мм и скоростью движения 0,3 м/сек. В траншее устанавливается траншейный 2 и погрузочный 5 конвейеры, расположенные под прямым углом друг к другу. Оба конвейера имеют ленту шириною 900 мм, причем лента траншейного конвейера движется со скоростью 2,5 м/сек, а погрузочного – 3,0 м/сек, что обеспечивает часовую производительность полубункера до 800 т/час. Опыт эксплуатации полубункеров в условиях сурового климата показывает, что угол наклона погрузочного конвейера не следует делать круче 16°.

194

Наиболее выгодными являются высокие, но короткие траншейные полубункера, так как они, во-первых, имеют меньшую длину конвейеров— наиболее дорогую и ответственную часть полубункеров, во-вторых, дают большую удельную емкость (емкость на 1 м траншеи), в-третьих, позволяют иметь меньшее количество затворов и, в-четвертых, легче утепляются. Под угольный склад отводится участок не затопляемый паводками. Площадка планируется с уклоном для стока воды, причем с нагорной стороны территория склада ограждается канавой препятствующей доступу воды на площадку склада. Верхний слой площадки, на котором непосредственно складируется уголь должен быть плотно утрамбован с удалением растительной почвы, корней растений, торфа и пр. Во избежание загрязнения угля при хранении, рекомендуется площадку склада устраивать с глинистыми или шлако-глинистым основанием, состоящим из тщательно утрамбованного слоя в 12 – 15см глины, причем при устройстве покрытия утрамбованный слой в течение 3 – 5 дней поливают водой. При длительном хранении, для снижения интенсивности окисления угля и предотвращения его распыливания, применяются покрытия штабелей специальными составами (суспензия гашенной извести, битумноглинистая паста, дорожная смола, полиэтиленовая пленка и т.д.). Кроме того, для длительного хранении угля применяется метод уплотнения, в качестве уплотнителя используются катки. Для передвижения катков применяют откатные лебедки. Для предупреждения нагревания и самовозгорания угля в штабеле, при длительном хранении производят периодическую замену старого угля из штабеля углем свежей добычи, равномерное смачивание угля при его закладке в штабель 2 –3%-ной водной суспензией гашеной извести. Контроль за хранением угля в штабеле осуществляется путем измерения температуры угля. Для измерения температуры применяется переносной термощуп или ртутный термометр лабораторного типа со шкалой до +150 о С. Если измерение температуры угля производят с помощью термометра, в штабеле устанавливают вертикальные контрольные металлические трубы диаметром 25–50мм, нижние концы которых заделываются наглухо и заостряются, а верхние концы закрываются деревянной пробкой, привязанной к концу трубы. К пробке на шнуре подвешивается термометр, спускаемый внутрь трубы. Трубы устанавливаются по верхнему основанию штабеля в шахматном порядке на расстоянии не более 25м. Склад угля оборудуется противопожарным водопроводом в соответствии с противопожарными нормами строительного проектирования предприятий угольной промышленности.

195

4.4.2. Лесные склады

В связи с применением дерева для крепления горных выработок на шахтах предусматриваются лесные склады, которые размещают обычно на границе промплощадки на расстоянии не менее 100 м от ствола. К лесному складу подводят железнодорожный тупик. Все операции по разгрузке леса из железнодорожных вагонов, по штабелированию и транспортированию – механизированы. Размер территории под склад устанавливают из следующих соображений. Площадь каждого штабеля крепежного леса должна быть не более 200 м2, длина не более 30 м. Ширина штабеля равна длине двух крепежных стоек, но не должна превышать 7,5 м; высота штабеля может доходить до 4 м. Между штабелями предусматривают разрывы для узкоколейных путей и автомобильных проездов шириной не менее 4 м. Площадка склада должна быть спланирована, чтобы обеспечивать быстрый отвод поверхностных вод. Серьезные требования к лесным складам предъявляются с точки зрения пожарной безопасности. Пожарные проезды и подъезды должны обеспечивать возможность беспрепятственного движения машин в любое время года.

Рис. 4.28. Расходный лесной склад: 1— металлическая крепь; 2 — железобетонные затяжки; 3 — рельсы; 4 — шпалы; 5 — рампа; 6—рудничная стойка; 7—склад щебня и песка; 8—лоток для кабеля; 9 — склад цемента и инертной пыли

В настоящее время проектируют лесные склады двух типов: – расходные, рассчитанные на небольшой запас леса и других материалов для крепления горных выработок; – центральные, обслуживающие группу близлежащих шахт. 196

Количество крепежного леса на расходных складах принимают минимальным – в пределах 1 – 3 суточной потребности, стальных и железобетонных конструкций крепей (на 10 т) – 30 сут. Поставка крепежных материалов на шахтные склады должна производиться в контейнерах железнодорожным или автомобильным транспортом. На ряде новых шахт расходные склады запроектированы в пределах блока вспомогательного ствола, под навесом. На рис. 4.28 показан расходный лесной склад. Склад оборудован козловым краном, обеспечивающим механизацию разгрузки железнодорожных вагонов и размещения материалов по территории склада. Центральные лесные склады отличаются от расходных большей вместимостью и наличием нескольких козловых кранов. 4.4.3. Отвалы пород

На угольных шахтах попутно с добычей угля на поверхность выдаются породы получаемые от проходки выработок и их ремонта. Особенно значителен объем выдаваемой породы на шахтах, разрабатывающих тонкие пласты. Количество породы за 15—20 лет работы шахты исчисляется в миллионах кубометров (15—25% от производительности шахты), что вызывает необходимость в устройстве специальных, соответствующим образом оборудованных отвалов породы. Наибольшим распространением до последнего времени пользовались высокие конусообразные отвалы, схема одного из них показана на рис. 4.29. Развитие такого отвала идет в направлении рельсовых путей, укладываемых по образующей конуса от подошвы к вершине под углом 20—30°. Для доставки породы используются вагонетки или скипы. Сосуды разгружаются в верхней точке конуса; порода располагается под углом естественного откоса (40—45°). Для обеспечения нормальной разгрузки сосудов и правильного развития отвала рельсовые пути заканчиваются консольным вылетом и оборудуются разгрузочными приспособлениями. Подъем сосудов осуществляется лебедкой. Отвалы устраиваются в черной зоне, с другой стороны рельсовых путей по отношению к стволу, и поэтому поток породы пересекает железнодорожные пути. Транспортирование породы на отвал указанного типа осуществляется по эстакадам или тоннелям. Площадь под отвал определяется с учетом максимальной высоты отвала 100—120 м и угла естественного откоса породы 40°. При длительной эксплуатации шахты одного отвала становится недостаточно, в связи с этим на поверхности предусматриваются соответствующие резервные площади. Граница отвала породы должна быть не ближе 80 м от ствола, через который в шахту подается воздух; минимальное расстояние от отвала до автомобильных дорог – 60 м, до поселков – 700 м, до линии передач 197

3 – 6 кВ – 100 м, до линии передач 35 кВ — 300 м. Отвалы рассмотренного типа, хотя и получили широкое распространение, но обладают рядом существенных недостатков. Разгрузка сосудов на вершине отвала, передвижка разгрузочных ферм, наращивание и очистка путей требуют значительной затраты рабочего труда. Наличие двух, а чаще трех перегрузочных пунктов (у ствола, в перегрузочном пункте у отвала и на вершине) вызывает потребность в большом обслуживающем персонале.

Рис. 4.29. Конусный породный отвал: 1 – эстакада; 2 – надшахтное здание; 3 – опрокидыватель; 4 – отвал породы; 5 – лебедка; 6 – канат; 7 – направляющий ролик; 8 – ролик; 9 – разгрузочная рама; 10 – скип; 11 – ролик; 12 – тоннель

В настоящее время переходят на более рациональные отвалы с подвесной канатной дорогой. Преимуществом этих отвалов является простота обслуживания при полной механизации процесса. Количество персонала может быть практически доведено до одного человека в смену. Схема отвала показана на рис. 4.30. Канатная дорога берет начало в надшахтном здании; саморазгружающиеся вагонетки загружаются породой непосредственно из приемного бункера у ствола или из бункера обогатительной фабрики и следуют до пункта разгрузки. При сравнительно небольшом объеме породы (до 40 т/ч) принимают маятниковую схему откатки, при которой разгруженная вагонетка возвращается к стволу по той же ветви каната. Вместимость отвалов таких канатных дорог составляет 1,5 – 3,0 млн м3 . По количеству пролетов маятниковые канатные дороги 198

могут быть одно- и двухпролетными. В однопролетной канатной дороге (рис. 4.30, а) отвал «хребтового» типа образуется между опорой 1 и погрузочной станцией 2, а в двухпролетной (рис. 4.30, б) – между промежуточной 3 и конечной 1 опорами. Примером такого конструктивного решения может служить типовая двухпутная маятниковая канатная дорога КМ – 1, имеющая единый тяговый канат. На каждом пути этой канатной дороги подвешивается по одной саморазгружающейся вагонетке вместимостью 2,4 м3 , расположенной таким образом, что при погрузке одной из них вторая разгружается. Высота конечной опоры составляет 100 м, промежуточной – 55 м, а расстояние между ними – 420 м.

Рис. 4.30 Маятниковые канатные дороги

199

При значительном объеме породы переходят на двухканатную замкнутую (кольцевую) схему откатки (рис. 4.31).

Рис. 4.31. Канатная дорога кольцевого типа: а – с секторным отвалом; б – с прямоугольным отвалом; 1 – конечная станция; 2 – погрузочная станция; 3 – поворотная станция; 4 – поворотные пути; 5 – отвал; 6 – несущие канаты; 7 – консоль для сетевых канатов; 8 – головка для перемещения канатов

Пропускная способность дороги может быть доведена в этом случае до любого заданного предела. Устройство опор при второй схеме откатки более сложно. К опорам подвешиваются две ветви каната; на конечной 200

опоре организуется поворотный круг для перехода порожних вагонеток с одной ветви на другую. Мачты-опоры бывают свободностоящими или байтовыми (на расчалках). Мачты и растяжки располагают так, чтобы они не заваливались породой и могли быть в дальнейшем использованы повторно. 4.4.4. Резервуары и отстойники

В комплекс сооружений водоснабжения входят регулирующие и запасные емкости – резервуары различных типов для хранения и аккумулирования воды. Резервуары, в зависимости от расположения, могут быть напорными (активными) и безнапорными (пассивными), т.е. такими, из которых вода может поступать в систему лишь путем перекачки ее насосами. Резервуары подразделяются по назначению, вертикальной привязке, конструктивным особенностям и форме. По назначению емкостные сооружения делятся на резервуары для хранения воды и резервуары для нефти и нефтепродуктов. В зависимости от этого они должны отвечать соответствующим требованиям по их нормальной эксплуатации. По вертикальной привязке резервуары проектируют подземными, полузаглубленными и наземными. По конструктивным особенностям они могут выполняться из сборного, монолитного и сборномонолитного железобетона. При строительстве резервуаров применяется как обычный, так и предварительно напряженный железобетон. Форма резервуаров и габаритные размеры определяются технологическими и технико-экономическими расчетами. Железобетонные резервуары проектируют в основном цилиндрической или призматической формы. Резервуары более сложного очертания (сферические, торовые, линзообразного сечения и др.) проектируют только в особых случаях. Форма резервуаров в плане принимается прямоугольной, круглой или овальной. В зависимости от назначения резервуары проектируют с покрытием или без него. Покрытия могут выполняться с применением пространственных, плоских и комбинированных конструкций. Пространственные монолитные железобетонные покрытия наиболее экономичные по затрате материалов, но трудоемкие в изготовлении. Стены резервуаров могут выполняться вертикальными, наклонными или в виде оболочек. Днища проектируются в большинстве случаев плоскими. Если требуется снизить давление на стены резервуаров, днища выполняют сферической, конической или призматической формы. Одним из важных элементов в проектировании емкостных сооружений является разработка конструкций узловых соединений несущих элементов. Принятые конструктивные решения узлов сопряжения стен с покрытием и днищем должны учитывать технологичность возведения сооружений и обеспечить их надежное функционирование в реальных усло201

виях эксплуатации. Варианты конструктивных решений узлов железобетонных резервуаров приведены на рис. 4.32 и 4.33. Решение об устройстве жестких или податливых стыков стен резервуаров принимается не только по статическим, но и по эксплуатационно-технологическим соображениям.

Рис. 4.32. Узел сопряжения стеновых панелей с днищем: 1 – бетон замоноличивания; 2 – выравнивающий слой раствора

Стыки стен с покрытием и днищем чаще проектируют шарнирноподвижными с использованием эластичных прокладок (резиновых, неопреновых и др.). Обеспечивая свободу радиальных деформаций стен резервуара, такая конструкция стыков позволяет осуществлять плотное обжатие стен по всей высоте, включая зоны, прилегающие к опорным элементам. В отечественной практике строительства большая часть инженерных сооружений выполняется с использованием типовых железобетонных конструкций и изделий массового заводского изготовления. Типизация сооружений водопровода и канализации была начата раньше других инженерных сооружений, так как емкостные сооружения хорошо поддаются унификации. Типовые железобетонные резервуары для воды емкостью от 50 до 1250 м3 были разработаны еще в 1931 году. В 1968 году институтом Союзводоканалпроект с участием НИИЖБ разработана серия 3.900-2 "Унифицированные сборные железобетонные конструкции водопроводных и канализационных емкостных сооружений", в которой учтен опыт применения унифицированных конструктивных решений в практике проектирования и строительства типовых сооружений. Осуществленная унификация и типизация резервуаров существенно повысила эффективность их проектирования и возведения. Унификация основных параметров габаритных схем позволила создать ограниченную номенклатуру сборных конструкций емкостных со202

оружений. Размеры прямоугольных и круглых в плане резервуаров приняты кратными 3 м, а по высоте – 0,6 м.

Рис. 4.33. Угловые участки стен резервуаров: а – применение доборных сборных элементов; б – монолитные вставки

При длине стороны и диаметре сооружений менее 9 м допускается принимать данные размеры кратными 1 м для круглых и 1,5 м для прямоугольных резервуаров. Стеновые панели и фундаменты под колонны типовых резервуаров принимаются по номенклатуре унифицированных железобетонных изделий водопроводно-канализационных сооружений. Для стен и днищ резервуаров применяют бетон классов В15…В35, марок по водонепроницаемости W4...W10 и по морозостойкости F100...F200. Для армирования резервуаров используют ненапрягаемую арматуру классов А-1, А-II, А-III, Вр-I и предварительно напряженную классов Вр-II, А-IV и выше. Объемы цилиндрических резервуаров для хранения воды также унифицированы и принимаются равными от 100 до 6000 м3 . При больших объемах предпочтение отдается прямоугольным в плане резервуарам. При проектировании железобетонных резервуаров, используемых для хранения питьевой воды, необходимо предусматривать следующие мероприятия: – вентиляцию резервуаров через специальные фильтры; – гидроизоляцию покрытия, стен и днища резервуаров; – обработку всех внутренних поверхностей сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций до получения гладкой поверхности без раковин и пор. Для сборных элементов эта обработка должна осуществляться в заводских условиях; – омоноличивание всех стыков сборных конструкций бетоном на расширяющемся цементе для повышения водонепроницаемости и герметичности резервуаров. 203

Конструктивные схемы и габаритные размеры типовых отечественных цилиндрических резервуаров для воды диаметром 4,5 – 24 м изображены на рис. 4.34.

Рис. 4.34. Цилиндрический резервуар для воды диаметром 24 м

Цилиндрические резервуары проектируются из монолитного и сборного железобетона. При малой емкости и единичном исполнении целесообразно возводить резервуары из монолитного железобетона. При массовом строительстве выгоднее строить сборные резервуары. Покрытия круглых в плане резервуаров могут быть пространственные, плоские или комбинированные. Оболочки из монолитного железобетона наиболее экономичны для конструкций покрытий резервуаров, но при их возведении требуется сложная опалубка.

204

Чаще всего монолитные цилиндрические резервуары проектируют с плоскими безбалочными перекрытиями, колоннами с капителями, гладкими стенами и плоским днищем. Безбалочные перекрытия имеют малую конструктивную высоту и гладкую поверхность, которая обеспечивает хорошую вентиляцию пространства над уровнем содержащейся жидкости. Покрытие сборных цилиндрических резервуаров выполняется из плоских или ребристых трапециевидных плит, которые укладываются по кольцевым балкам, опирающимся на колонны. Колонны устанавливаются в стаканы сборных фундаментов, монтируемых на днище резервуаров или предусмотренных в конструкциях монолитного днища. Стены цилиндрических резервуаров проектируются из сборных панелей длиной, равной высоте резервуара, и шириной 1,57 или 3,14 м. При такой ширине по периметру резервуаров размещается целое число рядовых плит и не требуются доборные элементы. В открытых и закрытых цилиндрических резервуарах разбивочные оси совмещаются с внутренними гранями стен. Стеновые панели при монтаже устанавливаются в паз между двумя кольцевыми ребрами по периметру днища резервуара. Сопряжение стеновых панелей с днищем может проектироваться жестким, исключающим радиальное перемещение стенки и ее поворот, или подвижным, допускающим эти перемещения. Для обеспечения свободного перемещения стенки при ее обжатии, паз замоноличивается после натяжения кольцевой арматуры. В качестве напрягаемой арматуры применяется высокопрочная проволока, канаты и стержни. Кольцевую арматуру после натяжения покрывают несколькими слоями торкрет-бетона общей толщиной 25 – 30 мм. При проектировании цилиндрических резервуаров диаметром до 9 м внутренняя и внешняя поверхность панелей принимается криволинейной. При диаметре более 9 м стеновые панели проектируются с криволинейной внешней поверхностью и плоской внутренней. Прямоугольные резервуары эффективны для емкостей объемом 6000 м3 и более, а также для емкостных сооружений внутри помещений. Прямоугольная форма резервуара дает возможность просто и компактно конструировать сооружение в целом. Днища прямоугольных резервуаров обычно проектируются плоскими, но для увеличения объема и уменьшения нагрузок на стеновые панели днища могут выполняться с внутренними откосами. Покрытия стеновых монолитных резервуаров могут быть ребристыми с шагом колонн 6х6 м и безбалочными с сеткой колонн 4х4 м (рис. 4. 35). Монолитные стены высотой до 4 м проектируются гладкими, при большей высоте – с ребрами жесткости. В сборных типовых резервуарах габаритные размеры унифицированы, что позволяет использовать при конструировании покрытий ригели и плиты многоэтажных производственных зданий.

205

Рис. 4.35 . Прямоугольный монолитный резервуар: а – план при варианте с ребристым покрытием; б – то же с безбалочным покрытием

Сборные покрытия резервуаров проектируются плитно-балочными с сеткой колонн 6х6 м и безбалочными с сеткой колонн 4х4 м и 6х3 м (рис. 4.36). В первом варианте покрытий (рис. 4.36, а) сборные плиты укладываются на ригели и соединяются с ними сваркой закладных деталей. Ригели покрытий устанавливаются на колонны и на стеновые панели. Во вто206

ром варианте (рис. 4.36, б) плиты с ребрами по контуру опираются по углам непосредственно на капители колонн.

Рис. 4.36. Прямоугольный сборный резервуар: а – план при варианте с плитно-балочным покрытием; б – то же с безбалочным покрытием

207

Стеновые панели для каждого сборного резервуара принимаются одного типоразмера: длиной, равной высоте резервуара, и шириной 3 м. Для снижения массы элементов ширину плит можно принимать – 1,5 м. В типовых сериях прямоугольных резервуаров разработаны стеновые панели консольного и балочного типа. Высота панелей принята кратной 600 мм, армирование выполнено двойной арматурой из плоских сварных сеток. Стеновые панели заделываются в паз монолитного днища (рис. 4.32). Величина, заделки зависит от диаметра вертикальной рабочей арматуры и определяется с учетом обеспечения ее надежной анкеровки. Угловые участки стен проектируются (рис. 4.33) в виде монолитных вставок или с применением доборных сборных элементов. Пространственная жесткость резервуаров обеспечивается в продольном направлении за счет системы многопролетных рам, образованных сваркой закладных деталей ригелей с колоннами, а в поперечном – за счет приварки плит покрытия к ригелям и продольным стенам. В результате образуется жесткий пространственный блок из двух горизонтальных дисков (днища и покрытия) и четырех вертикальных диафрагм (стен резервуаров), внутри которого расположены многопролетные рамы. В прямоугольных открытых резервуарах разбивочные оси совмещаются с геометрическими осями внутренних стен и колонн и отстоят на 140 мм от внутренней вертикальной грани наружных стен. Вода, выданная из шахты, перед сбросом подвергается очистке и хлорированию. Для этой цели устраивают отстойник шахтных вод с хлораторной. Отстойники простейшего типа представляют собой систему резервуаров прямоугольной формы, вместимость которых определяется в зависимости от количества воды, подлежащей осветлению и обеззараживанию, продолжительности процесса очистки из расчета четырехчасового прохождения по ним воды. На рис. 4.37 показан отстойник шахтных вод вместимостью 700 м3 из расчета очистки 175 м3 /ч шахтной воды. Отстойник состоит из трех параллельных секций — резервуаров, оборудованных хлоропроводами, а также из помещений хлораторной и кладовой. Хлораторная располагается в надстройке над резервуаром, фундаменты и стены отстойников делают железобетонными, днище — в виде железобетонной плиты по бетонной подготовке с надлежащей гидроизоляцией. Каналы бетонные. Более эффективным средством осветления шахтных вод являются пруды-отстойники, в которых шахтная вода находится от нескольких суток до нескольких месяцев. После дополнительной обработки воды на специальных фильтрах получают практически чистую воду – количество взвесей доводят до 2 – 3 мг/л. Такую воду можно с успехом использовать для технических нужд на обогатительных фабриках, для питания противопожарных трубопроводов и т. д.

208

Очистка шахтных вод с применением прудов-отстойников требует дополнительных земельных площадей, что во многих случаях является препятствием для использования этого способа. Более компактным, но и более дорогим в строительстве и эксплуатации является способ очистки шахтных вод на специальных фильтрах.

Рис. 4.37. Отстойник шахтных вод вместимостью 700 м3: 1 – кладовая; 2 – хлораторная; 3 – отверстие 400х400 на отм. –3,20; 4 – дно канала хлоропровода; 5 – люк; 6 – проем 400х400 на отм. –1,65

В соответствии с требованиями «Закона об охране природы» в шахтном строительстве в ближайшем будущем будут переходить на более эффективные, хотя и более дорогие способы очистки шахтных вод, чем спо209

собы осветления и хлорирования в простых отстойниках. Отстойники и осветлители проектируются цилиндрической формы с коническими днищами. Днища выполняются из монолитного железобетона, стены – из сборных элементов. При выборе мест для строительства емкостных сооружений предпочтение следует отдавать площадкам с однородными, непросадочными, непучинистыми грунтами с расчетным уровнем грунтовых вод не менее двух метров ниже отметки днища. На площадках сейсмичностью свыше 9 баллов возведение резервуаров не допускается. 4.4.5. Дымовые трубы

На горных предприятиях применяют преимущественно кирпичные дымовые трубы (рис. 4.38). При проектировании шахт, в зависимости от мощности котельных установок применяют трубы с выходным отверстием диаметром 1200, 1500, 1800 мм. Высота трубы при наличии принудительной тяги, образуемой дымососами, определяется по нормам в зависимости от расхода топлива. Например, при расходе топлива от 15 до 50 т/ч высота трубы должна быть не менее 60 м, при расходе топлива от 5 до 15 т/ч – не менее 45 м. Трубы возводят из лекального трубного кирпича или из обыкновенного строительного кирпича марки не ниже 100 (рис. 4.38, а). Лекальный кирпич выпускается 15 типоразмеров, что обеспечивает возможность его подбора в соответствии с формой и размерами стенок трубы; кирпич имеет сквозные отверстия для повышения связности кладки. Дымовая труба состоит из четырех основных конструктивных частей: фундамента, цоколя, ствола и головки, показанных на соответствующих разрезах. Фундамент трубы имеет, как правило, круглую форму. Глубина его сложения зависит от свойств грунта, а также от глубины заложения подводящих каналов. Учитывая недопустимость неравномерной осадки фундамента дымовой трубы, несущую способность грунтов в основании фундамента проверяют с особой тщательностью. За осадкой фундамента дымовых труб наблюдают с помощью инструментов по реперам, заложенным в стволе трубы на высоте 0,5 м от планировочной отметки. Под фундаментом устраивают бетонное основание толщиной не менее 150 мм. При заглублении более чем на 2 м фундамент должен состоять из бетонной плиты и бетонного или железобетонного стакана, который защищают гидроизоляцией. Верх стакана должен выступать над поверхностью земли на 200 – 300 мм. Вокруг фундамента устраивают отмостку. Цоколь, или нижняя наземная часть трубы, имеет обычно высоту 5 м, которая принимается исходя из размеров подводящих наружных каналов с учетом архитектурных соображений. Цоколь заканчивается сверху карнизом. 210

Ствол трубы возводят в форме усеченного конуса с уклоном стенок 2 – 3%о. Толщина стенок уменьшается снизу вверх уступами, кратными половине кирпича. Соответственно этому ствол трубы разбивают по высоте на звенья, различающиеся толщиной стенки; длина звеньев 12 – 15м. В нижних звеньях толщина стенки определяется расчетом, в верхнем звене принимается не менее одного кирпича.

Рис. 4.38. Конструкции дымовых труб: 1 – красный кирпич марки 100; 2 – футеровка трубы; 3 – воздушный зазор; 4 – железобетонный ствол; 5 – кольцевой фундамент; 6 – газоходы; 7 – светофорные площадки

Кладку ствола трубы при его наружном диаметре до 7 м производят тычковыми рядами кирпича. При больших диаметрах допускается и ложковая кладка. Головка трубы является основным элементом ее архитектурного оформления и украшается карнизом из консольных выпусков рядов клад211

ки. Головка подвержена интенсивному воздействию кислот, образующихся от соединения газов с атмосферной влагой, в связи с чем на верхнем обрезе головки и на карнизе устраивают выступ из цементного раствора. В связи с высокой температурой выходящих газов в дымовых трубах устраивается футеровка из красного, а при необходимости из шамотного и кислотоупорного кирпича. Высота футеровки зависит от температуры выходящих газов: так, при температуре газов 251 – 450 °С высота футеровки должна быть не менее половины трубы. Нижнее звено футеровки опирается непосредственно на фундамент, последующие звенья – на выступы кладки ствола в местах уменьшения толщины его стенки. Между футеровкой и стенкой ствола оставляют воздушный зазор шириной 50 мм, при наличии газов высокой температуры зазор доводят до 100 – 150 мм и заполняют теплоизоляционным материалом. Для придания футеровке устойчивости предусматриваются шанцевые (упорные) кирпичи: две штуки на 1 м2 ее поверхности; торцевые кирпичи выступают из футеровки и упираются в ствол трубы. На кирпичных трубах устанавливают наружные и иногда внутренние ходовые скобы. Наружные скобы располагают через 5 рядов кладки и тщательно заделывают в кладку на глубину не менее 250 мм. Для безопасности передвижения людей наружные ходовые скобы ограждают металлической решеткой. Для восприятия температурых усилий, возникающих в кладке вследствие нагрева внутренних слоев стенок, применяются стяжные кольца. Число и сечения стяжных колец определяют расчетом в зависимости от температуры газов, толщины стенки и футеровки. Дымовые трубы оборудуют газозащитными устройствами, состоящими из молниеприемников, токовыводящего провода и заземляющего электрода. На трассах воздушного сообщения трубы должны иметь светоограждение из красных ламп. Заградительные огни располагают в несколько ярусов. Для установки ламп устраивают светофорные площадки, состоящие из кронштейнов, настила и ограждения. ВНИПИТеплопроектом была разработана конструкция двухслойной трубы с футеровкой (рис. 4.38, б) из полимерцементного бетона на пористых заполнителях. Труба оборудована светофорными площадками, молниезащитой и приборами теплового контроля, для размещения и оборудования которых предусмотрены наружные балконы и лестница. Труба имеет наружный диаметр в основании 44 м, на верхнем обрезе 14,2 м и опирается на кольцевой фундамент с наружным диаметром 58 м. Толщина ствола изменяется по высоте трубы от 1,3 м внизу до 0,5 м вверху, толщина футеровки от 0,25 до 0,2 м. Железобетонный ствол выполнен из тяжелого бетона класса В25, с морозостойкостью F300, водонепроницаемостью W8.

212

Глава 5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА 5.1. Проекты организации строительства и производства работ Организационные формы строительного производства. Для бесперебойного и эффективного функционирования строительного производства необходима четкая, научно обоснованная его организация на начальной стадии и постоянное поддержание согласованного взаимодействия его участников в ходе строительства объектов. Организационные формы строительного производства зависят от способов производства строительно-монтажных работ, которые разделяются на подрядный и хозяйственный. Подрядный способ предусматривает выполнение строительномонтажных работ специальными постоянно действующими подрядными строительно-монтажными организациями на основании договоров, заключенных с заказчиками. В качестве заказчиков (застройщиков) выступают министерства, ведомства, исполкомы местных советов, предприятия, организации, дирекции строящихся предприятий, которым выделены лимиты капитальных вложений на строительство. В подрядных договорах определяются права и обязанности договаривающихся сторон по производству строительно-монтажных работ и обеспечению строительства ресурсами. Заказчик составляет титульные списки строек, обеспечивает строящиеся объекты проектно-сметной документацией, оборудованием, специальными материалами, энергетическими ресурсами, кадрами эксплуатационного персонала, а также решает вопросы отвода земельного участка под застройку, проведения проектно-изыскательских работ и финансирования строительства. Заказчик заключает договор, как правило, с общестроительной организацией, которая выступает в качестве генерального подрядчика. Генподрядная организация выполняет часть строительно-монтажных работ собственными силами, а для выполнения специальных работ привлекает на договорных началах в качестве субподрядчиков специализированные организации, координирует и организует совместную их работу и несет ответственность за качество и своевременный ввод в действие строящихся объектов. Субподрядные организации выполняют отдельные виды специализированных работ или осуществляют строительство специальных зданий и сооружений и несут ответственность за своевременное и качественное выполнение этих работ. Хозяйственный способ состоит в том, что организации-заказчики, наряду с основной производственной деятельностью, выполняют строи-

213

тельно-монтажные работы своими силами — создаваемыми для этих целей строительными подразделениями. При этом заказчики выполняют также все функции застройщика, как и при подрядном способе. Подрядный способ имеет значительные преимущества перед хозяйственным, так как за счет специализации, кооперации и индустриализации строительного производства позволяет сокращать продолжительность, снижать стоимость и повышать качество строительства объектов. Специализация — наиболее прогрессивная форма общественной организации производства, основанная на разделении труда. Строительные организации специализируются по отраслевому, объектовому (предметному) и технологическому признакам. В первом случае строительно-монтажные организации специализируются на возведении предприятий, зданий, сооружений для конкретных отраслей (металлургической, химической, сельскохозяйственной и др.). Во втором – специализация организаций проходит на уровне отдельных объектов (жилые дома, очистные сооружения, дороги и т. д.). В третьем – организации специализируются на выполнении отдельных видов работ (земляные, бетонные, отделочные, электромонтажные, сантехнические и др.). Специализированные организации оснащаются высокопроизводительными машинами и инструментом, укомплектовываются квалифицированными кадрами и обеспечивают выполнение работ с высоким качеством в установленные сроки. Заводы-изготовители и поставщики строительных конструкций, изделий и материалов, включенные в состав строительных комбинатов, совместно с транспортными и строительно-монтажными организациями составляют с ними как бы единый конвейер, производящий полуфабрикаты и готовую строительную продукцию. На практике большая часть предприятий строительной индустрии не входит в состав строительных комбинатов и подчинена строительно-монтажным трестам или территориальным управлениям по строительству. Организация проектирования объектов. Строительство любого здания или сооружения невозможно без предварительной разработки проекта, в котором графическим способом отображают модель объекта и приводят сведения о его эксплуатационных характеристиках, сметной стоимости, необходимых для его возведения материально-технических ресурсах, а также основные положения по организации строительства и производству строительно-монтажных работ. От качества проектных решений зависит технико-экономический уровень создаваемого объекта, его долговечность, материалоемкость, трудоемкость и продолжительность возведения. При разработке проектов рассматривают и выбирают наиболее эффективные варианты решений по использованию прогрессивных строительных материалов, конструкций, технологических процессов и рациональных методов строительства объектов. 214

Строительное проектирование в нашей стране ведут по единым государственным нормам и стандартам для всех отраслей народного хозяйства. До начала проектирования разрабатывают технико-экономические обоснования (ТЭО) — по крупным и сложным объектам или техникоэкономические расчеты (ТЭР) — по другим предприятиям, зданиям и сооружениям. В ТЭО и ТЭР определяют порядок разработки проектносметной документации: в две стадии – проект и рабочая документация или в одну стадию — рабочий проект. При двухстадийном проектировании проект служит основой для разработки рабочей документации. Проект содержит исходные документы для проектирования и основные технологические и строительные проектные решения, необходимые для определения стоимости всего строительства по укрупненным показателям: генеральный план строительства; объемно-планировочные, конструктивные и архитектурные решения зданий и сооружений, перечни используемых типовых проектов, сметнофинансовый расчет; природоохранные мероприятия; пояснительную записку с кратким изложением содержания проекта, мощности и состава объектов предприятия, его технико-экономических показателей, данных об обеспечении производства кадрами, сырьем, материалами, энергией, водой и другими ресурсами, условий обеспечения жильем и культурно-бытового обслуживания работающих на предприятии и на его строительстве. Кроме того, в проекте содержатся заказные спецификации на технологическое оборудование и заявочные ведомости на серийное общезаводское оборудование, приборы, арматуру, кабельные и другие изделия, а также технические требования на разработку нестандартизированного оборудования. Проект должен быть согласован с генподрядной организацией, рассмотрен экспертной комиссией и утвержден в установленном порядке. Рабочая документация состоит из общих и деталировочных чертежей: деталировочного генерального плана с нанесением на нем транспортных сетей, подземных и наземных коммуникаций, благоустройства и озеленения территории; зданий и сооружений, включая архитектурностроительные и технологические чертежи, схемы сетей и трубопроводов, чертежи систем водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции, газоснабжения, энергоснабжения, сигнализации, связи и автоматизации; устройств, связанных с охраной труда, техникой безопасности и природоохранными мероприятиями; чертежей и перечней используемых типовых проектов, привязанных к местности, типовых конструкций, стандартов, нормалей, заказных спецификаций на оборудование и специальные материалы; ведомостей объемов строительно-монтажных работ и потребных для строительства материалов, деталей, конструкций, паспортов, проектов на отдельные объекты; перечней чертежей, входящих в состав рабочей документации.

215

Проекты и рабочая документация на новое строительство, расширение и реконструкцию действующих предприятий и объектов должны согласовываться с органами государственного надзора и подвергаться экспертизе до их утверждения. Утвержденный проект и рабочая документация, включая сметы, являются основанием для планирования и финансирования строительства объекта, заказа оборудования и материалов, а также для заключения договора подряда на строительство. Заключение договоров подряда. После включения объектов в государственный план строительства заказчик и генеральный подрядчик заключают подрядный договор, в котором определяются взаимные обязательства и ответственность сторон, финансовые взаимоотношения и санкции, сроки завершения строительства и сдачи объектов в эксплуатацию. Проект договора разрабатывается генеральным подрядчиком. Договоры подряда заключаются в соответствии с «Правилами о подрядных договорах по строительству». Самостоятельные разделы организационной подготовки строительства — разработка проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР). Проект организации строительства — самостоятельный раздел и неотъемлемая часть проекта и рабочей документации на строительство производственных и гражданских зданий, сооружений и их комплексов. ПОС представляет собой документированную модель строительства от начала подготовительных строительно-монтажных работ до полного завершения строительства, в которой определяются последовательность и методы проведения всех работ по очередям, пусковым комплексам, узлам, объектам, время выполнения и физические объемы работ по выделенным этапам в увязке с обеспечением этих работ всеми видами ресурсов (материальными, энергетическими, трудовыми, машинными и др.). ПОС разрабатывают с целью обоснования и регламентации сроков ввода в действие объектов жилищно-гражданского назначения, пусковых комплексов и предприятий в целом. ПОС служит основанием для распределения объемов капитальных вложений и строительно-монтажных рабо т по годам строительства. В ПОС определяются также мероприятия, связанные с организацией и развитием производственной базы строительства. Исходные документы для разработки ПОС: ТЭО и ТЭР на проектирование и строительство, задания на проектирование, данные инженерных изысканий, документы согласования о подключении строящегося объекта к действующим источникам энергоснабжения, сетям и коммуникациям, основные технические решения проекта и рабочей документации. ПОС разрабатывает Генеральная проектная организация и по ее заданию – субпроектировщики одновременно с разработкой строительной части про-

216

екта с целью увязки объемно-планировочных и конструктивных решений с требованиями организации и технологии строительного производства. Разработка ПОС основывается на соблюдении требований нормативных документов, передовом опыте и новейших достижениях строительной науки и техники с учетом необходимости совмещения во времени выполнения общестроительных, монтажных и специальных работ поточными методами с увязкой методов их выполнения. В ПОС должно предусматриваться: обеспечение первоочередного выполнения работ подготовительного периода; соблюдение планов и заданий по повышению производительности труда, уровню механизации, сборности, сокращению трудоемкости, снижению себестоимости строительно-монтажных работ; внедрение комплексной механизации работ с максимальным использованием средств механизации в две смены и более, а также применение средств малой механизации; использование современных технических средств диспетчерской связи и внедрение АСУ в строительстве; ограничение строительства временных зданий и сооружений за счет первоочередного возведения в составе производственных объектов постоянных зданий, которые могут быть использованы для этой цели; соблюдение правил производственной санитарии и техники безопасности; выполнение мероприятий по охране природы и рекультивации сельскохозяйственных земель и лесных угодий, нарушенных при производстве строительных работ. Состав, содержание и формы основных документов ПОС регламентируются СНиП 3.01.01-85 «Организация строительного производства». В общем случае в состав ПОС включаются (содержание отдельных документов приводится с некоторым сокращением): 1) календарный план строительства — определяются общие календарные сроки и последовательность строительства (по очередям, пусковым комплексам и основным объектам), а также объемы работ в денежном выражении по годам строительства. Календарный план на подготовительный период составляется отдельно (с распределением объемов работ по месяцам); 2) строительные генеральные планы для подготовительного и основного периодов строительства — графически определяется размещение строительного хозяйства на территории строительной площадки; 3) организационно-технологические схемы — определяется оптимальная последовательность возведения зданий и сооружений с указанием технологической последовательности работ; 4) ведомость объемов основных строительных, монтажных и специальных строительных работ с выделением работ по основным зданиям и сооружениям, пусковым или градостроительным комплексам и периодам строительства; 5) ведомость потребности в строительных конструкциях, изделиях, материалах и оборудовании; 217

6) график потребности в основных строительных машинах и транспортных средствах; 7) график потребности в кадрах строителей по основным категориям; 8) пояснительная записка — характеристика условий строительства; обоснование методов производства строительно-монтажных работ; указания о методах инструментального контроля за качеством сооружений; мероприятия по охране труда; условия сохранения окружающей природной среды; обоснование потребности в строительных машинах, механизмах, транспортных средствах, электрической энергии, паре, воде, кислороде, ацетилене, сжатом воздухе, а также временных зданиях и сооружениях; перечень основных строительных организаций; обоснование размеров и оснащения площадок для складирования; обоснование потребности в строительных кадрах, жилье и социально-бытовом обслуживании строителей; обоснование продолжительности строительства объекта; техникоэкономические показатели. Обоснование всех потребностей и затрат должны содержать источники их покрытия. Состав и содержание ПОС могут дополняться с учетом сложности объекта. Сложность объекта устанавливает до разработки ПОС инстанция, утверждающая задание на проектирование, по согласованию с генеральной подрядной строительной организацией. Проектная организация должна согласовывать с генподрядчиком основные решения ПОС: транспортные схемы доставки местных строительных материалов и конструкций на строительную площадку; типы применяемых строительных машин и виды транспорта; виды местных строительных материалов; предложения по использованию и развитию производственной базы строительства и др. ПОС утверждается в составе проекта и рабочей документации. На основании ПОС строительная организация, осуществляющая проект (генподрядчик) или по ее заказу проектный институт, разрабатывают проектную документацию на непосредственное производство работ – проект производства работ (ППР). Проект производства работ представляет собой документированную модель процессов строительного производства по возведению объектов от начала подготовительных строительно-монтажных работ до сдачи объектов в эксплуатацию, в которой определяются виды и объемы строительно-монтажных работ по каждому объекту, последовательность и сроки их выполнения, потребность и сроки поступления на строительную площадку всех видов материально-технических ресурсов, строительных машин, рабочих кадров, а также предусматриваются рациональная технология и безопасные условия выполнения работ.

218

Утвержденный ППР является основанием для оперативного планирования, контроля, регулирования и учета строительного производства. ППР разрабатывают с целью регламентации выполнения строительномонтажных работ наиболее эффективными методами с исследованием оптимальных составов бригад рабочих, комплектов строительных механизмов и ручных машин, обеспечивающих сокращение продолжительности строительства, снижение трудоемкости, себестоимости и улучшение качества строительно-монтажных работ. Исходные документы для разработки ППР: задание на разработку ППР, ПОС; рабочая документация на строительство объекта; смета на строительство объекта и сводная смета стройки; исходные данные о наличии и мощностях предприятий производственной базы строительства, мощностях и загрузке существующих строительно-монтажных генподрядных и субподрядных организаций и укомплектованности их кадрами, составе парка строительных машин, средств автомобильного и других видов транспорта; сведения о порядке и сроках поставки технологического, энергетического, сантехнического и другого оборудования и специальных материалов заказчиком; данные о поставках строительных конструкций, изделий, материалов; другие сведения, необходимые для разработки документации проекта производства строительно-монтажных работ. Разработка ППР основывается на соблюдении требований СНиП 3.01.01–85, а также действующих нормативных документов, инструкций и указаний по производству и приемке строительно-монтажных работ. В ППР должно предусматриваться внедрение рациональных методов, передового опыта и научно-технических достижений в области строительного производства. Принимаемые в ППР решения должны обеспечивать: сокращение трудоемкости выполнения работ за счет комплексной механизации и ручных машин; сокращение продолжительности строительства за счет максимального совмещения во времени выполнения общестроительных и специализированных работ и сокращение продолжительности выполнения каждой работы; повышение производительности труда рабочих за счет внедрения передовых методов организации рабочих мест, научной организации труда, внедрения бригадного подряда; снижение себестоимости строительно-монтажных работ; соблюдение правил охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности. В соответствии со СНиП 3.01.01–85 ППР разрабатываются на: возведение здания, сооружения или его части (узла); сложные в выполнении отдельные виды работ; подготовительный период строительства. В общем случае в состав ППР на возведение здания, сооружения или его части (узла) включаются (содержание отдельных документов приводится с некоторым сокращением): 219

1) календарный план производства работ по объекту или календарный сетевой график – устанавливаются последовательность и сроки выполнения работ, определяется потребность в трудовых ресурсах и средствах механизации; 2) строительный генеральный план – графически определяется размещение строительного хозяйства на строительной площадке объекта, увязанное с расположением строящихся зданий, сооружений, сетей и коммуникаций; 3) графики поступления на объект строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования; 4) графики движения рабочих кадров по объекту и основных строительных машин по объекту; 5) технологические карты (схемы) на выполнение отдельных видов работ; 6) решения по производству геодезических работ — определяются схемы размещения знаков для выполнения геодезических построений и измерений, а также необходимая точность и технические средства геодезического контроля выполнения строительно-монтажных работ; 7) решения по технике безопасности; 8) мероприятия по выполнению (при необходимости) работ вахтовым методом; 10) решения по прокладке временных сетей водо-, тепло- и энергоснабжения и освещения строительной площадки и рабочих мест; 11) перечни технологического инвентаря и монтажной оснастки; 12) пояснительная записка — обоснование решений по производству работ; потребность в энергетических ресурсах и решения по ее покрытию; перечень мобильных (инвентарных) зданий и сооружений с расчетом потребности и обоснованием условий привязки их к участкам строительной площадки; мероприятия по обеспечению сохранности материалов, изделий и конструкций; мероприятия по защите действующих зданий и сооружений от повреждений, природоохранные мероприятия, техникоэкономические показатели. ППР на выполнение отдельных видов работ должен состоять из календарного плана производства работ, строительного генерального плана, технологической карты и краткой пояснительной записки с необходимыми обоснованиями и технико-экономическими показателями. Качество разработанных ППР проверяют путем сравнения их с эталонными ППР для аналогичных объектов по уровню техникоэкономических показателей.

220

5.2. Строительный генеральный план Строительный генеральный план (СГП) — это план строительной площадки, на котором показано расположение строящихся запроектированных и существующих зданий и сооружений, строительных машин, а также объектов строительного хозяйства, предназначенных для обслуживания производства работ. К объектам строительного хозяйства, необходимым на период строительства, относятся: производственные установки (бетонные и растворные узлы); склады строительных материалов, конструкций и деталей; временные здания и сооружения административного, санитарно-гигиенического и культурно-бытового назначения; автомобильные и железные дороги; сети энергоснабжения, водоснабжения, канализации, связи и др. Стройгенплан является составной частью ПОС или ППР. Стройгенплан в составе ПОС называется общеплощадочным, а в составе ППР — объектным. Различия между указанными видами СГП — в степени детализации. Общеплощадочный строительный генеральный план, разрабатываемый проектными организациями в составе ПОС, представляет собой план строительной площадки с прилегающей к ней территорией, используемой для строительства всего комплекса объектов и размещения временных зданий, сооружений, установок, коммуникаций, предназначенных для обслуживания всей строительной площадки. Объектный строительный генеральный план, разрабатываемый строительными организациями в составе ППР, охватывает территорию строительной площадки одного объекта. На объектном стройгенплане уточняют и детализируют решения общеплощадочного стройгенплана. На нем наносят: строящийся объект; временные механизированные установки; административно-бытовые и производственные здания; дороги и проезды, используемые в период строительства; места расположения, пути перемещения и зоны действия строительных кранов и других машин; временные закрытые и открытые склады, навесы; временные сети водоснабжения, электроснабжения и другие инженерные коммуникации с указанием их подсоединения к действующим источникам питания; площадки укрупнительной сборки конструкций; места приема поступающих на стройку конструкций, материалов, товарного бетона и раствора; временные точки наружного освещения; пожарные гидранты; временные ограждения территории строительной площадки с указанием въезда и выезда транспортных средств. Назначение стройгенпланов — разработка и осуществление наиболее эффективной модели организации строительной площадки, обеспечивающей; наилучшие условия для высокопроизводительного труда работающих; максимальную механизацию процессов выполнения строительно-

221

монтажных работ; эффективное использование строительных машин и транспортных средств; соблюдение требований охраны труда. Проектирование стройгенплана — заключительный этап разработки ПОС или ППР. Исходные данные для разработки общеплощадочного СГП: генплан площадки строительства; материалы геологических, гидрогеологических и инженерно-экономических изысканий; смета; сводный календарный план с пояснительной запиской о методах производства работ; расчеты потребности во временных зданиях и сооружениях, складских площадях и других элементах строительного хозяйства. Исходные данные для разработки объектного стройгенплана: общеплощадочный стройгенплан; календарные планы и технологические карты из ППР данного объекта; уточненные расчеты потребности в ресурсах; рабочие чертежи здания или сооружения. Стройгенплан разрабатывают для различных стадий строительства объекта (комплекса) и различного комплекса выполненных работ (нулевой цикл, возведение надземной части здания, отделочные работы). Отдельно разрабатывают стройгенплан на подготовительный период строительства. Стройгенплан, как общеплощадочный, так и объектный, состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки. Графическая часть общеплощадочного СГП включает: генплан площадки с нанесенными на нем объектами строительного хозяйства (рис. 5.1), экспликацию временных зданий и сооружений, условные обозначения.

Рис. 5.1. Стройгенплан объекта: 1 – строящееся здание; 2 — трансформатор; 3 — пункт подключения электросиловой линии; 4 — проходная; 5 — контора прораба; 6 — гардероб; 7 — дорога; 8 — помещение для приема пищи; 9 — кладовая; 10 — склад сборных конструкций; 11 — башенный кран; 12 — душевая; 13 — санузел; I — постоянные сети водоснабжения; II — временные сети водоснабжения; III — городская канализационная линия; IV —временное ограждение; V — городская сеть; VI — временная электросеть

222

Графическая часть объектного СГП включает те же элементы, что и общеплощадочный СГП, с детализацией и уточнением принятых в нем решений. Расчетно-пояснительная записка к общеплощадочному СГП содержит расчеты потребности в материально-технических ресурсах, временных зданиях и сооружениях, необходимых для производства работ, выполненные на основе укрупненных показателей. В процессе разработки строительных генпланов решаются вопросы рационального размещения механизированных установок и монтажных кранов. В процессе размещения (привязки) механизированных установок и монтажных кранов на стройгенплане решаются следующие основные задачи: – обеспечение бесперебойной поставки на строительную площадку материалов и полуфабрикатов с этих установок; – обеспечение четкой ритмичной работы размещаемых монтажных кранов и связанных с ними других строительных машин; – обеспечение безопасных условий труда машинистов строительных машин и обслуживаемых ими рабочих; – снижение себестоимости и трудоемкости работ; – сокращение времени на монтаж установок кранов и устройство путей к ним. При размещении механизированных установок руководствуются следующими принципами и требованиями. Если механизированная установка обслуживает два объекта с одинаковым потреблением приготовляемого ею материала, она может располагаться у любого из этих объектов или в любом месте между ними. При неодинаковом потреблении материала (бетона, раствора) на рассматриваемых объектах механизированную установку следует располагать у объекта с большим потреблением материала. При обслуживании нескольких объектов с неравными объемами потребления продукции, выпускаемой механизированной установкой, последняя располагается у места сосредоточения наибольшего потребления. При значительном числе объектов-потребителей, расположенных на различном расстоянии и потребляющих различный объем продукции, выбор места расположения механизированной установки основывается на расчетах с применением математических методов. Расчеты выполняются на основе минимизации стоимости затрат на перевозки. При проектировании размещения (привязки) на СГП монтажных кранов и подъемников предусматривают: выбор типов кранов; горизонтальную привязку; вертикальную привязку; расчет зон действия кранов с учетом ограничений. Горизонтальная привязка рельсового стрелового крана показана на рис. 5.2.

223

При размещении кранов вблизи котлованов и траншеи расположение оси подкрановых путей определяют в зависимости от глубины котлована или траншеи и характеристики грунта (рис. 5.3). Минимальная длина подкрановых путей составляет два звена (25 м).

Рис. 5.2. Схема горизонтальной привязки рельсового монтажного крана: 1 — площадка для стоянки автомобилей под разгрузкой; 2 — площадка для приема раствора; 3 — шкаф электропитания крана; 4 — площадка для складирования деталей и материалов; 5 — место хранения грузозахватных приспособлений и тары; 6— место нахождения контрольного груза; 7 — стенды со схемами строповки

В процессе привязки необходимо определить зоны действия грузоподъемных машин с учетом возможных ограничений (рис. 5.4). При этом различают следующие зоны: обслуживания, монтажную, перемещения груза; опасные зоны работы, монтажа конструкций, дорог. Монтажной зоной называют пространство, в пределах которого возможно падение груза при установке и закреплении элементов. Размеры зоны в плане определяют параметром здания, увеличенным на 7 м при высоте здания до 20 м и на 10 м — при высоте более 20 м. Складирование материалов в пределах монтажной зоны запрещено. Зоной обслуживания краном или рабочей зоной крана называют пространство, находящееся в пределах линии, описываемой крюком крана.

224

Границы зоны определяют радиусом, соответствующим максимальному вылету стрелы.

Рис. 5.3. Схема размещения подкрановых путей вблизи котлованов и траншей

Зоной перемещения груза называют пространство, находящееся в пределах возможного перемещения груза, подвешенного на крюке крана. Границы зоны определяют расстоянием по горизонтали от рабочей зоны (зоны обслуживания) крана до возможного места падения груза в процессе его перемещения. Для башенных кранов границу зоны перемещения груза определяют как сумму максимального рабочего вылета крюка и ширины зоны, принимаемой равной половине длины самого длинного из перемещаемых грузов. Для стреловых кранов зону обслуживания определяют в зависимости от наличия или отсутствия на кране дополнительного устройства, удерживающего стрелу крана от падения. Если кран снабжен таким устройством, границы зоны обслуживания определяют так же, как для башенного крана. Для кранов, не оборудованных указанным устройством, границу зоны обслуживания определяют радиусом, соответствующим возможному падению стрелы крана.

225

Опасной зоной работы крана называют пространство, в котором возможно падение груза при его перемещении с учетом вероятного рассеивания при падении.

Рис. 5.4. Схема обозначения зон действия грузоподъемных машин: 1 — граница зоны, опасной для нахождения людей во время перемещения установки и закрепления элементов и конструкций; 2 — граница места возможного падения груза; 3 — граница зоны обслуживания краном; 4— граница зоны, опасной для нахождения людей во время строительства; 5 — площадка для складирования; 6 — площадка для приема раствора

Опасные зоны дорог — это участки подъездов и проходов в пределах опасных зон, где могут находиться люди, не участвующие в работе совместно с краном, осуществляется движение транспортных средств или работа других механизмов. Опасные зоны монтажа отдельных частей здания показывают на стройгенплане при вертикальной привязке крана. При проектировании работы башенных кранов в стесненных условиях возникает необходимость ограничения поворота стрелы, изменения вылета крюка, передвижения крана и т. д. В этих случаях применяют принудительные или условные ограничения. Принудительные ограничения обеспечивают установкой датчиков и концевых выключателей, автоматически отключающих кран. Условные ограничения, имеющие визуальный характер (флажки, сигнальные лампы и т. д.), наносят на СГП (рис. 5.5). Совместная работа строительных машин в одной зоне, как правило, запрещается. При необходимости совместной работы монтажного крана с другими строительными машинами, в том числе с другими кранами, разрабатывают специальные мероприятия. В основе этих мероприятий лежит членение здания на захватки, в пределах которых разрешается работа только одной строительной машины. Одновременная работа кранов на одной захватке может быть разрешена при условии соблюдения безопасного расстояния между ними. После определения границ зон на СГП обозначают места приема раствора, осмотра и профилактического ремонта крана, хранения контрольного груза и других элементов.

226

В зависимости от характера и района строительства, объемов, подлежащих выполнению строительно-монтажных работ, числа работающих и длительности периода строительства при разработке ППР определяют номенклатуру, число и размеры временных зданий и сооружений.

5.5. Схема зоны обслуживания стрелового крана с ограничителями: I, II — крайние стоянки кранов; α и α1— углы зоны обслуживании и ограничения, град.; А и Г — размеры не менее тормозного пути стрелы с учетом габарита груза; Б — размер, равный тормозному пути плюс 0,5 наибольшего по габариту монтажного элемента, плюс 1 м; В — размер от крайнего монтируемого элемента до перпендикуляра к продольной оси крана; Д — максимальный вылет крюка крана, необходимый для данного объекта

По назначению временные здания делятся на: – производственные (мастерские, объекты энергетического назначения, автохозяйства и т. п.); – административно-хозяйственные (конторы прорабов, проходные, диспетчерские и т. п.); – санитарно-бытовые (гардеробные, душевые, столовые и т. п.); – жилые и общественные (общежития, магазины, красные уголки и т. п.).

227

В зависимости от конструктивных решений различают временные здания неинвентарные (рассчитаны на однократное использование) и инвентарные. Последние, в свою очередь, могут быть сборно-разборные, контейнерные и передвижные. В зависимости от порядка финансирования различают временные здания и сооружения титульные и нетитульные. К титульным относятся здания и сооружения, затраты на которые производятся за счет средств, предусмотренных в главе «Временные здания и сооружения» сводной сметы на строительство. Перечень титульных временных зданий и размеры затрат на их строительство предусматриваются СНиП IV-2-84, т. VIII, сб. 47 «Временные сборно-разборные здания и сооружения». К титульным зданиям и сооружениям относятся такие, затраты на сооружение которых осуществляются за счет накладных расходов. В процессе проектирования временных зданий и сооружений на стадии разработки СГП решают следующие основные задачи: – определяют общий объем строительства временных зданий и сооружений с учетом их назначения, а также возможность использования существующих и проектируемых постоянных зданий и сооружений; – определяют объем строительства временных зданий и сооружений по годам; определяют схему размещения временных зданий и сооружений на СГП и способы обеспечения их водой, электроэнергией и т. п. Потребность строительства в административных и санитарнобытовых зданиях определяют на основе расчетной численности работников по нормативам. Численность работающих на стадии ППР определяют на основе календарных планов и графиков движения рабочей силы. Доля категорий работающих (рабочие, ИТР, служащие, МОП, охрана) принимается в зависимости от специфики строительства. Для ориентировочных расчетов можно принять % от общей численности работающих: рабочие — 85, ИТР и служащие — 12, МОП и охрана—3. При этом число рабочих в максимально загруженную смену принимается равным 70 %, остальных — 30%. Комплекс временных зданий должен быть рассчитан на всех работников, включая работников субподрядных организаций. При расположении санитарно-бытовых и административных зданий необходимо обеспечивать безопасность и удобство подходов к ним, не мешать строительству в течение всего периода, обеспечить максимальную блокировку зданий между собой. На СГП указывают габариты временных зданий, их привязку в плане, подключение к коммуникациям и т. д. На площадке с большим числом работающих бытовые помещения следует рассредоточить, приблизив их по возможности к месту работы.

228

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 2. 09.02. – 85* . Нормы проектирования. Производственные здания. – М.: Стройиздат, 1991. 2. СНиП 2.01.02 – 85* . Противопожарные нормы /Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2003. 3. СНиП 11-4 — 79. Естественное и искусственное освещение. М. : Стройиздат, 1980. 4. СНиП 2.01.07 – 85* . Нагрузки и воздействия/Госстрой России.М.: ГУП ЦПП, 2003. 5. СНиП 2.03.01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1985. 6 СНиП 11-23 – 81. Стальные конструкции. – М.: Стройиздат, 1982. 7. СНиП 2.03.06 – 85. Алюминиевые конструкции. – М.: Стройиздат, 1986. 8. СНиП 11-22 – 81. Каменные и армокаменные конструкции.– М.: Стройиздат, 1983. 9. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. – М.: Стройиздат, 1985. 10. СНиП 2.02.01—83. Основания зданий и сооружений. – М.: Стройиздат, 1985. 11. СНиП 2.02.03—85. Свайные фундаменты.– М.: Стройиздат, 1986. 12. СНиП 11-18—76. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. – М.: Стройиздат, 1985. 13. Кафорин Л.А., Кункель А.А., Харченко В.А. Новые технологические схемы поверхности шахт. – М.: Недра, 1978. 14. Матвеев С.Г. Рудничные сооружения. – М.: Госгортехиздат, 1962. 15. Максимов А.П. Горнотехнические здания и сооружения. – М.: Недра, 1984. 16. Павленко В.И., Страданченко С.Г., Шубин А.А. Технология строительства горнотехнических зданий и сооружений: Учеб. пособие. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. 17. Данилкин М.С., Шубин А.А. Технология строительного производства: Учеб. пособие / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. 18. Баклашов И.В., Борисов В.Н. Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений. Строительные конструкции. – М.: Недра, 1990. 19. Куликов Ю.Н., Максимов А.П. Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений. Технология строительства зданий и сооружений. – М.: Недра, 1991. 20. Баклашов И.В., Борисов В.Н., Максимов А.П. Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений. Горнотехнические здания и сооружения. – М.: Недра, 1991. 229

21. Бровман Я.В. Надшахтные копры. – Л.: Госгортехиздат, 1961 22. Руководство по проектированию транспортных галерей. – М.: Стройиздат, 1979. 23. Руководство по расчету и проектированию железобетонных, стальных и комбинированных бункеров. – М.: Стройиздат, 1986. 24. Рудницкий П.С. Бункера и склады угольных шахт. – М.: Углетехиздат, 1952. 25. Лурье З.С. Транспортные устройства и склады на углеобогатительных фабриках. М.: Недра, 1976. 26. Жовтюк Г.В., Золотко А.А. Прогрессивная техника и технология углеобогащения. Киев: Техника, 1988. 27. Яров В.А., Медведева О.П. Проектирование железобетонных резервуаров. – М.: Изд-во АСВ, 1997. 28. Технология и организация строительного производства. / Под ред. Н.Н. Данилова. – М.: Стройиздат, 1988. 29. Фролов А.Г. Устройство поверхности шахт и карьеров. – М.: Госгортехиздат, 1963.

230

Учебное издание Прокопов Альберт Юрьевич, Страданченко Сергей Георгиевич, Шубин Андрей Анатольевич

ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Редактор Н.А. Юшко Подписано в печать 2006 г. Формат 60х84 1/16. Печать оперативная. Гарнитура Times New Roman. Печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 200. Заказ Южно-Российский государственный технический университет Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ Типография ЮРГТУ Адрес ун-та и типографии: 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

231