План лекции

8.1. Блок зданий главного ствола.

8.1.1. Планировка и конструктивные решения блока главного ствола.

8.1.2. Технологические секции блока главного ствола.

8.2. Блок зданий вспомогательного ствола.

8.2.1. Конструктивное решение блока зданий вспомогательного ствола.

8.2.2. Технологические секции блока вспомогательного ствола.

8.3. Административно-бытовой комбинат. (АБК).

8.3.1. Состав помещений.

8.3.2. Объемно-планировочные решения.

8.3.3. Конструкции зданий АБК.

В настоящее время большинство зданий на поверхности шахты было объединены в три основных блока:

а) блок главного ствола;

б) блок вспомогательного ствола;

в) административно-бытовой комбинат.

Объединение зданий поверхности в блоки позволило уменьшить протяженность эстакад, сократить длину коммуникаций. Территория промышленной площадки уменьшилась в 2-3 раза, поверхность шахты приобрела архитектурную выразительность.

8.1.1. Конструктивное решение типового блока зданий главного ствола предусматривает широкое применение индустриальных, преимущественно сборных железобетонных конструкций для устройства фундаментов, возведение каркаса, покрытий, перекрытий и стен здания. Элементы сборных конструкций унифицированы.

Конструктивные решения всех секций блока базируются на единой сетке колонн 6Ч6м. Температурные швы железобетонного каркаса предусматриваются на сдвоенных колоннах. Типовой блок главного ствола отличается сложностью объемно-планировочной структуры. Все четыре секции блока имеют различную высоту и отчасти ширину, что создает трудности в механизации строительства. В процессе эксплуатации таких зданий выяснились значительные избыточные объемы отдельных помещений.

8.1.2. В блок главного ствола входят секции:

а) техническая (по приему к первичной обработке угля);

б) котельной;

в) электроподстанции;

г) подъемных машин.

Поскольку каждая типовая секция решена в нескольких вариантах, представляется возможным подбирать такие секции и скомпоновать такой блок, который в наибольшей степени отвечает конструктивным условиям шахты, ее производственной мощности, параметрам выбранного оборудования. В зависимости от выбранных секций меняются размеры блока, но замена одного типа секций другим не влияют на общую компоновку блока и выбора других видов секций.

Независимо от типов принятых секций блок зданий главного ствола состоит из высотной (6 этажной) центральной части с примыкающими к ней с двух сторон малоэтажными секциями котельной и подъемных машин. Над центральной частью здания возвышается станок копра.

В блок главного ствола с башенным копром входят:

а) технологическая секция по приемке угля и породы;

б) погрузочная станция породы;

в) котельная;

г) секция подъемных машин;

д) пункт безбункерной погрузки угля в железнодорожные вагоны.

Блок разработан как для одноканатных подъемных машин так и для многоканатных. Транспортирование породы предусмотрено в трех вариантах: канатной подвесной дорогой, в железнодорожных вагонах, автосамосвалами. пункт безбункерной погрузки примыкает к повышенной части блока в виде трехэтажного здания, расположенного над железнодорожными путями. При одноканатном подъеме две подъемные машины размещаются в секции, имеющей размеры в плане 24Ч36м и высоту 8.4м.

Котельная принята павильонного типа. Конструктивное решение здания предусматривает максимальное применение сборного железобетона.

Отметим, что чрезмерное увлечение принципами блокировки зданий не всегда приводит к положительным результатам. Желание скомпоновать почти все здания поверхности в один блок намного усложняет объемно-планировочное решение таких блоков, а следовательно ведут к повышению сроков строительства таких шахт (например, ш. Бельковская, ш. Никулинская).

В настоящее время количество строящихся новых шахт резко снизилось. Поэтому блокировку зданий, а также объемно-планировочное решение для каждой шахты выбирают, основываясь на богатом опыте уже построенных шахт.

8.2.1. Конструктивное решение блока зданий вспомогательного ствола предусматривает широкое применение сборных железобетонных ограждающих и несущих конструкций, аналогично блоку зданий главного ствола.

В типовом проекте блок вспомогательного ствола имеет несколько иное объемно-планировочное решение, чем блок главного ствола. Блок вспомогательного ствола представляет собой одноэтажное двухпролетное здание шириной 48м (2Ч24) с шагом колонн 12м и высотой до низа ферм 6м. В зависимости от производственной мощности шахты типовые решения блоков имеют длину от 72 до 120м (шаг колонн 12м) при ширине 48м.

8.2.2. блок зданий вспомогательного ствола включает секции:

а) технологического комплекса;

б) ремонтной мастерской и материального склада;

в) калориферной;

г) подъемной машины;

д) помещений различного подсобного назначения;

е) компрессорной.

Размещение секций обуславливается технологическими соображениями. Подъемная машина клетевого ствола обычно помещается в отдельном здании.

Калориферную установку располагают в непосредственной близости от ствола, через который воздух попадает в шахту. Механическую мастерскую и материальный склад - рядом с клетевым стволом, что обеспечивает наиболее простой транспорт отремонтированного оборудования и материала в шахту. Мастерские и склады оборудуются кран-балками, в помещениях подъемных машин предусматриваются мостовые краны грузоподъемностью 20т.

При необходимости в состав блока включают компрессорную станцию, которую размещают в конце блока.

В технической секции производится посадка людей в клети на отметках 0.00 и 2.20м.

Типы секций, на которые компонуют блок зданий вспомогательного ствола, назначают в соответствии с расчетными параметрами.

8.3.1. в состав АБК входят следующие группы помещений:

административно-конторские (контора, нарядные, зал собраний, помещения общественных организаций, учебные пункты и комбинаты);

санитарно-бытовые (гардеробные для домашней и рабочей одежды, сушилки, камеры обеспыливания, прачечные, ремонтные, душевые, питьевые станции, парикмахерская);

производственные (ламповая, распираторная, контрольно-измерительной аппаратуры, телефонная станция, диспетчерская);

санитарно-медицинские (медицинский пункт, фотарии, инголятории, помещения для личной гигиены женщин).

Рассмотрим коротко назначение, расположение и оборудование отдельных помещений комбината.

Контора состоит из помещений для технического руководства и расчетной части - бухгалтерии, кассы, табельной и хозяйственной. Контору располагают в отдельном крыле комбината, чтобы исключить влияние влажного и загрязненного парами воздуха бани, душевых и прачечной.

Нарядная предназначается для работы начальников участка по выдаче нарядов бригадам. Площадь каждой нарядной определяется исходя из расчета 0.5м² на одного трудящегося списочного состава максимальной смены данного участка.

Для проведения агитационной и культурно-массовой работы устраивается сборный (актовый) зал, площадь сборного зала определяется из расчета размещения 70% состава максимальной смены при норме 0.6ч0.8м² на одного человека.

Душевые устраивают отдельно для мужчин и женщин, а также для инженерно-технического персонала и руководства. В каждом отделении должны быть: гардеробная для рабочей и домашней одежды, душевые. Гардеробная для верхней одежды должна находиться при вестибюлях. Число мест для хранения одежды рассчитывают по числу трудящихся по максимально работающей смены. Оборудуются гардеробные стеллажами, вешалками, одноярусными и двухярусными шкафчиками.

Станция питьевой воды. Перед спуском в шахту рабочим выдают фляги с кипяченой или газированной водой. В состав станции питьевой воды входят помещения кубовой, вляжной, для газирования воды, для мойки и стерилизации фляг.

Питьевую станцию проектируют из расчета расхода 3л. воды на одного трудящегося в смену.

Ламповые служат для хранения, заряжания, ремонта, выдачи и приема шахтных ламп. В ламповую входят помещения для приготовления электролита, промывки и доливки аккумуляторов, изолированное помещение для щитов и выпрямительных устройств, мастерская для ремонта светильников, кладовая запасных частей, помещение для хранения и проверки газоанализаторов.

Прачечная предназначена для стирки рабочей одежды. Прачечная включает в себя механизированную стиральную, сушилку, гладильню, дезинфекционную камеру, мастерские по ремонту одежды и обуви.

Автоматическая телефонная станция располагается, как правило, на первом этаже. Потребная площадь 200ч300м².

Центральный диспетчерский пункт предназначается для оперативного управления технологическими процессами. Он состоит из двух комнат до 80м² - соответственно диспетчерской и аппаратного зала.

Медпункт предназначен для оказания первой помощи пострадавшим и для амбулаторного лечения трудящихся. Он состоит из зала ожидания, кабинета врача, перевязочной, ванной и комнаты дежурного персонала.

Фотарий предназначен для облучения рабочих специальными лампами (кварцевыми). Фотарий должен примыкать к гардеробной для одежды.

8.3.2. Длительное время АБК строится по типовому проекту: трехэтажное здание шириной 18м и различной длины с учетом сетки колонн 6Ч6м.

В настоящее время АБК строится в самых различных вариантах, ширина их изменяется от 12 до 78м, а длина от 116м до 180м. Банная часть комбината 1 - 2 этажа, административно-техническая часть 3 - 5 этажей.

В основу объемно-планировочных решений зданий АБК положены габаритные схемы, которые предусматривают применение ширины корпусов 12, 15, 18м и более кратно 6м при шаге колонн 6м. На базе габаритных схем разработаны “Унифицированные типовые секции (УТС) зданий административно-бытового назначения”длиной 36, 48, и 60м, из которых компануют двух-, трех-, четырехэтажные здания с высотой этажа 3.3м. для некоторых помещений нормы допускают высоту этажа 4.2м. в дополнение к УТС разработаны типовые планировочные решения отдельных АБК для различного числа рабочих, что позволяет ускорить проектную работу.

Объемно-планировочные решения АБК отличаются большим разнообразием и непрерывно изменяются и совершенствуются.

8.3.3. здания АБК выполняют по схеме полного каркаса с кирпичными или навесными панельными стенами. Железобетонный каркас состоит из следующих конструктивных элементов:

а) фундаменты - применяют сборные железобетонные стаканного типа класса бетона B15, с размерами в плане от 1Ч1м до 2Ч2м и высотой 100мм.

б) колонны - сборные железобетонные из бетона марок 300 (B25) и 400 (B30) сечением 300Ч300 и 400Ч400мм и высотой на один и два этажа.

в) перекрытия - выполняют из сборных многопустотных железобетонных плит высотой 200мм, шириной 1200мм и длиной 5800мм. В перекрытиях, расположенными под мокрыми помещениями и над ними предусматривается гидро- и паро- изоляция.

г) стеновые панели выполняют из легкого бетона толщиной 240 и 320мм, высотой 900, 1200, 1500 и 1800мм и длиной 6000мм.

д) покрытие - применяют бесчердачное с плоской кровлей.

е) внутренние перегородки проектируют кирпичные, гипсошлакобетонные, из железобетонных и легкобетонных панелей и пластмассовых листов, древестноволокнистых и древестностружечных плит.

ж) лестничные площадки выполняют из сборного железобетона.

ЛЕКЦИЯ № 9. ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТОВ ГТЗиС НА СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

План лекции

9.1. Элементы расчета эстакад.

9.2. Расчетные нагрузки.

9.3. Экстренные нагрузки.

9.4. Расчет пролетных строений рудничных эстакад и галерей на статические и динамические нагрузки.

9.5. Элементы расчета бункеров.

9.6. Определение емкости бункера.

9.7. Определение величины давления на внутреннюю поверхность бункера.

9.8. Определение собственного веса бункера.

9.1. Расчет эстакад начинают с определения размеров эстакад.

Высота горизонтальной галереи определяется отметкой обслуживаемого горизонта и считается в рельсовой эстакаде ( галерее ) от условного нуля до уровня головки рельсов, в конвейерной - до верха кромки настила. Высота наклонной эстакада ( галереи ) зависит от отметки головки рельсов или настила в начальной или конечной точке эстакады.

Необходимая ширина рельсовой эстакады ( галереи ) определяется числом путей, размерами вагонеток и зазором между вагонетками, равным 200 мм, с обеих сторон путей предусматриваются проходы для людей шириной не менее 700 мм. Ширина конвейерных эстакад ( галерей ) зависит от типа конвейеров и их числа. Ширина конвейеров определяется шириной рамы и зависит от ширины ленты. При расчетах можно принимать раму на 450 мм больше ширины ленты при ширине ее 600 - 900 мм и на 550 мм при ширине 1000 - 1600 мм. При одном конвейере зазоры с обеих сторон не менее 700 мм, а если на галерее осуществляется отбор породы то зазоры должны быть увеличены до 1100 мм для размещения породных желобов. При наличии двух конвейеров между ними предусматривают проход шириной не менее 700 мм; с боков оставляют монтажные зазоры по 500 мм. В случае отбора породы с двух конвейеров с обеих сторон оставляют зазоры по 1100 мм, а между конвейерами - монтажный зазор в 500 мм. В закрытых галереях высота от пола до выступающих частей потолка должна быть не менее 2,2 м.

9.2. Эстакады рассчитываются на следующие виды нагрузок:

- от собственного веса конструкций;

- от снега;

- от действия ветра;

- от действия подвижного состава;

- от веса оборудования и людей;

- от динамических воздействий при работе механизмов.

Нагрузку от собственного веса определяют непосредственным подсчетом ( вес пролетного строения, вес стен и перекрытия ) или принимают в соответствии с данными по аналогично выполненным конструкциям. Вес металлоконструкций пролетного строения можно принимать в пределах 1,2 - 1,5 кН на 1 м пола галереи. Нагрузка от покрытия, заполнения стен и пола определяется подсчетом.

Снеговую и ветровую нагрузку определяют в соответствии со СНИП для данного климатического пояса. Давление ветра считается горизонтальным на всю боковую площадь эстакады: галерею, опорную и пролетную части. При расчете открытых эстакад на ветровые нагрузки принимают, что эстакада на всем протяжении загружена порожними вагонетками.

Нагрузки от подвижного состава включают вес движущихся скипов, вагонеток и электровозов. Вертикальная нагрузка от оборудования принимается по фактическому весу.

Динамические воздействия от работы оборудования учитываются путем умножения статической нагрузки на эмпирический коэффициент динамичности, численно равный для ленточных и скребковых конвейеров 1,1 - 1,5; для грохотов 1,2 - 2,5; для дробилок 2,0 - 2,5; для питателей 1,1 - 4,0.

9.3. При эксплуатации эстакад возникают также экстренные ( аварийные ) нагрузки. Такие нагрузки также необходимо учитывать при проектировании эстакад. К ним относятся горизонтальные усилия, возникающие при торможении состава при ударе вагонетки о стопор, при работе грохотов и т.п. Горизонтальные усилия действуют вдоль эстакад и передаются пролетными строениями на опоры. Коэффициенты перегрузки назначаются в соответствии с нормативами в пределах 1,1 - 1,3.

9.4. Покрытие галереи рассчитывают на снеговую нагрузку.

Элемент настила покрытия проверяют на сосредоточенную нагрузку 800 Н, приложенную в середине пролета.

Настил пола рассчитывают на равномерно распределенную полезную нагрузку и проверяют также на сосредоточенную нагрузку 800 Н, приложенную в середине пролета.

Поперечные балки рассчитывают на нагрузки от веса настила с утеплителем, веса людей и транспортирующих устройств ( конвейеры, рельсовые пути и оборудование ). В наклонных эстакадах изгиб балок считают в двух направлениях - в нормальном и в направлении ската.

Расчет фермы начинают с определения нагрузок в узлах фермы, после чего строят диаграмму усилий, по которой определяют расчетные усилия в стержнях. Сечение для всех панелей верхнего и нижнего поясов ферм подбирают обычно исходя из наибольших усилий. Рациональным сечением для поясов ферм является одностенчатый тавр из равнобоких или неравнобоких уголков. При выборе размеров неравнобоких уголков стремятся получить примерно одинаковую гибкость элемнтов пояса в плоскости и из плоскости фермы. Из числа элементов решетки наибольшее усилие испытывает опорный раскос. Сечение его принимают обычно одинаковым с сечением верхнего пояса. Прочие раскосы испытывают меньшие усилия, их сечение выбирают, исходя из максимально допустимой гибкости. Расчет связей производится на ветровые нагрузки, собранные с фасадных ферм и приложенные к узлам горизонтальных ( ветровых ) ферм. В качестве опор для верхних горизонтальных ветровых связей служат опорные поперечные рамы, для нижних - опоры ферм эстакад.

Сечение диагональных элементов ветровых связей выбирают по гибкости и конструируют из равнобоких уголков. Стойками нижних ветровых ферм являются поперечные балки эстакады. Сечение стоек верхней ветровой фермы зависит от конструкции покрытия. При покрытиях, опирающихся на стропила, когда стойки служат только стяжками, их выполняют из равнобоких уголков. При плоских покрытиях, когда стойки служат поперечными балками, для них применяют швеллер или двутавр.

Вертикальные опорные рамы по концам пролетного строения служат для придания пространственной поперечной жесткости конструкции в целом и работают в качестве опор верхних ветровых ферм. Расчетной нагрузкой на опорную раму является воздействие верхней ветровой фермы. Поперечное сечение стоек опорной рамы должно обеспечивать достаточную жесткость в плоскости рамы и в плоскости фермы. Обычно стойки конструируют из двух неравнобоких уголков или неравнобокого уголка и швеллера.

Опоры эстакады рассчитываются на нагрузки от пролетного строения - вертикальные и горизонтальные воздействия ферм и нижних ветровых связей. Точками приложения нагрузок на опоры являются центры опорных башмаков ферм. При плоских опорах башмаки создают эксцентриситет между точкой приложения силы и осью опоры, а стойки испытывают напряжения от совместного действия сжатия и изгиба. При одинаковых пролетах изгиб в связи с симметрией башмака исключается. При разных смежных пролетах вследствие эксцентричного приложения нагрузок в опоре возникает момент. В процессе монтажа эстакады величина этого момента может увеличиться, поэтому проверка на эксцентричное приложение нагрузки при монтаже эстакады обязательна.

9.5. Расчет бункеров начинают с определения основных конструктивных размеров бункеров и нагрузок, действующих на них. Расчет бункера ведется по известным формулам строительных конструкций. Рассмотрим некоторые элементы расчета бункеров.

Расчет обшивки жесткого бункера. Нижняя часть обшивки бункера испытывает большие нагрузки, чем верхняя, но по условиям износа и из конструктивных соображений листы обшивки часто делают одинаковой толщины по всей высоте бункера. В связи с этим ребра жесткости в верхней части каркаса следует ставить реже, чем в нижней, так, чтобы листы работали с наибольшим коэффициентом их несущей способности. Днище бункеров выполняют из более толстых листов. Обшивку приваривают к ребрам жесткости, поэтому расчет ее производят, как защемленной по контуру пластины. Расчет обшивки при перекрестном расположении ребер жесткости рекомендуется вести по следующим формулам. Максимальный изгибающий момент в центре пластины

Расчет каркаса днища выполняется аналогично.

Расчет каркаса жесткого бункера. Вертикальные элементы жесткости каркаса с перекрестным расположением ребер рассчитывают как разрезные балки, опертые на горизонтальные элементы каркаса и воспринимающие нагрузку от обшивки. Грузовую площадь вертикальных элементов принимают в виде ромба (рис. 5), при этом интенсивность нагрузки, как и при расчете обшивки, считают равномерной, определяемой полусуммой давлений у опор:

Горизонтальные элементы каркаса рассматривают при расчете как разрезные балки, загруженные распределенной нагрузкой от примыкающих пластин и сосредоточенными силами в местах прикрепления вертикальных элементов(рис. 6.). исходя из принципа формирования нагрузок на вертикальные ребра жесткости P_экв=R₀. Поэтому для расчета горизонтального ребра можно не учитывать наличие вертикальных ребер, тогда расчетная нагрузка может быть принята равномерно распределенной

Продольные элементы жесткости, рассчитанные на прочность, должны быть проверены на допускаемый прогиб, который не должен превышать пролета.

9.6. Емкость погрузочных бункеров должна быть такой, чтобы вся добыча шахты за период между подачами составов размещалась в бункерах. Предусматривается также резерв на 20-30% в случае опоздания порожняка, а также некоторый резерв на неравномерность выдачи угля из шахты. Необходимая емкость погрузочных бункеров может быть рассчитана по формуле:



В зависимости от вместимости бункеров определяется число ячеек. Вместимость каждой ячейки зависит от ее конструкции и качества угля и принимается для призматических бункеров 200м³ и более. Ширина ячейки в угольных бункерах с учетом размещения состава под бункером назначается в пределах 6ч7.5м, длина определяется шагом колонн, высота принимается 6ч7м.

9.7. Величина давления, действующая на внутреннюю поверхность бункера, полностью определяется массой (весом) полезного ископаемого расположенного в бункере. Вес материала определяют из расчета полной нагрузки бункера, при этом удельный вес материала принимают с учетом его влажности. Давление на днище бункера определяется по общим формулам для сыпучих тел.

Вертикальное давление на 1м² горизонтальной плоскости принимают равным весу материала, расположенного выше этой плоскости, то есть:

Горизонтальное давление на 1м² вертикальной стенки бункера определяется выражением:

Давление на наклонное днище бункера. Рассмотрим участок ab (рис. 7) наклонного днища бункера. На этот участок действует горизонтальное p_x и вертикальное p_y давление, величины, которых можно всегда определить по выше рассмотренным формулам.

9.8. Учет собственного веса бункера производится только при необходимости и чаще всего при расчете железобетонных бункеров. Учет собственного веса бункера, как правило, требуется для рационального выбора размеров подошвы фундаментов под опоры бункеров. При предварительных расчетах вес типовых бункеров принимают по аналогии с ранее уже построенными бункерами. При необходимости можно учесть вес бункера в расчетах по определению давления на стенки бункера. Для этого достаточно вертикальное давление описать приближенной формулой:

ЛЕКЦИЯ № 10. ЗДАНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ, КАЛОРИФЕРОВ И КОМПРЕССОРОВ

План лекции

10.1. Здания вентиляторов

10.2. Здание калориферов

10.3. Здание компрессоров

10.1. Для проветривания шахт и рудников на их поверхности предусматриваются вентиляционные установки, размещаемые в отдельно стоящих зданиях. Согласно правилам безопасности, здания вентиляционных установок должны располагаться в чистой зоне, возле устья герметически закрытых вентиляционных стволов. Связь вентиляционных установок со стволом осуществляется при помощи подземных вентиляционных каналов, заглубленных на 2--3 м.

Шахтные главные вентиляционные установки должны состоять из двух отдельных однотипных агрегатов, один из которых является резервным. При этом для негазовых шахт допускается установка одного вентиляционного агреграта с резервным двигателем. Вентиляторы для этих целей применяют центробежные или осевые. Реверсирование воздушной струи в случае необходимости осуществляется лядами, которые приводятся в действие при помощи специальных лебедок или за счет разности давлений воздушной струи в работающем и резервном вентиляторах.

В настоящее время здания вентиляторов в планировочном и конструктивном 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. В местах пересечения фундаментов вентиляционными каналами их заглубляют до уровня почвы последних. Размеры зданий в плане определяются габаритами размещаемого оборудования: электродвигателей, вентиляторов, пусковой аппаратуры и т. д. Фундаменты под вентиляторы и электродвигатели проектируют сплошными монолитными железобетонными. Их размеры указываются в строительном задании, высылаемом заводом-изготовителем при поставке оборудования. Для монтажа оборудования и его ремонта здание вентиляционной установки оборудуется мостовым краном.



Рис. 10.1. Здание вентиляционной установки для двух центробежных вентиляторов ВЦ-32:

1 -- ось вентиляторов; 2 -- монолитный железобетонный фундамент под вентиляторы; 3 -- воздухозаборные шахты; 4 -- подводящие каналы; 5 -- главный вентиляционный канал; 6 -- мостовой кран;

7 -- канал силовых кабелей

Вентиляционные каналы обычно проектируют бетонными сводчатого или прямоугольного поперечного сечения. Площадь сечения каналов определяется на основании дебита вентилятора и допустимой скорости движения воздуха и также указывается в строительном задании. При проектировании и сооружении вентиляционных каналов следует особое внимание обращать на воздухонепроницаемость их бетонных стенок. Поэтому для конструкций каналов и диффузоров применяют бетоны высокой плотности и предусматриваются покрытия защитным слоем из эластима и полимерцемента.

В качестве примера на рис. 10.1 приведены план и разрез здания вентиляционной установки для двух центробежных вентиляторов ВЦ-32 с диаметром рабочих колес 3,2 м и производительностью 45--165 м³ каждый. Несущий каркас здания образуют сборные железобетонные колонны сечением 600х400 мм с шагом 6 м и сборные железобетонные кровельные балки. Колонны опираются на отдельно стоящие сборные фундаменты стаканного типа, а по кровельным балкам устраиваете покрытие из типовых ребристых плит размером 1,5х6 м. Кровля здания выполняется в виде утеплителя из пенобетона толщиной 80 мм трехслойного рулонного ковра на битумной мастике. Здание оборудуется мостовым краном грузоподъемностью 8 те. Для прокладки силовых кабелей в здании предусмотрен канал сечением 850Х850 мм, который перекрывается рифленым железом или сборными железобетонными плитами.

В качестве второго примера на рис. 11.6 приведены план и разрез здания вентиляционной установки Анненского рудника для двух вентиляторов ВЦД-40 производительностью 350 м³/с каждый. Здание также выполняется из типовых сборных железобетонных элементов, аналогичных описанным выше.

10.2. Калориферные установки для подогрева подаваемого в шахту воздуха размещаются либо в одном здании с вентиляторами, либо в блоке вспомогательного ствола вместе с воздухозабором. Первый вариант применяется при нагнетательной схеме проветривания, Необходимость подогрева воздуха в холодное время года определяется правилами технической эксплуатации шахт, согласно которым температура подаваемого в шахту воздуха должна быть не менее +2°С. Агрегат калориферной установки включает набор калориферов, работающих на паре, вентилятор для подачи воздуха в калориферы, камеры смешения воздуха и воздухозаборную шахту. Поверхность нагрева одного калорифера составляет около 500--700 м². Нагретый до температуры +50--+80°С воздух смешивается с холодной струёй перед поступлением в ствол.

При размещении калориферной установки в блоке вспомогательного ствола ее здание выполняется из конструктивных элементов, аналогичных элементам других типовых секций блока.

10.3. Компрессорные станции предусматриваются на угольных и горно-рудных предприятиях, использующих сжатый воздух. На угольных шахтах СССР расходуется на получение сжатого воздуха в целом около 20--25% электроэнергии, а на шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, и рудниках--до 50--60%. В состав 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 станции.

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 увеличить производительность станции, что достигается пристройкой к торцу здания дополнительных блоков без нарушения нормальной эксплуатации работающих агрегатов. Кроме того, блочный принцип компоновки создает удобства для монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования, так как обособленный комплекс вспомогательного оборудования позволяет производить ремонт и ревизию при остановке агрегата без ущерба для работы всей станции.

Здания компрессорных станций обычно входят в качестве секций в блоки вспомогательного ствола. Размещают такие секции в торце блока, чтобы наличие или отсутствие этой секции не влияло на компоновку блока в целом. Размеры здания в плане и 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 качестве иллюстрации на рис. 11.7, а показаны план и разрез секции шахтной компрессорной станции блока вспомогательного ствола для размещения поршневых компрессоров. Секция представляет однопролетное каркасное здание из типовых сборных железобетонных элементов, аналогичных элементам других секций блока. Для монтажа и ремонта оборудования в здании предусматривается мостовый кран.

При снабжении сжатым воздухом группы близко расположенных предприятий в последнее время применяют районные компрессорные-станции в виде отдельно стоящих зданий. Такие станции оборудуются несколькими турбокомпрессорами К500 производительностью 500 м³/мин и одним компрессором К.250 производительностью 250 м³/мин , чтобы обеспечить более гибкое регулирование производительности станции и давления в сети.

На рис. 11.7,б приведены план и разрез компрессорной станции для централизованного воздухоснабжения рудников Кривбасса с максимальным расстоянием транспортирования сжатого воздуха 6--8 км.



, 000W





Рис. 10.7. Здания компрессорных станций:

1--машинный зал; 2--помещение оператора; 3--комната отдыха;

4-- секция электроподстанции; 5--секция насосной;

6, 7--соответственно турбокомпрессоры К500 и К250;

8- висциловые фильтры; 9 -- фильтр-камера; 10--всасывающая труба; 11--мостовой кран; 12-- воздухоохладителители;

13 -- коллектор-воздухопровод

Здание станции размерами в плане 36Х18 м при сетке колонн 18Х12м решено из типовых сборных железобетонных элементов. Нижний зонт станции для размещения вспомогательного оборудования распологается в подвальном помещении. Стены этого помещения, являясь фундаментами сборных железобетонных колонн, выполняются монолитными железобетонными. Металлические висциновые фильтры распологаются в специальных фильтр-камерах, над которыми устанавливав всасывающие металлические трубы диаметром 1 м. Машинный станции оборудуется мостовым краном грузоподъемностью 10 тс. здания станции размещаются воздухоохладители и центральный лектор-воздухопровод, от которого ответвляются магистральные воздухопроводы отдельных предприятий -- потребителей сжатого воздуха.

ЛЕКЦИЯ № 11. ЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОПОДСТАНЦИИ И ОТКРЫТЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

План лекции

11.1. Здания электроподстанции

11.2. Открытые распределительные устройства

11.1. Промышленные предприятия обычно получают электроэнергию от энергетических систем и в редких исключениях имеют свои электростанции, работающие совместно с энергосистемой. Для преобразования подаваемого напряжения в рабочее и распределения электроэнергии по потребителям на промышленных предприятиях предусматриваются электроподстанции.

Основными элементами электроподстанций промышленных, предприятий являются силовые трансформаторы, масляные выключатели, распрелительные устройства высокого и низкого напряжений, аккумуляторы реакторы, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания, а также для сохранения, на шинах определенного уровня напряжения при коротком замыкании. Наиболее широко распространены на промышленных предприятиях подстанции на напряжение 6--10 кВ. Такие подстанции как правило, сооружаются закрытыми. При напряжении 35 нВ повыше применяют в основном открытые распределительные устройства (ОРУ).

Закpытые подстанции размещаются с максимальным приближением к потребителю в отдельно стоящих зданиях, в пристройках, а также могут быть встроенными или располагаться внутри обслуживаемых промышленных предприятий. При этом не допускается размещать подстанции под и над помещениями с массовым скоплением людей, а также под помещениями с «мокрыми» технологическими процессами, душевыми, туалетами и т. д., если конструкция пола этих помещений не обеспечивает надежную гидроизоляцию.

Объемно-планировочные решения электроподстанций промышленных предприятий весьма разнообразны и зависят от размещаемого в них оборудования. При компоновке электроподстанций необходимо учитывать правила устройства электроустановок (ПУЭ), а также действующие стандарты.



Рис. 11.1. Примеры конструктивных решений зданий электроподстанций промышленных предприятий:

1 -- помещение реакторов; 2 -- зал РУ -- 6--10 кВ;

3 -- зал сборных шин и шинных разъединителей;

4-- зал выключателей; 5 -- вентиляционный канал;

6 -- трансформаторная подстанция;

7-- зал РУ низкого напряжения

Здания электроподстанций, как правило, выполняются зального типа без внутренних колонн, что упрощает размещение оборудования. В качестве несущих применяют типовые сборные железобетонные конструкции. Стены выполняют кирпичными или сборными легкобетонными. При этом распределительные устройства высокого напряжения могут совмещаться с трансформаторной подстанцией или выполняться раздельно.Первый вариант целесообразен в том случае, если основные потребители электроэнергии на рабочем напряжении располагаются вблизи трансформаторной подстанции.

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 обычно выполняется одноэтажным. В качестве иллюстрации такого конструктивного решения на рис. 11.3,а приведен разрез здания с кирпичными стенами по залу распределительных устройств напряжением 6--10 кВ (РУ --6--10 кВ).

На подстанциях крупных предприятий обычно применяют распределительные устройства с двумя системами шин и индивидуальными реакторами. В этом случае здания электроподстанций выполняют двух -- или трехэтажными, причем в верхних этажах размещают самые легкие и малогабаритные элементы -- сборные шины, шинные разъединители. Ниже устанавливаются выключатели и еще ниже -- реакторы.

В качестве примера на рис. 11.1, в приведены план и разрез секции электроподстанции шахты «Обуховская». Здание размерами в плане 36Х18 м выполнено одноэтажным зального типа и включает три основные группы помещений: зал распределительных устройств с напряжением ввода 6 кВ, трансформаторную подстанцию и зал распределительных устройств низкого напряжения.

11.2. Pаcпределительные устройства как уже отмечалось, выполняют окрытыми пр напряжениях ввода от 35 до 500 кВ. Открытые распределительные устройства (ОРУ) обладают рядом преимуществ, в частности, имеют меньший объем строительных работ и обеспечивают экономию строительных материалов, меньшие капитальные затраты, легкость замены оборудования и т. д. Конструктивное решение ОРУ зависит от типа применяемых аппаратов, а также вида ошиновки (гибкая или жесткая) и расположения выключателей (однорядное, двухрядное и т. д.). В настоящее время в большинстве случаев применяют ОРУ так называемого низкого типа, при котором все аппараты располагают в одной горизонтальной плоскости, а основные строительные конструкции ОРУ -- порталы ошиновки и опоры под оборудование--имеют сравнительно небольшую высоту. При этом токоведущие части ОРУ располагают над уровнем планировки на высоте, безопасной для прохода обслуживающего персонала под проводами.

Железобетонные опоры под оборудованием ОРУ выполняются в виде свай, погружаемых непосредственно в грунт, или стоек, которые опираются на фундаменты стаканного типа. Изготовляются такие сваи и стойки из вибрированного бетона марки 200 с арматурой периодического профиля. Оборудование ОРУ устанавливается либо непосредственно на сваи или стойки, либо на специальные переходные железобетонные и металлические конструкции.

В металлическом исполнении конструкции опор порталов и опор под оборудование проектируют решетчатыми сварными из профильной стали с опиранием на железобетонные фундаменты стаканного типа.

В качестве примера конструктивного решения ОРУ на рис. 11.2 приведен совмещенный разрез по ячейке линии электропередачи и силового трансформатора ОРУ с напряжением ввода 110 кВ, двумя системами сборных шин и многообъемными масляными выключателями типа МКП--1 ЮМ при двухрядном расположении (по обе стороны от шин). Ошиновка ОРУ выполнена гибкими проводами с расстоянием между сборными шинами 3 м. Сборные шины крепятся при помощи гирлянд изоляторов к железобетонным траверсам 2 длиной 6 м. Железобетонные опоры 1 порталов ошиновки имеют высоту 8 м и устанавливаются с шагом 24 м. Для соединения сборных шин, шинных разъединителей с общим выключателем цепи в поперечном направлении сделаны перемычки, натянутые между специальными железобетонными стойками 3, высотой 10,7 м. Аналогичные опоры-стойки устанавливаются со стороны силовых трансформаторов 4.

ЛЕКЦИЯ № 12. КОТЕЛЬНЫЕ

План лекции

12.1. Котельные работающие на твердом топливе

12.2. Котельные работающие на газе и мазуте

12.1. Для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в качестве теплоносителя обычно применяют воду при температуре 160 "С в подающем трубопроводе. На промышленных площадках для технологических целей в качестве теплоносителя может быть использован пар. Наиболее эффективными системами теплоснабжения являются централизованные системы от ТЭЦ. Однако для крупных потребителей тепла, например производственных предприятий, расположенных на отдельных промышленных площадках, вдали от источников централизованного теплоснабжения, более рентабельным является теплоснабжение От собственных отопительных котельных. По роду вырабатываемого теплоносителя котельные установки подразделяются на паровые и водогрейные.

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 к работе на газообразном или жидком топливе, имеют башенную компоновку. Поэтому для них типична полуоткрытая установка: в помещении размещается лишь нижняя часть котлов до отм. 6--7 м, остальная часть--на открытом воздухе. Каждый котел имеет самостоятельную дымовую трубу, расположенную непосредственно над котлом и имеющую высоту 55--60 м от уровня земли. Размеры котлов в плане в зависимости от теплопроизводительности -- от 5х5 и до 7Х7 м. iB качестве вспомогательного оборудования требуются насосы для воды и дутьевые вентиляторы. Теплопроизводительность котлов ПТВМ колеблется от 30 до 180 Гкал/ч, поэтому они используются при значительных тепловых нагрузках.

Среди современных типов стальных паровых котлов, применяемых в отопительно-производственной практике, по существу, единственными серийно изготовляемыми нашей промышленностью являются стационарные паровые котлы ДКВР (двухбарабанные котлы, водотрубные, реконструированные),паропроизводительность которых колеблется от 2,5 до 35 т/ч при рабочем давлении вырабатываемого пара до 13 кгс/см². 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--паропроизводительность т/ч, а вторая--избыточное давление пара) составляют в плане 3,2Х4 м и по высоте 4,3 м. Соответствующие размеры для котла ДКВР--20--13 составляют 3,2хl0,3 м и 6,3 м. Удаление отходящих газов обеспечивается дымососами через подземные газоходы и общую для нескольких котлов наружную дымовую трубу.

Кратко рассмотрим вспомогательное оборудование котельных. Тягодутьевые устройства состоят из дутьевых вентиляторов, обеспечивающих. принудительную подачу воздуха в топку, и дымососов для создания искусственной тяги, если нельзя ограничиться естественной тягой в дымовой трубе.

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 зданий котельных.

Отопительно-производственные котельные проектируются обычно отдельно стоящими или сблокированными с другими производственными зданиями. Шахтные котельные, как правило, входят в виде секции в блок главного ствола. В этом случае они отделяются от здания, с которым блокируются, противопожарной стеной. Размещение котельных диктуется прежде всего месторасположением центра тепловых нагрузок с учетом максимального приближения к источникам энерго- и водоснабжения. Проектирование котельных ведется в соответствии с нормами [42].

По характеру сооружения и компоновке оборудования котельные подразделяются на закрытые, полуоткрытые и открытые. В котельных полуоткрытого типа вспомогательное оборудование, не требующее постоянного контроля (дымососы, вентиляторы, деаэраторы), размещается на открытой площадке вне здания, что допускается при расчетных температурах наружного воздуха выше --30 °С. Что касается водогрейных котельных с котлами башенного типа, то для них характерна полуоткрытая установка и самих котлов. В котельных открытого типа, которые допускается сооружать в районах с расчетной температурой не ниже --20 °С, закрывают только фронтовую часть котлов, щиты управления и насосы.

Здания котельных относятся к сооружениям II класса капитальности, II степени долговечности и огнестойкости. По пожарной опасности производство в котельных относится к категории «Г». Объемно-планировочные решения котельных должны обеспечивать возможность применения унифицированных сборных железобетонных конструкций и деталей заводской готовности, а также возможность их последующего расширения. Котельные проектируют обычно однопролетными и одноэтажными, при необходимости -- с антресольными перекрытиями для размещения технологического оборудования (например, деаэраторов) и бытовых помещений. Установку котлов предусматривают однородной. При этом фронт котлов располагают в одну линию, обращенную к окнам котельной. Оборудование деаэрационных установок и химической водоочистки 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 котельной сооружают расходные склады топлива. Для подачи топлива со складов 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 устройствами 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.

Б-Б



Рис. 12.1. Отопительно-производственная котельная закрытого типа, работающая на твердом топливе:

1--ось подъемника Шевьева; 2--ось канала шлакозолоудаления; 3--стальные опоры бункерной эстакады; 4--дымовая труба; 5--деаэратор; 6--золоуловители; 7--барбатёр

В конструктивном отношении здания котельных представляют собой, как правило, каркасные здания со стеновым заполнением из навесных легкобетонных панелей, с покрытием из крупнопанельных сборных железобетонных плит размером 1,5х6 м по железобетонным предварительно напряженным балкам или фермам. Антресольные этажи и площадки обслуживания паровых котлов обычно выполняют монолитными железобетонными по стальным балкам.

Рассмотрим несколько примеров объемно-планировочных и конструктивных решений зданий отопительно-производственных котельных, которые могут входить в поверхностный комплекс горных предприятий.

На рис. 12.1 представлены план и разрезы отопительно-производственной котельной закрытого типа, оборудованной тремя котлами ДКВР--2,5--13 и работающей на твердом топливе с водой и паром в качестве теплоносителей (типовой проект института ПИ-1 ТП №903-1--47/70). В компоновочном отношении котельная представляет одноэтажное однопролетное здание прямоугольной формы в плане с размерами сторон 12х30 м, с шагом колонн 6 м и высотой до низа стропильных балок 9,6 м. Котельная объединяет в одном архитектурном объеме котельный зал, помещения химической водоочистки 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 шлакозолоудаления, которое осуществляется скреперным подъемником в бункер, расположенный на отм. 7,20 м. Подъемник состоит из горизонтального и наклонного участков, размещенных в монолитном канале. Горизонтальный его участок расположен под котлами, наклонный участок подъемника расположен под углом 65--70° к горизонту. Ковш скреперного подъемника снабжен катками, которые движутся в направляющих.

Здесь же, на отм. ±0,00, размещены приемные устройства топливоподачи, которая производится подъемником системы Шевьева, размещенном на отм. 7,20 м. Ковшом подъемника, перемещаемым по специальным направляющим лебедкой, уголь подается в бункеры при котлах, а из них по течкам в топки. Ближе к ряду колонн «Б» в тех же осях на отм. ±0,00 м установлены питательные и подпиточные насосы паровых котлов, а также фильтровальные баки химической водоочистки. 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 6х12 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 6.

12.2 В конструктивном отношении котельная представляет 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 выполнено из крупнопанельных плит по предварительно напряженным железобетонным балкам длиной 12 м, кровля--двускатная с внутренними водостоками. Стены выполнены из навесных керамзито-бетонных панелей 6,0Х12 м. Площадки в котельном зале на отм. 2,8и 7,2 м -- монолитные железобетонные по стальным балкам, бункер шлакозолоудаления -- также из монолитного железобетона с металлической футеровкой. Галерея топливоподачи выполнена из стальных конструкций прокатного профиля.

Дымовая труба

А-А

Рис. 12.2. Отопительно-производственная котельная, работающая на газе или мазуте

На рис. 12.2 изображена отопительно-производственная котельная с тремя котлами ДКВР--6,5--13, работающая на газе или мазуте с водой и паром в качестве теплоносителей (типовой проект института Сантех-проект ТП № 903-1-28/72). Отсутствие систем топливоподачи и шлакозолоудаления приводит к простому объемно-планировочному решению здания. Прямоугольное в плане, однопролетное, с размерами в осях 18Х36 м и шагом колонн 6 м, здание имеет высоту до низа ферм 6 м. В пределах трех шагов в здании, на отм. 3,30 м, предусмотрена антресоль, на которой размещены вспомогательные помещения котельной: химическая лаборатория, электрощитовая, бытовки и т. п. На отм. ±0,00 под антресолью расположено оборудование химической водоочистки, насосы и другое технологическое оборудование. Далее в осях «4»--«7» размещены три котловые ячейки размером 6х18 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.