Основные здания и сооружения

К основным зданиям и сооружениям на поверхности рудника относятся такие, которые непосредственно связаны с технологией добычи и выдачи руды.

Объемно-планировочные решения зданий и сооружений поверхности шахт должны удовлетворять требованиям и возможности изменения технологического процесса с заменой и перестановкой оборудования. Все здания по этажности под­разделяются на одноэтажные, многоэтажные и комбинированные. В плане здания могут быть любой формы. Наибольшее распространение получили здания, имею­щие прямоугольную форму. Для перемещения готовой продукции и материалов, а также для монтажа оборудования применяют безрельсовое и рельсовое наполь­ное, подвижное подвесное и опорное подъемно-транспортное оборудование.

Параметры одноэтажных зданий унифицированы.

По санитарно-гигиеническим требованиям минимально допустимая высота производственных помещений составляет 3 м, расстояние от пола до низа высту­пающих конструкций перекрытия 2,2 м, до низа выступающих частей коммуника­ций и оборудования в местах регулярного и нерегулярного прохода людей соответ­ственно 2 и 1,8 м.

Конструкции зданий и сооружений выполняются, как правило, в сборном железобетоне. Наиболее распространенным типом здания в горнорудной промыш­ленности является каркасный. Каркас состоит из колонн, устанавливаемых на фундаменты, и несущих балок покрытия.

Фундаменты под колонны. Наиболее распространены столбча­тые фундаменты для каждой колонны каркаса. Отдельный фундамент состоит из подколонника со стаканом для установки колонны, опорной фундаментной плиты и бетонного столбика для установки фундаментных балок.

Ленточные фундаменты применяют в слабых или просадочных грунтах, вы­полняют из сборного или монолитного железобетона.

Свайные фундаменты применяют в случаях залегания у поверхности земли слабых слоев грунта. Отдельные сваи связываются между собой железобетонной лентой, которая распределяет нагрузки от здания на сваи. По способу погруже­ния в грунт сваи делятся на забивные, завинчивающиеся и набивные.

Фундаментные балки служат несущей опорой стенового ограж­дения здания.

Унифицированные сборные железобетонные колонны могут быть прямоугольного или квадратного сечения для бескрановых зданий, прямоугольного сечения для зданий, оборудованных кранами грузоподъемностью 10—20 т, и двухветвевыми.

Балки и фермы. При шаге колонн 6 м для пролетов от 6 до 9 м приме­няют железобетонные балки, односкатные пролетом 6 и 9 м и двускатные проле­том 12 и 18 м. Двускатные балки предварительно напряжены.

Железобетонные фермы предназначены для покрытий зданий пролетом 18, 24 и 30 м. Крепление балок и ферм к колоннам осуществляется ан­керными болтами.

Железобетонное покрытие промышленных зданий выпол­няется в виде крупнопанельных железобетонных, легкобетонных и комплексных плит размером 3х6; 3x12 и 1,5х12 м. Крепление плит покрытия к балкам и фер­мам осуществляется сваркой закладных элементов.

Стены и перегородки. Стеновые панели ограждающих конструк­ций зданий изготавливают из железобетона, легких и ячеистых бетонов — одно­слойных, двухслойных и трехслойных. Длина панелей — 6 и 12 м, высота — 1,2 и 1,8 м.

Стеновые панели из металла применяют в труднодоступных и северных райо­нах. Для неотапливаемых зданий применяют железобетонные ребристые панели либо асбоцементные листы, которые навешиваются на ригели стенового фахверка.

Стены из кирпича обычно выкладывают для зданий объемом не более 5000 м³.

Перегородки бывают выгораживающими и разделительными.

Выгораживающие сборно-разборные перегородки высотой 2—3 м изготавли­вают из металлических щитов. Разделительные перегородки выполняются на всю высоту помещения, как правило, из железобетонных или легкобетонных панелей длиной 6 м, высотой 1,2 и 1,8 м.

Перегородки из кирпича применяют при большом числе, технологических проемов.

Окна и фонари. Окна состоят из переплетов и остекления.

Переплеты могут быть стальные, деревянные и алюминиевые.

Стальные переплеты применяют в зданиях с нормальным и повышенным температурно-влажностным режимом, деревянные — в зданиях с нормальным режи­мом. Заполнение оконных переплетов стеклом может быть одинарным или двойным.

Фонари бывают световые, аэрационные и светоаэрационные. Каркас и переплеты фонарей выполняют из металла.

Заполнителем переплетов фонарей могут быть стекло, асбестоцементные листы, стальной профилированный настил.

Ворота бывают: по конструкции — распашные, раздвижные и подъем­ные; по материалу — деревянные, стальные и деревометаллические.

Двери по конструкции делятся на наружные и внутренние, по способу открывания — распашные и откатные, по материалам — деревянные, металли­ческие и стеклянные.

Лестницы делятся на входные и второстепенные, служебные и пожар­ные; изготовляются из сборного железобетона или металла.

Полы состоят из покрытия, прослойки, стяжки, гидроизоляции, подсти­лающего слоя и теплоизоляции.

В одноэтажных зданиях их настилают непосредственно по грунту, в много­этажных — по плитам перекрытия.

Пожарная безопасность зданий и сооружений на поверхности шахты обеспе­чивается в соответствии с СНиП II—М.2—72, категорийностью производства по пожарной, взрывопожарной и взрывной опасности, возгораемостью и огнестойкостью основных строительных конструкций.

Категория по пожарной взрывопожарной и взрывной опасности определяется по нормам технологического проектирования или по специальным перечням про­изводств, составленным и утвержденным соответствующими министерствами.

В случае возникновения пожаров из зданий и сооружений должна быть обес­печена безопасная эвакуация людей. Эвакуационными считаются выходы:

из помещений любого этажа, кроме первого, в коридор или проход, ведущие к лестничной клетке или в лестничную клетку, имеющую выход непосредственно наружу или через вестибюль, отделенный от коридоров перегородками с дверями;

из помещений первого этажа наружу непосредственно или через коридор, вестибюль, лестничную клетку;

из помещения в соседнее помещение на том же этаже, обеспеченное выходами в соответствии с требованиями, приведенными выше.

Число эвакуационных выходов из зданий должно быть не менее двух. Вы­ходы из помещений, расположенных в подвалах и цокольных этажах, допускается устраивать через общие лестничные клетки, при условии отсутствия в этих поме­щениях складов сгораемых материалов.

Лестничные клетки, используемые для эвакуации, должны быть закрытыми и освещены естественным светом через окна в наружных стенах. Суммарная ширина лестничных маршей в зависимости от количества людей, находящихся на наиболее населенном этаже, кроме первого, а также ширина дверей, коридоров или прохо­дов на путях эвакуации во всех этажах принимается из расчета 0,6 м на 100 чел. Ширина лестничных площадок должна быть не менее ширины марша.

Наружные пожарные лестницы, предназначенные для эвакуации, должны иметь угол наклона не более 45° и ширину не менее 0,7 м.

Надшахтные копры и здания подъемных машин

Копер — техническое сооружение над шахтным стволом, предназначенное для установки направляющих шкивов, разгрузочных кривых для скипов, уста­новки шахтных подъемных машин с канатоведущими шкивами, а также для крепления подкулачковых балок, проводников и др. Фасадом копра называется вид в плоскости канатов подъемной машины, а вид в креплении на подъемную ма­шину — лобовой стороной копра.

Рис. I.4. Схемы копров станковой (а), шатровой (б) и полушатровой (в) систем:

1 – головка; 2 – станок; 3 – укосина; 4 – опорная рама

Копры стальные. Головка копра (см. рис. I.4, а) включает в себя подшкивную площадку, подшкивные фермы, головные балки станка и укосины. Схема головки копра определяется размещением шкивов, которые могут распо­лагаться как на одном уровне, так и в одной плоскости один над другим (рис. I.6). Шкивы монтируются на подшкивных фермах, которые опираются на головные бал­ки укосины и станка.

Различают копры временные (проходческие) и постоянные, а в зависимости от числа подъемных установок одно-, двух - или трехподъемные.

По виду конструкционного материала копры могут быть металлическими, железобетонными, смешанными и деревянными, а по самой конструкции различают копры станковой, шатровой, полушатровой, смешанной, рамной и башенной систем.

Копры станковой системы (рис. II.4, а) просты и удобны для монтажа. При большой высоте для сокращения свободной длины укосины в их фасадной пло­скости устанавливают распорки.

В копрах шатровой системы (рис. I.4, б) станок копра отделен от основной несущей конструкции. Нагрузки на станок формируются при воздействии сил тя­жести клетей при посадке на кулачки и конструкции самого станка. Большая длина раскосов и ригелей фасадных ферм требует значительного расхода металла.

Копры полушатровой системы (рис. I.4, в) отличаются от шатровой тем, что в их несущую конструкцию внесены изменения, уменьшающие свободную длину раскосов и ригелей шатра. Эта система более устойчива в работе и менее метал­лоемка.

Копры смешанной системы представляют собой железобетонный короб (ста­нок) с металлической укосиной, имеют большую массу, что исключает их опору на шейку ствола. Достоинством копров этой системы является долговечность, большая устойчивость и герметичность; к недостаткам относят большие сроки возведений и неудобства при реконструкции.

Рис. I.5. Схемы башенного копра:

а – двухподъемного скипового ствола; б – одноподъемного клетевого ствола; в – план копра

Копер башенной системы (рис. I.5) представляет собой железобетонную или стальную башню, в верхней части которой размещены одна или несколько подъем­ных установок с многоканатными подъемными машинами. Их применение целесо­образно для шахт глубиной свыше 600 м.

Рис. I.6. Схемы поперечных ферм подшкивной площадки:

а, б — при расположении шкивов на одном уровне; в, д — при расположении шкивов в од­ной вертикальной плоскости (порталы образованы жесткими рамами); г — при распо­ложении шкивов в одной вертикальной плоскости (портал образован фермой)

Рис. I.7. Схема к определению высоты Рис. I.8. Схема к определению размеров

копра станка копра в плане

В зависимости от системы копра станок может воспринимать часть нагрузок от натяжения канатов. Укосина обеспечивает устойчивость копра при воздействии основных сил подъема. Опорная рама опирается на устье ствола и служит для установки станка копра.

Основные размеры копра. Полная высота (м) копра (рис. I.7)

H= h₁+ h₂+ h₃+ 0,6r, (I. 1)

где h₁ — высота уровня приемной площадки над нулевой отметкой, м; h₂ — высота подъемного сосуда, м; h₃ — минимальная высота переподъема (принимается в со­ответствии с правилами безопасности), м; r — радиус копрового шкива, м. Размеры станка (мм) по осям стоек (рис. I.8):

l₁= a+2(75/100); (I. 2)

l₂= b+2[(120/200) + (75/100)]; (I. 3)

где а и b — габариты сосудов в плане, мм. Размер копра в плане должен быть кратным 100 мм.

Размеры копра в плане определяются числом и размером подъемных сосудов, их размещением в стволе. В плане башенные копры могут быть прямоугольными и круглыми. Полная высота (м) копр Расстояние L от станка до нижних опорных узлов укосины опреде­ляется следующим образом. Укосине придается такое положение, чтобы пучок равнодействующих размещался между укосиной и станком, при этом на станок должно передаваться 20—30 % нагрузки. Если устье ствола не может быть надежным основанием для передачи нагрузок, возникающих при раз­рыве каната, рекомендуется передавать нагрузки на укосину.

Высота проема в станке принимается не менее 2,5 м в свету.

Ветровая нагрузка прикладывается к узлам ферм копра и принимается в соответствии с СНиП II -6—74.

Рабочие усилия в канатных проводниках скла­дываются из соответствующих сил тяжести канатов и натяжных грузов. Точки приложения усилий — в местах закрепления канатов.

Рабочие усилия в тормозных канатах парашют­ных устройств также слагаются из сил тяжести ка­натов и натяжных грузов, а точки приложения расчетных усилий находятся в местах установки амортизаторов.

Экстренные нагрузки от разрывных усилий в подъемных канатах возникают при внезапной ос­тановке подъемного сосуда, поднимающегося с мак­симальной скоростью; при переподъеме сосуда и др. При расчете копров в качестве экстренных нагрузок принимают разрывное усилие каната на одной ветви плюс двойное усилие на другой сопряженной ветви.

Динамическая нагрузка (кН) при посадке клетей на кулаки

, (I.4)

где Q₀ — сила тяжести груженой клети, включая хвостовой канат, кН.

Расчет копров производится на основные, дополнительные и особые сочета­ния нагрузок. К основным относят сочетания от силы тяжести копра, рабочих усилий в подъемных канатах и в тормозных канатах парашютных устройств.

К дополнительным относят сочетания из основных нагрузок и ветровой на­грузки.

Особые сочетания нагрузок составляют сила тяжести конструкций, двойное рабочее усилие во втором подъемном канате, разрывное усилие в одном из подъем­ных канатов, усилия в тормозных канатах парашютных устройств.

Копер башенной системы содержит помещения для подъемных машин, приемки и обработки руды, вспомогательных служб. На объемно-плани­ровочные решения влияют главным образом мощность шахты, глубина и диаметр ствола.

Рис.I.9. Схема башенного копра

Высота башенного копра (рис. I.9)

, (I.5)

где h₁ — высота до уровня установки приемной воронки (при скиповых подъемах) или высота уровня приемной площадки (при клетевых подъемах), м; h₂ — высота от приемной воронки до пола шлюзовой камеры, м; h₃ — высота помещения откло­няющихся шкивов и электрооборудования, шлюзовой камеры и высота подмашинных балок, м; — суммарная высота залов, м. В плане размеры башенных копров следует принимать кратными 3 м, по высоте — 0,6 м.

Высота этажей определяется в соответствии с требованиями СН 223—62 «Основные положения по унификации объемно-планировочных и конструктив­ных решений промышленных зданий» и должна составлять не менее 3,6 м. Минимальная высота машинных залов 8,4 м.

Машинные залы занимают несколько верхних этажей копра. Часть копра предназначается для размещения приемных площадок, вентиляторов, электро­подстанций и помещений для технологического оборудования.

Башни копра могут быть с несущими стенками и каркасного типа. Несущие стены выполняются из монолитного железобетона, возводимого в скользящей опа­лубке, или из сборных железобетонных плит.

Для возведения стен башен каркасного типа применяют панели трехслойные, однослойной конструкции из легких бетонов и из алюминиевых листов с эффектив­ным утеплителем. Междуэтажные перекрытия и покрытия возводят из монолит­ного железобетона, а где это возможно, — из сборных железобетонных плит.

Фундаменты башенных копров из монолитного железобетона могут быть лен­точной, коробчатой, плитной или столбчатой формы.

Лестницы изготавливают из сборного железобетона по типовым сериям; полы в машинном зале — мозаичные или из метлахской плитки.

Здания подъемных машин. Расположение здания относительно шахтного ствола определяется схемой подъема, а размеры в плане — типом подъемной уста­новки с учетом свободных проходов, которые принимают не менее 1 —1,5 м от фундаментов машин до стен и не менее 2—2,5 м со стороны машиниста.

Рис. I.10. Здание подъемных машин

В здании подъемной машины с диаметром барабана свыше 3 м обычно имеются подвальные помещения.

Оборудование в подвал подается через монтажные проемы в перекрытии, а в машинный зал через ворота или монтажные проемы в стенах здания. В стене, обращенной к стволу, имеются проемы для пропуска канатов. Иногда проемы рас­полагают в перекрытии здания. В одном помещении допускается установка не­скольких подъемных машин (рис. II.12) при условии устройства изолированных остекленных кабин для машинистов.

Под канатами для предотвращения их провисания при напуске и капежа в зданиях сооружают ограждения.

Здания подъемных машин с диаметром барабана менее 3 м оборудуют мон­тажными балками для подвески талей по оси подъемной машины и оси электродви­гателя, при диаметре барабана более 3,5 м устанавливают мостовой или подвесной краны.