Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра «Геотехнологии и строительства подземных сооружений»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Горно-технические здания и сооружения

Направление подготовки: 130400 «Горное дело»

Профиль подготовки: " Строительство подземных сооружений "

Квалификация выпускника - специалист

Тула -2012 г

ОГЛАВЛЕНИЕ

АННОТАЦИЯ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

3. ВЫБОР ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЛОЩАДКИ

4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ТИПОВ ГТЗИС НА БАЗЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

5. НАДШАХТНЫЕ КОПРЫ

6. РУДНИЧНЫЕ ЭСТАКАДЫ И ГАЛЕРЕИ

7. БУНКЕРА

8. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ И АДМИНИСТРАТИВНО-БЫТОВЫЕ ЗДАНИЯ

9. ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТОВ ГТЗиС НА СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

10. ЗДАНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ, КАЛОРИФЕРОВ И КОМПРЕССОРОВ

11. ЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДСТАНЦИИ И ОТКРЫТЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

12. КОТЕЛЬНЫЕ

13. ШАХТНЫЕ МАСТЕРСКИЕ

14. ЗДАНИЯ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН

15. ПРОЧИЕ СООРУЖЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ

Литература

АННОТАЦИЯ

Дисциплину «Горно-технические здания и сооружения» надо рассматривать как начало изучения специальности СПС, имея в виду, что получение обучающимися знания, необходимые для творческого решения вопросов проектирования сложных и долговечных горно-технических зданий и сооружений и усвоения на ее основе дисциплин строительного модуля. Полученные студентами знания в результате изучения дисциплины необходимы для практической деятельности горного инженера- строителя.

В конспекте лекций изложены основы проектирования горно-технических зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы расчета параметров горно-технических зданий и сооружений.. Конспект лекций предназначен для студентов профиля «Строительство подземных сооружений».

ЛЕКЦИЯ № 1. ВВЕДЕНИЕ

План лекции.

1.1.Содержание курса, его связь с другими дисциплинами.

1.1.Классификация зданий и сооружений

1.3.Типизация и стандартизация в строительстве.

1.4. Единая модульная система

1.1. Современное горнодобывающее предприятие представляет собой сложный комплекс сооружений и зданий. Сооружение поверхности шахты и рудника занимает значительное место в общем комплексе строительства шахты

В курсе "Горнотехнические здания и сооружения" изучаются общие положения по проектированию и сооружению горнотехнических зданий, генеральные планы поверхности, производственные и административно-бытовые здания.

Целью изучения данного курса является получение студентом необходимых знаний о современных принципах проектирования поверхности шахты.

Дисциплина "Горнотехнические здания и сооружения" связана со следующими смежными курсами : философия, геология, геодезия, строительная механика, сопротивление материалов, теория упругости, строительные конструкции, технология строительного производства, механика грунтов, основания и фундаменты и др.

1.2. Горнотехнические здания классифицируются :

а) по архитектурным признакам;

б) по конструктивным признакам ;

в) по назначению ;

г) по капитальности ;

д) по долговечности ;

е) по огнестойкости .

Из архитектурных признаков основными являются :

1. Число этажей в здании ( одноэтажные, двухэтажные, многоэтажные).

2. Число пролетов в здании (однопролетные, многопролетные).

3. Характер расположения внутренних опор (здания пролетного типа, здания зального типа, здания ячейкового типа ).

4. Характер застройки ( здания сплошной застройки, здания павильонной застройки).

По конструктивным признакам горнотехнические здания подразделяются на

- каркасные ;

- бескаркасные ;

- здания с неполным каркасом.

Здания по своему назначению подразделяются на

- производственные ;

- вспомогательные ;

- энергетические ;

- транспортные ;

- санитарно - технические .

По долговечности, которая характеризуется сроком службы основных строительных конструкций горнотехнические здания подразделяются на три степени :

- сроком службы не менее 100 лет;

- сроком службы не менее 50 лет;

- сроком службы не менее 20 лет.

По огнестойкости, которая характеризуется степенью возгораемости и пределом огнестойкости строительных материалов и конструкций, горнотехнические здания подразделяются на пять степеней : I,II,III.IV,V.

Все строительные материалы делят по возгораемости на три группы :

а) несгораемые - материал под действием огня не тлеет, не воспламеняется, не обугливается;

б) трудносгораемые - материал с трудом воспламеняется или тлеет при наличии огня и прекращает гореть или тлеть при ликвидации огня ;

в) сгораемые - материал продолжающий тлеть или гореть после ликвидации огня.

Под пределом огнестойкости понимают время в часах до момента потери устойчивости или несущей способности данной конструкции.

Одним из главных факторов, определяющих необходимую огнестойкость зданий и сооружений является степень пожарной опасности

осуществляемого в них производственного процесса. Производственные процессы в порядке уменьшения пожарной опасности подразделяются на пять категорий : А,Б,В,Г,Д.

К категории А относятся производства с применением горючих газов (водородные станции). К категории Д - производства по обработке несгораемых материалов в холодном состоянии (цех холодной обработки металлов).

Горнотехнические здания и сооружения проектируются в подавляющем большинстве II и III степени огнестойкости. Первая степень огнестойкости устанавливается для башенных копров.

По капитальности здания подразделяются на четыре класса, в зависимости от их назначения и значимости, т.е. народнохозяйственного значения того предприятия, в состав которого входит

данное здание. Класс здания назначается организацией, выдающей задание на проектирование.

Для зданий любого класса капитальности установлены соответствующие им степени огнестойкости и долговечности.

К I классу относятся здания и сооружения, к которым предъявляют повышенные требования, а к IV классу здания, к которым предъявляют минимальные требования.

1.3. Индустриализация строительства осуществляется в России путем применения сборных конструкций и деталей заводского изготовления (сборный железобетон), а также путем комплексной механизации строительных и монтажных работ.

Важным условием индустриализации строительства является унификация по типам и размерам строительных конструкций и деталей. В результате унификации конструкций достегается резкое сокращение числа применяемых типоразмеров изделий, т.е. возможна их

взаимозаменяемость. Это очень важно, т.к. позволяет заводам изготовителям строительных конструкций переходить от отдельных проектов к массовому выпуску товарных изделий; специализации заводов на отдельном сортаменте стандартной продукции.

Унификация типов конструкций осуществляется на основе систематического отбора лучших образцов создаваемых в строительстве, проектных организациях и НИИ.

К таким сборным конструкциям массового производства предъявляются следующие требования :

а) технологичность - легкость или техническая возможность изготовления ;

б) экономичность их изготовления на заводе ;

в) соответствие продукции индустриальным методам строительства.

Унификация размеров сборных конструкций осуществляется на основе единой модульной системы.

1.4. Единая модульная система - это совокупность правил взаимной увязки размеров объемно - планировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений, размеров строительных изделий и оборудования на базе установленного модуля.

Модуль - условная единица для измерения и координации размеров зданий и сооружений. Величина основного модуля равна 100 мм и обозначается буквой "М". Кроме основного модуля применяются производные, которые получаются путем умножения основного модуля

на целые и дробные коэффициенты. Например, укрупненные модули : 60М, 30М, 15М; дробные модули 0.5М, 0.25М.

Укрупненные модули применяют при выборе продольных и поперечных шагов здания, размеров плит, ферм, балок. Дробные модули применяют для выбора размеров сечения колонн, балок и т.д.

ЛЕКЦИЯ N 2. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

План лекции

2.1. Понятие генплана. Виды генплана

2.2. Технологическая основа построения генплана

2.3. Требования предъявляемые к генплану

2.4. Архитектурно-строительные требования предъявляемые к генплану

2.1. Генеральным планом промышленного предприятия (шахты) - называется проектное решение комплексного размещения всех зданий, строений, транспортных и инженерно-технических коммуникаций предприятия (шахты) при их взаимной увязки на промышленной площадке. Генплан изображается в виде чертежа в масштабе М 1:500 или М 1:1000 с обязательным нанесением всех наземных зданий и сооружений, подземных сооружений - инженерные сети (канализационные и водопроводные, сети теплофикации, газовые и т.п.), кабели, а также надземных сооружений - воздушные электрические сети,

канатные подвесные дороги и т.п.

Различают три вида генплана :

- проектный генплан;

- строительный генплан (стройгенплан);

- исполнительный генплан.

2.2. При разработке генплана - его технологическую основу составляют производственные процессы, происходящие на промышленном предприятии, шахте или руднике. Эти производственные процессы, происходящие на промышленном предприятии предопределяют взаимосвязь цехов, пути транспортирования материалов, последовательность размещения зданий и их блокировку, выбор системы транспорта, таким образом, чтобы грузотоки шли кратчайшим путем и не пересекались.

В зависимости от технологии работ и требований потребителей уголь с шахты может направляться :

а) в рядовом виде;

б) в рассортированном необогащенном виде;

в) в обогащенном виде.

От того по какой схеме направляется уголь с шахты потребителю зависит содержание генерального плана поверхности шахты.

2.3. При разработке генерального плана компоновка производственных зданий на поверхности, их взаимное расположение и транспортные связи рассматриваются в зависимости от принятой технологии на шахте. Для генерального плана производственные процессы в целом составляют технологическую основу его разработки.

Технологические требования вытекают из принятой технологии работ на шахте, которые влияют на :

а) выбор транспорта для доставки всевозможных необходимых материалов и угля;

б) последовательность размещения зданий на поверхности и их блокировку ;

в) выбор кратчайших экономичных путей для грузотоков.

Компоновочные требования к размещению зданий на поверхности предопределяются системой движения и обработкой угля на поверхности.

Архитектурно - строительные требования к генплану состоят :

а) в блокировании зданий на поверхности ;

б) в зонировании территории промышленной площадке ;

в) в размещении зданий и сооружений на промышленной площадке отдельными рядами параллельными осям площадки с учетом санитарных и противопожарных разрывов.

2.4. При разработке генерального плана следует соблюдать определенные архитектурно - планировочные принципы застройки поверхности шахт, которые позволяют компактно произвести застройку промплощадки. Компактность генерального плана предприятия способствует уменьшению размеров его территории, сокращает протяженность внутренних транспортных путей и сетей коммуникаций, обеспечивает снижение стоимости капитального строительства и уменьшения эксплуатационных расходов предприятия.

Проектирование генерального плана начинается с объединения отдельных зданий и сооружений в блоки по признакам общности производственных процессов, а также распределение территории промышленной площадки между этими зданиями, т.е. зонирование территории.

Объединение зданий и сооружений в блоки ( для шахт - блок зданий главного ствола, блок зданий вспомогательного ствола, АБК)

имеет большое значение для применения индустриальных методов производства работ, т.е. рациональное использование современных подъемно-транспортных машин, сокращает потерю рабочего времени, и что самое главное сокращает объем строительно-монтажных работ.

Всю территорию промплощадки делят на две зоны :

а) чистую зону (предзаводскую) ;

б) черную зону (производственная, складская, подсобная зона).

Зонирование территории обеспечивает лучшее использование внутреннего транспорта, исключает пересечение грузотоков материалов, породы, полезного ископаемого; создает благоприятные санитарно - гигенические условия труда благодаря отделению чистой зоны

от черной; улучшает схему укладки инженерных сетей.

Здания и сооружения размещают на промышленной площадке по возможности отдельными рядами, параллельными осям площадки. Причем стремятся наружние грани стен располагать в створ, т.е. в одной плоскости; линию створа называют красной линией застройки.

Существенное влияние на размеры территории предприятия и плотность её застройки оказывают разрывы между зданиями и сооружениями. Минимальные величины разрывов определяются санитарными и противопожарными нормами. Но фактически величина разрывов зависит от условий размещения внутренних транспортных путей, проходов, инженерных коммуникаций. Сокращение разрывов между зданиями способствует простая конфигурация зданий в плане.

Противопожарные разрывы зависят от степени огнестойкости зданий и сооружений и находятся в пределах 9 - 18 м. Проезды между зданиями должны быть прямолинейны и обеспечивать доступ пожарных машин с одной стороны при ширине здания до 18 м и с

двух сторон - при большой ширине. Ширина межцеховых проездов принимается 10 - 20 м, ширина магистрального проезда 20-26 м.

Степень использования территории оценивается плотностью застройки промплощадки, определяемой в процентах в виде отношения площади застройки ко всей территории, анятой предприятием, включая веер железнодорожных путей.

Площадь застройки в свою очередь определяется как сумма площадей, занятых зданиями и сооружениями, включая навесы, эстакады, энергетические, открытые технологические и санитарно-технические установки, подземные сооружения (резервуары, проходные каналы подземных коммуникаций). В площадь застройки не включаются площади, занятые отмосками вокруг зданий, тротуарами, автомобильными и железными дорогами, временными зданиями и сооружениями, открытыми спортивными площадками и другими объектами над которыми могут быть размещены другие здания и сооружения.

Минимальные значения плотности застройки промышленной площадки установлены СНиПом и составляют :

- для угольных и сланцевых шахт без обогатительных фабрик -28%;

- для угольных и сланцевых шахт c обогатительной фабрикой -26%;

- для рудников - 30%.

Территория шахты должна быть озеленена. Площадь участков, занятые зеленными насаждениями, должна составлять не менее 15% территории шахты.

Во всех необходимых случаях надо учитывать возможность реконструкции поверхности шахты в будущем в связи с увеличением производственной мощности предприятия и с необходимыми обоснованиями предусматривать резерв территории.

ЛЕКЦИЯ N 3. ВЫБОР ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЛОЩАДКИ

План лекции

3.1. Выбор промышленной площадки на спокойном рельефе, на косогоре.

3.2. Инженерное оборудование строительной площадки

3.3. Санитарные и противопожарные требования к расположению зданий и сооружений.

3.4. Мероприятия по осушению и отводу вод с промышленной площадки.

3.1. Промышленная площадка выбирается в процессе разработки технико - экономического обоснования, при этом должны учитываться требования изложенные в законодательных документах : "Основы законодательства о недрах", "Основы земельного законодательства".

Координатами выбираемой промышленной площадки служат координаты стволов будущей шахты.

Естественный рельеф не всегда удовлетворяет требованиям размещения зданий и сооружений, рельсовых путей и безрельсовых дорог и отвода атмосферных вод. Обычно рельеф приспосабливается к условиям технологии на поверхности шахты путем планировки: на одних участках производится срезка грунта, на других - подсыпка.

Такая планировка называется вертикальной. Земляные работы по вертикальной планировки промплощадки связаны с безвозвратными затратами, поэтому объем планировочных работ должен быть по возможности минимальным.

Схемы вертикальной планировки по характеру сопряжений основных планировочных плоскостей подразделяются :

а) на бестеррасные (характерны для промышленных площадок, расположенных на спокойном рельефе) ;

б) на террасные (характерны для промышленных площадок, расположенных на косогоре).

В зависимости от рельефа местности и размеров промплощадки существуют четыре схемы вертикальной планировки :

а) с максимальным приближением к существующему рельефу или с сохранением его с плавными переходами от одних высотных отметок к другим;

б) под одну или несколько планировочных плоскостей;

в) в виде террас;

г) сочетание бестеррасных и террасных планировок.

В зависимости от рельефа местности, высотного расположения железнодорожной и погрузочной станции, требований технологического процесса и характеристики грунтов на промплощадке вертикальная планировка может быть:

а) сплошной;

б) выборочной;

в) комбинированной или зональной.

3.2. Инженерное оборудование строительной площадки осуществляется в первую очередь и состоит в прокладке коммуникаций, которые будут обеспечивать будущее строительство энергией, теплом, водой, связью (телефон). Оборудуются подъездные дороги к строительной площадки. Также предусматривается отвод вод со строительной площадки.

3.3. Компоновка зданий и сооружений на поверхности промплощадки носит название - горизонтальной планировки.

Горизонтальная планировка производится с учетом санитарных и противопожарных требований.

Противопожарные мероприятия регламентируются "Противопожарными нормами строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест" и "Противопожарными нормами строительного проектирования шахт, карьеров и обогатительных фабрик угольной промышленности". Согласно этим документам из совокупности противопожарных мероприятий можно выделить :

а) активные - т.е. такие мероприятия, которые обеспечивают тушение пожаров: сооружение противопожарного водовода, дренажных устройств, резервуаров воды с насосными станциями; организация пожарных постов и другие меры.

б) пассивные - т.е. такие мероприятия которые препятствуют возникновению и распространению пожара, возведение зданий и сооружений из соответствующих огнестойких материалов, оставление между зданиями и сооружениями противопожарных разрывов.

Выделяют пять категорий по пожарной опасности : А, Б, В, Г, Д

По степени огнестойкости все здания и сооружения делятся на пять классов :

I - все части здания и сооружения из несгораемых материалов.

II - основные части здания или сооружения ( несущие стены, колонны, основные элементы каркаса ) выполнены из несгораемых материалов с пониженным пределом огнестойкости.

III - основные части здания и сооружения из несгораемых материалов, остальные из трудносгораемых, бесчердачные перекрытия из сгораемых.

IV - все части сооружения или здания выполнены из трудно сгораемых материалов.

V - все части здания или сооружения выполнены из сгораемых материалов.

Противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями принимают в зависимости от их назначения и степени огнестойкости, а также категории.

Кроме противопожарных предусматриваются также санитарно-защитные разрывы.

Отвалы породы должны находится на расстоянии не менее 80 м от ствола шахты, и не менее 500 м от существующих и проектируемых поселков. Места расположения стволов выбираются с учетом направления господствующих ветров, с тем, чтобы продукты горения

не могли засасываться в шахту и распространяться на поселки.

Установки первичной обработке угля, связанные с интенсивным пылеобразованием (дробление, грохочение и т.п.), а также предприятия, выбрасывающие значительное количество вредных веществ (коксовые печи, брикетные фабрики, химические заводы и т.п.), располагают на расстоянии не менее 50 м от приточных вентиляционных сооружений шахты со стороны противоположной господствующим ветрам.

Обогатительные фабрики при отсутствии в них отделений сушки и при выбросе в атмосферу значительного количества запыленного воздуха строят на расстоянии не менее 300 м от жилых поселков, а при наличии сушильных установок и выбросе большого количества запыленного воздуха и вредных газов - не менее 500 м.

Основные шахтные вентиляторы устанавливаются не ближе 300 м от жилых поселков.

Наружные бункера и открытые склады угля располагаются не менее 60 - 80 м от ствола подающего свежий воздух в шахту.

Склад крепежных и лесных материалов размещают на расстоянии не менее 50 м от отвалов породы и не ближе 80 м от стволов, шурфов, подающих свежий воздух в шахту.

Склады негорючих материалов (реагентов) размещают у железнодорожных путей не ближе 8 м от них.

3.4. Осушение и отвод вод со строительной площадки, осуществляется сетью открытых и закрытых водостоков.

Сеть открытых водостоков состоит из лотков, каналов и канав. Для открытых водостоков используют лотки и кюветы железных и автомобильных дорог.

Сеть закрытых водостоков называют также ливневой канализацией, которая состоит из водопритоков, собирающих и отводящих коллекторов, смотровых колодцев и выпусков.

Открытые и закрытые водостоки, а также отверстия искусственных сооружений должны пропускать максимальное расчетное количество воды без аккумуляции и образования подпоров.

Водостоки по своему назначению подразделяются на ограждающие и внутри площадочные.

Глубина лотков, в зависимости от расчетных расходов воды и продольных уклонов, принимается в пределах 0,4 - 1,2 м, ширина в свету 0,4 - 0,6 м. Лотки и кюветы крепят в основном деревом.

ЛЕКЦИЯ № 4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ТИПОВ ГТЗИС НА БАЗЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

План лекции

4.1. Объемно - планировочные и конструктивные решения одноэтажных горнотехнических зданий.

4.2. Выбор материала и типа несущих конструкций здания.

4.3. Требования к конструктивным элементам.

4.4. Особенности проектирования ГТЗиС на вечномерзлых, просадочных, макропористых грунтах и в сейсмически опасных зонах

4.5. Специфика проектирования ГТЗиС с учетом экологических особенностей горных и подземных предприятий

4.1. В настоящее время на долю одноэтажных зданий приходится около 75% всех сооружаемых производственных площадей, Они характеризуются достаточно легкой организацией технологических процессов с использованием наиболее экономичного горизонтального транспорта, обеспечивают естественную освещенность и вентиляцию за счет световых и аэрационных фонарей, легче и с большим эффектом поддаются унификации, типизации и блокировке. К недостаткам одноэтажных зданий нужно отнести относительно большую площадь застройки, протяженность инженерных и транспортных сетей, большую площадь наружных ограждений (что влечет увеличение эксплуатационных расходов на отопление).

Одноэтажные здания являются доминирующими и на поверхности горных предприятий. Блоки вспомогательных стволов, здания вспомогательного и энергетического назначения Широкого использования одноэтажных каркасных зданий на промышленных площадках шахт и рудников могут служить отопительно-производственные котельные, шахтные вентиляторные, компрессорные станции, главные корпуса обогатительных фабрик павильонного типа и другие здания.

Основой формирования производственного здания служит прежде всего его функциональное назначение. Производственно-технологическая схема, устанавливающая определенную последовательность операций, характер технологического оборудования, вид и грузоподъемность внутрицехового транспорта, размеры и последовательность расположения помещений, оказывает решающее влияние на объемно-планировочное решение производственного здания.

4.2. При выборе конструктивной схемы и строительных материалов руководствуются технико-экономической целесообразностью применительно к конкретным показателям: габаритам здания. В общем случае наиболее распространенным типом производственного здания, с точки зрения характера его несущих конструкций, является каркасное. Каркасная конструктивная схема обеспечивает также хорошую планировку помещений, унификацию сборных элементов и экономичное решение зданий.

Каркас одноэтажных зданий принимают, как правило, в виде рам, состоящих из защемленных внизу колонн и шарнирно связанных с ними ферм или балок покрытия. В бескрановых пролетах находят применение также каркасы коробчатого типа из стальных конструкций, имеющие шарнирную связь рамы с фундаментом и жесткие узлы сопряжения ригеля с колоннами.

Материалами для каркасов одноэтажных промышленных зданий служат преимущественно сборный железобетон и сталь, значительно реже -- кирпич и дерево.

4.3. При выборе основных конструктивных решений производственного здания следует руководствоваться следующими рекомендациями:

конструкции зданий проектируют с применением унифицированных элементов индустриального изготовления;

в качестве типовых выбирают конструктивные схемы, применение которых дает возможность максимальной унификации типоразмеров конструкций и обеспечивает экономичное решение зданий;

несущие конструкции зданий, как правило, проектируют с учетом возможности окончания работ нулевого цикла до монтажа каркаса;

покрытия зданий проектируют бесчердачными, без прогонов (второстепенных балок), с применением крупноразмерных плит и комплексных панелей, совмещающих в себе несущие и теплоизолирующие функции;

стены производственных зданий следует принимать панельными, применение кирпичной кладки следует ограничивать зданиями объемом менее 5000 м³;

отвод воды с кровель многопролетных зданий рекомендуется предусматривать с внутренними водостоками, наружный отвод воды допускается для зданий шириной менее 72 м, высотой менее 10 м и при отсутствии на площадке ливневой канализации.

4.4. К особым грунтам относятся структурно-неустойчивые грунты, структура которых в определенных условиях резко нарушается. К ним относятся грунты:

1) лессовые - структура которых нарушается при замачивании;

2) мерзлые и вечномерзлые, структура которых нарушается при оттаивании;

3) рыхлые пески, которые резко уплотняются при динамических нагрузках;

4) илы и чувствительные глины, прочностные свойства которых резко изменяются при нарушении их природной структуры;

5) набухающие грунты, которые при увлажнении увеличивают свой объем;

6) торфы и заторфованные грунты, обладающие большой сжимаемостью малой прочностью.

Методы строительства на мелкопористых лессовых грунтах.

Сложность строительства на макропористых лессовых грунтах, которые становятся просадочными при замачивании, заключается в том, что при обводнении части основания, сложенного просадочными грунтами, просадка возникает только в местах замачивания. Просадки развиваются с очень высокой скоростью, значительно большей, чем скорость развития осадок сооружений на непросадочных грунтах. В связи с большой скоростью развития просадок возникают большие напряжения в конструкциях сооружений, причем эти напряжения возникают в очень сжатые сроки, соответственно времени развития просадки. При быстром возникновении напряженного состояния не успевают проявиться пластические свойства материалов конструкций и возникают трещины в сооружениях, а в ряде случаев и аварийные состояния. При замачивание просадочных грунтов происходит просадка основания и именно в этот период резко уменьшаются прочностные характеристики грунтов. В связи с этим часто наблюдаются потеря устойчивости основания и выдавленного насыщенного водой лессового грунта из -- под фундамента сооружения. Именно эта причина вызывает необходимость изучения условий аварий дымовых труб, химических колонн, металлических опор высоковольтных линий передач и других сооружений. Отмечены также случаи выдавливания водонасыщенного лессового грунта из под ленточных фундаментов жилых домов, что приводит к появлению горизонтальных трещин на уровне надподвальных перекрытий. Таким образом, большие по величине осадки (просадки) фундаментов, быстрое протекание просадок во времени, малая прочность макропористых лессовых грунтов при просадке создают основные сложности при использовании просадочных грунтов в качестве оснований фундаментов различных сооружений.

Правильная оценка условий строительства на макропористых лессовых грунтах может быть получена, если классифицировать грунтовые основания, сложенные макропористыми лессовыми, просадочными при замачивании грунтами. Наиболее правильным следует принять в качестве признака разделения (классификации) макропористых лессовых грунтов величину возможной просадки фундамента как в результате местного замачивания под фундаментом, так и в результате просадки всей толщи. В связи с этим необходимо учитывать величину относительной просадочности толщи, глубину залегания просадочных грунтов, величину начального давления просадочности..

На основании большого опыта строительства промышленных и гражданских сооружений Ю.М„ Абелев рекомендовал следующие классификации толщ макропористых лессовых грунтов по величине просадочности фундаментов при строительстве жилых и промышленных сооружений: I категория < 15 см - толща оценивается как практически устойчивая при последующем замачивании грунта в основании; II категория - 15 см < < 50 см - толща оценивается как малопросадочная при последующем замачивании; III категория -- 50 см << 100 см - толща оценивается как просадочная; при > 100 см - толща оценивается как сильнопросадочная.

Исходя из категории толщи макропористых лессовых грунтов по величине просадочности можно легко оценить степень опасности замачивания грунта для сооружений, возможность неравномерных просадок основания и принять необходимые меры конструктивного характера и провести мероприятия по уменьшению или устранению вероятной просадки оснований.

Принципы использования просадочных грунтов как оснований сооружений заключается в том, что в зависимости от величины; возможной просадки фундамента при аварийном замачивании, в зависимости от типа конструкции возводимых сооружений принимаются такие мероприятия, чтобы фундаменты сооружения были устойчивы в данных грунтовых условиях, чтобы осадка и просадка были меньшими, чем это допускается для нормальной эксплуатации данного сооружения, и чтобы разность осадок и просадок была меньше допустимой для данного типа сооружения.

Основные конструктивные мероприятия

Для нормальной эксплуатации сооружения при строительстве на просадочных лессовых грунтах следует принять необходимые меры, чтобы осадки и просадки фундаментов были бы меньшими, чем это допускается для данного типа сооружений. Сущность конструктивных мероприятий состоит в том, чтобы, повышая жесткость сооружений, увеличить величины допускаемых осадок, при которых сооружения могут нормально эксплуатироваться. При проведении конструктивных мероприятий в сооружениях, возведенных на просадочных грунтах, следует предусмотреть также условия для возможного быстрого восстановления эксплуатационной пригодности сооружений при неравномерной просадке.

Многочисленные исследования просадочных деформаций в основании существующих зданий, а также полученные результаты испытаний опытных крупнопанельных зданий, расположенных на просадочных грунтах, показали, что при просадочных деформациях в основании наблюдаются осадки (просадки), разные по величине в зависимости от расположения данной части от источника замачивания. В некоторых случаях наблюдается потеря контакта между фундаментами здания и основанием в отдельных частях здания. Обычно это явление проявляется в течении 2--10 сут. Впоследствии, как правило, вода распространяется в стороны и происходит просадка соседних участков. В случае потери контакта наблюдается либо консольный свес сооружения, либо возникают напряжения в здании, в результате которых возникает прогиб или перегиб, в зависимости от величины разности просадок фундамента.

При расчете конструкции из условия совместной работы основания и сооружения считается, что расчетная величина консольного свеса может быть равна половине толщины слоя макропористого просадочного грунта, который залегает в основании здания. Если частично устраняются. просадочные свойства грунтов основания, например тяжелыми трамбовками, расчетная величина консольного свеса уменьшается до 0,35 от толщины слоя просадочных грунтов. Наиболее существенно повышают жесткость кирпичных сооружений устройством железобетонных поясов. Железобетонные пояса следует располагать на уровне перекрытий. Армирование поясов устанавливается расчетом. Наиболее часто железобетонные пояса имеют высоту 15 -- 40 см. Ширина пояса принимается обычно равной половине толщины кирпичной стечь;:. В некоторых случаях, если здание имеет узкие простенки и большие оконные проемы, целесообразно применять железобетонные пояса вместо сборных железобетонных перемычек. Железобетонные пояса на уровне перекрытий соединяются с междуэтажными перекрытиями, в результате чего возникает жесткая диафрагма.

При крупнопанельном строительстве арматурные пояса закладывают в стеновые панели, а стержни сваривают. Железобетонные пояса в уровне перекрытий обязательно располагают на уровне надподвального перекрытия и на уровне перекрытия над предпоследним этажом. В отдельных случаях возможно устройство железобетонных поясов на уровне перекрытий всех этажей. Для повышения жесткости здания принимают меры по повышению жесткости фундаментных конструкций. Рекомендуется отказаться от сборных фундаментов и заменить их для повышения жесткости ленточными монолитными железобетонными фундаментами.

При строительстве промышленных сооружений следует предусмотреть возможность подъема отдельных колонн. В этом случае на консольных выступах фундаментов устраивают специальные опорные площадки. Опорные площадки используются для помещения домкратов при необходимости подъема колонн.

При эксплуатации промышленных сооружений на просадочных грунтах наиболее часто возникают проблемы перемещения (рихтовки) рельсов подкрановых путей в связи с просадками колонн. Крепления подкрановых рельсовых путей должны быть такими, чтобы можно было переместить рельсы в вертикальном направлении на 10, а в горизонтальном на 5 см. Следует отметить, что балки подкрановых путей в промышленных цехах, расположенных на просадочных грунтах, следует применять разрезными.

Повышение жесткости кирпичных зданий может быть достигнуто повышением марки кирпича и раствора, армированием простенков и кирпичных колонн и т.д. Жесткость зданий повышается, v. тогда, когда здание разрезается на отдельные блоки осадочными швами, Для крупнопанельных зданий на просадочных грунтах расстояние между осадочными швами может быть принято 20 - 40 м. Все температурные швы необходимо превратить в температурно ~ осадочные швы. Осадочные швы представляют собой как бы запроектированную трещину, при которой здание может длительно эксплуатироваться. Как показали наблюдения за состоянием зданий, жесткость которых была повышена с проведением различных конструктивных мероприятий, в подавляющем большинстве случаев такие здания длительно эксплуатируются без капитальных ремонтов.

4.5. При проектирование горных предприятий следует учитывать их воздействие на экологию.

Необходимо принимать дополнительные меры, чтобы не загрязнять окружающую среду. Такие мероприятия должны быть направлены на защиту воздуха, воды, земли.

ЛЕКЦИЯ № 5. НАДШАХТНЫЕ КОПРЫ

План лекции

5.1. Назначение копров, их основные системы.

5.2. Основные части копра.

5.3. Станки стальных копров.

5.4. Конструкции головок копров.

5.5. Укосины стальных копров.

5.6. Оборудование, располагаемое в станке копра. Опорная

рама копра.

5.7. Башенные копры

5.1. Копер - это инженерное сооружение, располагаемое над устьем ствола в качестве поддерживающих конструкций шкивов шахтного подъема или же самих подъемных машин.

Копёр предназначается :

- для восприятия усилий, возникающих при работе подъёмных установок и передачи их на фундамент;

- для крепления опрокидывающих или отклоняющих устройств;

- для крепления проводников подъёмных сосудов и других устройств ;

- для установки на них подъёмных машин при много канатном подъёме ( башенные копры ).

Системы копров вертикальных стволов шахт могут быть :

а) шатровой системы ;

б) полушатровой системы ;

в) станковой системы ;

г) смешанной системы ;

д) башенной системы ;

Выбор системы копра зависит от назначения ствола и числа подъемных установок, величины нагрузок, действующих на копер, свойств пород, окружающих устье ствола и других факторов.

5.2. Четырехстоечные укосные копры изготавливаются в виде сварных конструкций и состоят из следующих основных частей:

а) станка ;

б) головки ;

в) укосины ;

д) опорной рамы.

5.3. Станок стального копра изготовляется в виде пространс твенной рамы-фермы и опирается на подстанковые балки, уложенные на устье ствола. К станку крепятся проводники. При подъеме в опрокидных клетях или скипах к станку крепят разгрузочные кривые.

Поперечные размеры станка определяются числом и размерами подъемных сосудов. Высота станка примерно равна высоте копра.

Фермы станка состоят из панелей. Высота каждой панели лежит в пределах 3,5 - 4,2 м.

Для разгрузки клетей в станке копра предусматриваются проемы необходимой высоты. Для спуска крупногабаритных материалов две нижних панели на одной из ферм делают съемными (на болтах).

5.4. Головкой копра называется верхняя его часть, включаю-

щая верхние панели ферм, подшкивную площадку, подшкивные фермы,

головные балки станка и укосины.

В зависимости от числа и типа подъемных сосудов возможны следующие принципиальные схемы головок копров:

а) при одной подъемной машины возможны два способа размещения шкивов :

- на одном (в один ярус) ;

- в одной плоскости (в два яруса)

б) при двух подъёмных машинах возможно большое разнообразие схем головок копра, например :

- схема головки двухпдъёмного копра при расположении подъёмных машин с одной стороны копра ;

- схема головки двухподъёмного копра при расположении подъёмных машин с противоположенных сторон копра ;

- схема головки двухподъёмного копра при расположении подъёмных машин под углом 90 5о 0.

Возможны и другие схемы.

5.5. Укосина стального копра представляет собой связанные две опорные стойки копра, направленные в сторону подъёмной машины.

Укосина обеспечивает устойчивость копра при действии сил шахтного подъёма и воспринимает основную часть (около 70%) этой нагрузки.Направление укосины примерно совпадает с направлением равнодействующих натяжений канатов.

Поперечный разнос стоек укосины придает копру боковую устойчивость при действии ветровых нагрузок. Для обеспечения устойчивости укосины в плоскости фасада копра служат промежуточные связи - распорки, соединяющие укосину со станком. Устойчивость укосины в плоскости, перпендикулярной к фасаду копра достигается путем устройства связей в виде решеток между стойками.

Под укосину устраивают мощные фундаменты, в которые замоноличивают анкерные болты. С их помощью крепят укосину к фундаменту.

В верхней части укосины расположена головная балка укосины, которая служит для восприятия нагрузки от подшипниковых ферм шкивов и передачи этих усилий на ноги укосины.

5.6. В станке копра предусматривается установка различныхиустройств, обслуживающих подъем. Назначение и конструкция этих устройств зависит от вида применяемого подъема на копре.

При клетевом подъеме для поддержания клети на приемной площадке применяют посадочные кулаки, а при тяжелых клетях - качающиеся площадки. Посадочные кулаки и качающиеся площадки применяют в случае неопрокидных клетей.

При подъеме угля в опрокидных клетях и скипах копры оборудуются разгрузочными кривыми.

Для исключения возможности переподъема сосуда и удар его о шкив - предусматриваются концевые выключатели, устанавливаемые на копре. Для этой же цели на копре устанавливают отбойные устройства, аварийные кулачки - ловители и др.

5.7. Копры башенной системы применяются при многоканатных подъемных установках, располагаемых над стволом шахты. Они представляют собой железобетонную или стальную башню, в верхней части которой расположены помещения для подъемных машин. Высота башенных копров 50 - 120 м. Размеры квадратной стороны башни в плане 12 - 36 м. В башне копра располагают весь около ствольный технологический комплекс. Строительство башенных копров экономически выгодно при глубине стволов 600 м и более.

ЛЕКЦИЯ № 6. РУДНИЧНЫЕ ЭСТАКАДЫ И ГАЛЕРЕИ

План лекции.

6.1. Конструкции стальных эстакад.

6.2. Железобетонные эстакады.

6.3. Оборудование эстакад.

6.4. Конвейерные галереи.

6.5. Схемы и конструкции галерей.

6.1. Эстакадами / галереями / - называются сооружения типа наклонных или горизонтальных мостов, играющих роль поддерживающих устройств при перемещении по ним производственных грузов и передвижения людей. Отличие галерей от эстакад заключается в том, что галереи связывают обязательно здания, а эстакады могут связывать здание и сооружение или два сооружения.

Для наклонных эстакад предельный угол подъема определяется в зависимости от вида применяемого транспортного оборудования. Эстакады устраивают чаще всего с пролетным строением коробчатого сечения из связанных между собой поверху ферм с параллельными поясами. Фермы и связи образуют несущий каркас эстакады / галереи /.

На шахтах стальные эстакады могут достигать несколько сотен метров. Пролеты таких эстакад колеблются в довольно широких пределах: от 3 до 30 метров и более. Ширина эстакад зависит от конструкции и числа конвейеров или рельсовых путей. Величина пролетов эстакад зависит от конструкции опор и возрастает с увеличением их высоты и стоимости фундамента. При небольших пролетах 3-12 метров

Основные части стальных эстакад:

а) пролетное строение устраивается в виде мостовой фермы.

Его делают теплым ( при оборудовании ленточными конвейерами ) или холодными ( при оборудовании рельсовыми путями, но могут защищать пути от атмосферных осадков );

б) опоры эстакад - служат для поддержания пролетного строения. Стальные плоские опоры, т.е. гибкие в направлении вдоль эстакады, делают в виде вертикальных ферм. При относительно небольшой высоте опоры, она представляет собой прямоугольную ферму, состоящую из четырех-пяти панелей.

в) пол эстакад устраивается из щитов из сборного железобетона или дерева. Щиты обычно укладывают на нижние связи металлического каркаса галереи, а в некоторых случаях и на дополнительные поперечины, опираемые на нижние пояса ферм;

г) стены эстакад устраиваются в утепленных галереях из легкого, преимущественно ячеистого материала, например, пенобетонными плитами. Обшивку стен холодных галерей устраивают из асбестоцементных листов;

д) кровлю горизонтальных эстакад делают, как правило, двускатной. В наклонных эстакадах с углом наклона более 8-10 , где обеспечен продольный сток воды, кровля может быть плоской;

е) в качестве утеплителя для полов и покрытия применяют различные теплоизоляционные материалы.

6.2. Железобетонные эстакады перед стальными обладают рядом преимуществ: имеют большую жесткость, долговечность, огнестойкость, хорошо воспринимают динамические нагрузки, позволяют сократить расход металла.

Основные части железобетонных эстакад:

а) пролетное строение железобетонных эстакад может быть выполнено в двух вариантах:

две сборные балки стенки двутаврового сечения. Балки собирают из секций длиной по 3 м, высотой 2,8 м и в процессе монтажа подвергают предварительному напряжению.

В виде железобетонных ферм с параллельными поясами, которые собирают из заранее изготовленных элементов - треугольных ферм и перемычек

б) перекрытие и половой настил собирают из ребристых плит, концы которых опирают на верхний и нижний пояса ферм и крепят к ним путем сварки закладных деталей;

в) для утепления галереи применяют плиты из теплоизоляционного материала;

г) опоры эстакад собирают из готовых элементов ( стоек и ригелей );

д) фундаменты под опоры сооружают из крупных блоков.

В горной промышленности сборные железобетонные эстакады не нашли широкого распространения из-за малого объема строительства этих сооружений.

Существуют эстакады смешанного типа. Опоры таких эстакад делают массивными из-за кирпича и бетона, а пролетную часть из стальных ферм с параллельными поясами, ( например Кривбасс - при погрузке руды ).

6.3. Эстакады обычно оборудуются:

а) рельсовыми путями ( при откатке грузов в вагонетках );

б) конвейерами ( при транспортировке грузов конвейерами );

в) паровым или водяным отоплением, ( Трубы отопления укладывают под конвейером для более равномерного подогрева транспортируемого материала. Также могут применяться радиаторы, которые устанавливаются у стен).

Г) водопроводные трубы с кранами, предназначенные для периодического смыва пыли с полов, стен и потолков;

д) пожарный став.

6.4. Галерея - закрытые горизонтальные или наклонные протяженные сооружения, соединяющие два здания и предназначенные для транспортирования материалов с помощью конвейеров. Такие галереи носят название - конвейерные. Они широко применяются на поверхности угольных шахт и на обогатительных фабриках.

Размеры по ширине поперечных сечений пролетных строений конвейерных галерей определяются шириной конвейерной ленты числом конвейеров и проходами, а по высоте удобством работы обслуживающего персонала с учетом прокладки кабелей.

Ширина конвейерной ленты изменяется от 600 мм до 2000 мм. К каждому конвейеру должен быть обеспечен двухсторонний подход: с одной стороны не менее 850 мм ( при его движении ); с другой стороны не менее 400 мм ( при его ремонте ).

Наибольшее распространение в наземном технологическом комплексе шахт и обогатительных фабрик нашли галереи с пролетными несущими конструкциями в виде ферм.

Существуют типовые секции отапливаемых транспортных галерей, предназначенных для размещения в них одного или двух ленточных конвейеров с пролетами 18, 24, 30 м и с углами наклона от 0 до 23 .

Пролетные строения галерей приняты из стальных решетчатых ферм пролетами 18, 24, 30 м, располагаемых снаружи относительно стен галерей. Наружное расположение ферм освобождает внутреннее помещение и упрощает очистку галереи. Высота ферм постоянна и равна 3,3 м ( от обушка до обушка поясных уголков ).

Галереи имеют унифицированную ширины от 3 до 6 м кратно 0,6 м, а также 7,5 и 9 м.

Покрытие галерей принято из типовых крупнопанельных сборных железобетонных, предварительно напряженных плит, применяемых в покрытиях одноэтажных зданий. В качестве доборных применяют железобетонные бруски шириной 250 мм и высотой 300 мм.

Перекрытие галерей выполняется из сборных железобетонных плит размером 1,5 х 6,0 м ( тип для промышленных зданий ). В качестве доборных применяют плиты размерами 0,6 х 6,0 м. Стеновые ограждения галереи либо выполнены из утепленных панелей с деревянным каркасом, обшитым с двух сторон асбестоцементными листами, либо из типовых легкобетонных стеновых панелей для одноэтажных промышленных зданий.

Опоры галерей ( промежуточные - плоские ) при высоте до 14 м проектируются сборными железобетонными, которые изготавливают в опалубочных формах типовых двухветвевых колонн промышленных зданий. При большой высоте плоские опоры проектируются стальными двутавровыми, причем стойки опор располагаются в плоскости ферм.

6.5. В практике проектирования и строительства применяют пять основных конструктивных типов галерей:

а) балочные с пролетными несущими конструкциями в виде балок;

б) шпренгельные ( шпренгельная система - дополнительная стержневая система треугольной или многоугольной формы, присоединяемая к элементам основной геометрически неизменяемой системы для повышения жесткости и несущей способности последней );

в) с фермами в пределах габаритов поперечного сечения;

г) сводчатые ( с несущими фермами под помещением );

д) галереи в виде круглых или прямоугольных труб.

ЛЕКЦИЯ N 7. БУНКЕРА

План лекции

7.1. Назначение бункеров. Основные части бункеров.

7.2. Полубункера. Воронки.

7.3. Ячейки бункеров.

7.4. Конструкции бункеров.

7.1. Бункерами называют саморазгружающиеся хранилища сыпучих материалов (полезного ископаемого, породной массы, закладочных строительных материалов и т.д.). Бункер является универсальным приспособлением для перегрузки материалов с одного вида транспорта на другой, а также наиболее совершенным типом склада с полной механизацией погрузочно-разгрузочных работ и бестарным хранением материалов.

По роду хранения материала в бункерах их разделяют на породные и угольные (рудные).

Бункер, как отдельное горнотехническое сооружение состоит из четырех основных частей.

7.2. Разновидностью бункера являются пересыпные воронки и полубункера.

Пересыпные воронки отличаются от бункеров меньшими размерами и, как правило, отсуствием затворов и питателей. Основное их назначение концентрация струи насыпного груза.

Полубункера имеют небольшие вертикальные размеры (по сравнению с размерами в плане) и несколько заглубляются в почву. Значительная часть груза в них располагается выше кромки сооружения в виде конуса или трапецидальной призмы. Разгрузка производится ленточным конвейером, расположенным в траншее под полубункером. Эти сооружения широко применяют на открытых складах угля.

7.3. Емкостная часть бункеров состоит из отдельных ячеек, верх которых приспособлен для загрузки, а днище для выпуска сыпучих материалов.

Наибольшее распространение получили бункера с вертикальной схемой загрузки и выгрузки полезного ископаемого. К таким бункерам относят следующие конструкции:

1). Вертикальные стенки и горизонтальное днище емкостной части с заполнением «мертвого пространства» набетонкой из тощего бетона.

2). Вертикальные стенки и полигональное днище емкостной части бункера. Причем эта конструкция бункера позволяет производить загрузку закрытых железнодорожных вагонов.

3). Вертикальные стенки и днище емкостной части бункера в виде конструкции параболического очертания.

4). Призматической формы с вертикальными стенками и пирамидальным днищем.

5). Призматической формы с двумя вертикальными и двумя наклонными стенками.

6). Цилиндрической формы (силосы) с коническим днищем, а при большом диаметре цилиндра с плоским днищем и выпускными воронками.

Бункера проектируют многоячейковыми, реже одноячейковыми. В многоячейковых бункерах ячейки могут компоноваться вдоль железнодорожных путей (продольные бункера), что обеспечивает развитый фронт работ с боковой или центральной разрузкой.

7.4. Конструктивные решения бункеров весьма разнообразны.

Основные конструктивные решения бункеров можно классифицировать по материалу конструкции и способу возведения:

1). Стальные бункера.

2). Монолитные железобетонные бункера.

3). Сборные железобетонные бункера.

4). Смешанной конструкции.

По способу опирания и передачи нагрузки на землю бункера делят на каркасные и подвесные.

ЛЕКЦИЯ № 8. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ И АДМИНИСТРАТИВНО-БЫТОВЫЕ ЗДАНИЯ