книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

На отдельных шахтах наблюдаются некоторые видоизменения приведенных схем. Например, в одном случае применена упрощен-

Рис. 18. Схема центрального узла шахт «Магнетитовая» и «Магне- титовая-бис»:

1 — башенный копер скипо-клегевого ствола; 2 — башенный копер клетевого

пой сооружений вспомогательного ствола, откаточными галереями, резервным рудным складом, административно-бытовым комбинатом

ная схема 4, без приемного бункера, без конвейерной галереи (и без конвейеров в надшахтном здании) с прямой передачей вагоне-

Рис. 19. Схемы центральных узлов клетевых (выданных) стволов желе­ зорудных шахт Урала:

ток — через надшахтное здание — к приемной воронке дробильно­ обогатительной фабрики.

71'

На рис. 17, а показан центральный узел железорудной шахты «Северо-Песчанская». Компоновка сооружений у скипо-клетевого и клетевого стволов этой шахты соответствует схемам 1 и 5.

На рис. 17, б показана компоновка сооружений в центральном узле железорудной шахты «Южная-Вторая». Расположение соору­ жений и технологические потоки соответствуют здесь схеме 1.

На рис. 18 показан объединенный центральный узел крупных уральских шахт «Магнетитовая» и «Магнетитовая-бис». На этом участке промышленной площадки шахт находятся три выданных ствола— два скипо-клетевых и один клетевой. Копры этих стволов и общее надшахтное здание образуют в целом крупный блок над­ шахтных сооружений. К последнему с одной стороны примыкают откаточные и другие галереи, а с другой — приемные воронки и дробильные корпуса трех дробильно-обогатительных фабрик. Рас­ положение сооружений и технологические потоки на этой площадке соответствуют схемам 1 и 4.

На рис. 19 показаны центральные узлы у выданных клетевых стволов. Расположение сооружений и технологические потоки на

различные формы и габариты. При многоканатных подъемах башенные копры скиповых стволов являются одновременно и над­ шахтными зданиями. В этом случае башенные копры в их нижней части обычно несколько развиты в плане за счет соответствующих пристроек. Полученные таким образом площади на уровне нуле­ вой отметки используются для организации откатки и подачи подъемных сосудов и шахтного оборудования в ствол.

Приемные бункера при многоканатных подъемах, как правило, находящиеся непосредственно в башенном копре, составляют часть этого сооружения.

Надшахтные здания скиповых стволов при одноканатных подъ­ емах характеризуются следующим. Непосредственно у ствола или примыкая к последнему расположен приемный скиповой бункер. Руда из бункера направляется через конвейерную галерею или кон­ вейерами, расположенными в надшахтном здании, на дробильно­ обогатительную фабрику. Собственно надшахтное здание, имеющее относительно небольшие размеры, несколько развито в плане в нижнем ярусе, где организован ввод скипов в надшахтное здание и в ствол.

Конструкции надшахтных зданий скиповых стволов при одно­ канатных подъемах представлены каркасом с заполнением стен кирпичной кладкой или сборными стеновыми панелями, а также несущими стенами, усиленными пилястрами или иным способом, с покрытием по сборным железобетонным балкам или по металличе­ ским фермам и балкам. Преимущественное применение в этих слу­

72

чаях кирпичной кладки объясняется необходимостью устройства в стенах ряда больших проемов с заданным их расположением и условиями эксплуатации.

В таких зданиях возникают неблагоприятные температурно­ влажностные условия, особо сильно проявляющиеся при относи­ тельно небольших объемах зданий. Это относится прежде всего к надшахтным зданиям скиповых стволов. В § 4 главы V описаны причины этого явления, указаны некоторые меры, ведущие к улуч­ шению температурно-влажностного режима в надшахтных соору­ жениях и зданиях, а также указаны соответствующие способы за­ щиты стен.

Надшахтные здания скипо-клетевых стволов характеризуются большими размерами. В целом решения надшахтных зданий скипо-клетевых стволов занимают промежуточное положение между решениями надшахтных зданий скиповых стволов и клете­ вых стволов.

При использовании клетей преимущественно для подъема людей размеры надшахтных зданий (как уже указывалось) не­ сколько увеличены по сравнению с соответствующими размерами зданий скиповых стволов. В этом случае собственно надшахтные здания скипо-клетевых стволов преимущественно одноэтажные, но имеют площадки для посадки персонала, для размещения конвейе­ ров и другого оборудования.

Описанные выше особенности и решения надшахтных зданий скиповых стволов относятся и к рассмотренному здесь случаю.

При использовании клетей для выдачи руды и породы и при организации откатки надшахтные здания скипо-клетевых стволов имеют два и более этажа. В надшахтном здании размещаются приемные или приемно-погрузочные бункера и воронки и другие устройства и оборудование. Общие размеры надшахтных зданий в этом случае увеличиваются.

Мощные перекрытия, несущие пути, балласт, ряд каналов и фундаментов оборудования часто распространены в пределах всего здания. В связи с большими нагрузками на перекрытия надшахт­ ные здания скипо-клетевых (выданных) стволов являются, как пра­ вило, каркасными из стальных или железобетонных конструкций.

Вследствие сложности примыканий конструкций к стволу и по другим причинам возникает необходимость применения в ряде слу­ чаев особых решений. Эти решения надшахтных зданий скипоклетевых (выданных) стволов в основном соответствуют описан­ ным ниже решениям надшахтных зданий клетевых (выданных) стволов.

Надшахтные здания клетевых стволов обычно развиты в плане

за счет двухэтажных пристроек к башенным копрам, которые раз­ мещаются обычно с двух сторон от последних.

В надшахтных зданиях — пристройках производится откатка вагонеток и передача руды и породы в приемные или приемно-по­ грузочные бункера или воронки. В непосредственном примыкании

73

к стволу в зданиях имеются проемы и устройства, необходимые для ввода подъемных сосудов и оборудования. Конструкции при­ строев практически соответствуют описанному ниже решению над­ шахтных зданий при одноканатных подъемах.

Надшахтные здания клетевых стволов при одноканатных подъе­ мах также развиты в плане. Ширина зданий в плане 12—24 м, длина до 60 м и более. Надшахтные здания имеют обычно два этажа. Откатка организуется на высоте 9—15 м, высота здания

15—20 м.

В надшахтном здании клетевого ствола находятся обычно приемные бункера, к зданию примыкают конвейерные галереи для передачи руды и породы к погрузочным бункерам или воронкам.

На одной из действующих шахт указанная здесь схема допол­ нена организацией откатки непосредственно на резервный рудный склад, расположенный под особым участком надшахтного здания, где применены конструкции перекрытий с большими пролетами.

Надшахтные сооружения клетевого ствола в одном случае рас­ положены по сторонам прямоугольника, где одной стороной явля­ ется собственно надшахтное здание. На параллельной ему стороне находятся погрузочные бункера, а две другие стороны заняты откаточными галереями. Несмотря на общую простоту этой схемы, она не была повторена ни на одной шахте, что объясняется отно­ сительно большой протяженностью откатки тяжелых вагонеток.

Длина откатки на поверхности должна быть предельно корот­ кой и, по возможности, прямолинейной. Поэтому современные над­ шахтные здания клетевых стволов на шахтах Урала имеют в плане форму прямоугольника, приблизительно симметрично развитого по длине относительно ствола. В поперечном направлении привязка осей здания к оси ствола определяется положением приемных бункеров.

Прямоугольные формы надшахтных зданий в плане целесо­ образны также с точки зрения решения строительной части.

Конструкции надшахтных зданий и, в частности, надшахтные здания клетевых стволов выполнены каркасными с применением различных схем и материалов каркаса и различных заполнений стен.

Для каркасов надшахтных зданий железорудных шахт Урала применены: металлические конструкции; монолитные железобетон­ ные конструкции с несущими арматурными каркасами; сборные железобетонные конструкции.

Сборный железобетонный каркас надшахтного здания и копра клетевого ствола одной из крупных железорудных шахт возведен с применением башенного крана БК-406А, использованного также для монтажа еще 2000 т конструкций на скиповом стволе той же шахты.

Железобетонные плиты и ребристые железобетонные плиты перекрытий надшахтных зданий при сборных железобетонных каркасах (и в некоторых других случаях) выполнялись преимуще­

74

ственно сборномонолитными или монолитными с применением арматурных каркасов и жесткой арматуры.

Монолитные железобетонные конструкции надшахтных зданий.

Для отдельных, в том числе отдаленных рудников и шахт в ряде случаев по местным условиям (см. § 12) целесообразно возводить каркасные надшахтные здания с применением монолитных железо­ бетонных конструкций с несущими арматурными каркасами.

Надшахтное герметизированное здание клетевого ствола одной строящейся железорудной шахты — двухэтажное, с прямоуголь­ ными формами в плане. Междуэтажное перекрытие и каркас зда­ ния в целом несут значительные нагрузки от транспортного и дру­ гого оборудования, приемных бункеров, балласта, приямков.

Железобетонный монолитный каркас надшахтного здания (стойки, ригели рам и балок перекрытий) имеет несущие арматур­ ные каркасы, рассчитанные на временные и постоянные нагрузки, возникающие в процессе возведения сооружения от влияния бетона, арматуры, опалубки, ветра, снега, полезной нагрузки и пр.

Особенностью решения данного надшахтного здания является введение вертикальной железобетонной плиты в плоскости стен. Эта плита резко сокращает утечки воздуха; опирается на ригели каркаса. Наличие арматурных блоков (несущих каркасов) стоек и ригелей обеспечивает удобное крепление арматурных сеток плиты в процессе их монтажа. При одновременном бетонировании плиты и элементов каркаса отсутствуют швы в примыканиях кон­ струкций и обеспечивается надежность защитного бетонного слоя.

Металлические конструкции надшахтных зданий. Применение стальных конструкций ведет к наиболее простым решениям описан­ ных выше и других вопросов. В частности, примыкание каркаса в центральной части здания к стволам решается путем некоторого увеличения пролетов балок перекрытий. Возможности унификации узлов и участков различных надшахтных зданий появляются прежде всего в случаях применения стальных конструкций каркаса.

Двухэтажные надшахтные здания двух клетевых стволов, строя­ щихся на Гороблагодатском и Джездинском рудниках при различ­ ных схемах подъема, различных размерах крепи устья стволов, при существенно различных уровнях откатки и при различных в реше­ ниях примыканий галерей удалось в значительной степени унифи­ цировать планы зданий, перекрытия и др. Каркасы этих надшахт­ ных зданий представлены стальными конструкциями.

При обычных размерах клетевых надшахтных зданий указанное решение каркасов с применением стальных конструкций является в общем случае наиболее возможным и целесообразным. Примене­ ние стальных конструкций для возведения каркасов надшахтных зданий также целесообразно при значительных размерах сооруже­ ний, в случаях объединенных надшахтных зданий двух или более стволов, при сложных условиях возведения и эксплуатации, а также при осуществлении реконструкции шахт.

75

На рис. 20 показано крупнейшее надшахтное здание на Урале и в СССР, объединяющее два башенных копра и один надшахтный копер с направляющими шкивами. В примыкании к последнему, а также в одном из башенных копров находятся приемные бункера, из которых руда по системе конвейеров поступает к приемным во­ ронкам дробильных корпусов и на резервный склад. Часть руды, поступающей в вагонетки грузоподъемностью 10 т от клетевого ствола, направляется также к дробильным корпусам.

Объединенное надшахтное здание — двухэтажное, откатка про­ изводится на высоте до 12,2 м. Размеры собственно надшахтного

Рис. 20. Блок надшахтных сооружений (к схеме на рис. 18)

здания в плане 30X152 м; с учетом примыкающего участка мень­ шей ширины длина здания составляет около 230 м. Высота над­ шахтного здания 19,5 м.

К надшахтному зданию примыкают откаточные галереи значи­ тельной длины, посредством которых блок надшахтных сооружений и упомянутые три ствола связаны с четвертым, вспомогательным стволом, а также с корпусами ремонтных и других цехов.

Надшахтное здание было возведено в два периода. Каркас зда­ ния представлен двухъярусной рамно-связевой системой с основ­ ными стойками, установленными на расстоянии 12 м одна от дру­ гой по длине сооружения.

Пролеты рам верхнего яруса—-до 30 м; верхним ригелем рамы

76

являются металлические фермы, несущие в ряде участков — кроме кровли — специальные нагрузки. Нижний ригель системы состав­ лен металлическими фермами с параллельными поясами. Пролеты последних в соответствии с расстоянием стоек в нижнем ярусе равны преимущественно 9 и 6 м, а на отдельных участках — до 15 м.

Продольные стальные фермы в уровне перекрытия располо­ жены преимущественно в осях стоек нижних ярусов рам. Вместе с поперечными фермами, установленными с шагом 3 м, и вспомога­ тельными балками они образуют горизонтальную стальную клетку, несущую сборные и монолитные железобетонные плиты перекры­ тий сооружения.

Отдельные перекрытия расположены на различных уровнях с разницей их отметок до 3,5 м. Последнее объясняется сложной системой откаточных путей и наличием траверсных тележек для механизированной поперечной передачи вагонеток. Многочислен­ ные рельсовые пути уложены на слое балласта, толщина которого существенно увеличена по сравнению с нормальной. Этой мерой было обеспечено минимально необходимое различие в уровнях перекрытий.

Приемные бункера, приемно-погрузочные бункера, приемные воронки преимущественно расположены в группе сооружений у скиповых стволов. Однако приемные и другие бункера имеются также и у клетевых стволов. Приведенные ниже данные в основ­ ном относятся к приемным бункерам скиповых стволов.

По технологическим условиям приемные бункера целесообразно размещать непосредственно вблизи ствола (вблизи станка копра). Однако большие нагрузки от руды, породы и другие требуют зна­ чительного развития фундаментов бункеров в плане, и в ряде слу­ чаев размещение этих фундаментов непосредственно вблизи устья крепи ствола не представляется возможным.

Поэтому одной из основных задач при проектировании и воз­ ведении приемных бункеров является рациональное их размещение. Практические решения этой задачи на железорудных шахтах Урала сводятся к следующему.

При многоканатных подъемах приемный бункер является обычно частью башенного копра. Нагрузки от бункера передаются в этом случае на общую фундаментную плиту сооружения. Соб­

ственно на высоте около 20 м над уровнем поверхности.

Приемные бункера в башенных копрах, как правило, выполнены

сприменением стальных конструкций. Более подробные сведения

оконструкции этих приемных бункеров приведены в § 16 и 19 главы V.

При одноканатных подъемах приемные бункера у скиповых стволов представлены отдельными сооружениями с надбункерной, емкостной и опорной частями. Ниже кратко описаны обычные

77

решения фундаментов и емкостной части бункеров, а также при­ ведены данные о расположении последних.

При скальных и крупнообломочных грунтах фундаменты прием­ ного бункера обычно представлены железобетонной плитой или не­ сколькими плитами. Фундаменты размещены непосредственно под бункером, отделены от крепи устья ствола швами и находятся от последней на некотором расстоянии.

При грунтах с мёныней несущей способностью фундаменты бун­ кера разносятся в направлении вдоль надшахтного здания (перпен­ дикулярно плоскости подъема) на расстояние до 20 м. В этом слу­ чае опорные подбункерные рамы сооружения имеют наклонные стойки, расходящиеся вниз в направлении к центру каждой из фун­ даментных плит. По этой схеме осуществлено решение фундамен­ тов группы приемных бункеров на нескольких шахтах. Как пра­ вило, при этом решении опорные подбункерные рамы имеют в ос­ новании ригели-затяжки.

При грунтах с низкой несущей способностью, в частности при насыпных грунтах, фундаменты приемных бункеров представлены опускным колодцем или двумя опускными колодцами, развитыми или разнесенными в направлении вдоль надшахтного здания.

Емкостные части приемных бункеров в ряде случаев представ­ лены складчатыми железобетонными конструкциями с размерами в плане 9X10 м при высоте 10 м. По внутренним плоскостям емко­ сти установлены металлические щиты футеровки по слою аморти­ зации.

Вподбункерных помещениях расположены затворы, питатели

идругое оборудование.

Внадбункерной части находятся устройства подачи и равномер­

ной загрузки руды и породы в бункер. Отдельное помещение вы­ делено для оператора. Все надбункерные и подбункерные помеще­ ния и емкостная часть сооружения имеют теплоизоляцию и отапли­ ваются.

Высота отдельных приемных бункеров — преимущественно около 20 м, полная высота сооружения от уровня поверхности — 25 м, а с учетом подземной части — до 40 м, размеры сооружений в плане с учетом рам опорной части — до 12x30 м.

В последнее время на Урале закончена разработка и начато возведение железобетонных приемных бункеров с применением не­ сущих арматурных каркасов. Один из таких бункеров имеет раз­ меры емкостной части 9ХІ0ХЮ м. Размеры сооружений в плане 10x20 м, высота 25 м над уровнем поверхности.

Емкостная часть приемного бункера покоится на двух опорных рамах, установленных вдоль надшахтного здания и передающих нагрузку сооружения на две фундаментные железобетонные плиты.

Арматура всех элементов опорных рам, емкостной части и балок перекрытий бункера составлена несущими арматурными каркасами н сетками. Расход металла на крупные пространственные блоки — пластины несущих армокаркасов составляет до 3 т. Блоки-пластины

78

стенок и перекрытий бункера при монтаже объединяются с приме­ нением сварки, образуя жесткую стержневую основу замкнутой коробки складчатого железобетонного бункера. К этой конструк­ ции, несущей все нагрузки, возникающие в процессе бетонирования, крепятся отдельные арматурные сетки, щиты опалубки и футе­ ровка.

Применение несущих арматурных каркасов железобетонных приемных бункеров существенно упрощает возведение этих слож­ ных сооружений, обеспечивает возможность индустриализации строительства и приводит к резкому сокращению сроков возведения сооружений (по сравнению со сроками возведения бункеров с обыч­ ной арматурой и сложным, мощным и ответственным рештованием) с получением значительного экономического эффекта.

Относительно широкое применение железобетонных монолитных приемных бункеров - (в частности, с несущими армокаркасами) объясняется возможностью придания им практически любых необ­ ходимых форм; надежностью в условиях ударных воздействий; отсутствием коррозии несущих конструкций; простотой крепления теплоизоляции, амортизации и футеровки (последние одновременно являются внутренней опалубкой) непосредственно к плоскостям емкостной части; отсутствием смотровых и ремонтных помещений вокруг бункера.

Отдельные приемные бункера выполнены с металлической емкостной частью. В ряде случаев применяют бункера цилиндри­ ческой формы, а также бункера в форме призм. Эти емкости, как правило, находятся внутри каркасного отапливаемого помещения. Отапливают также подбункерные и надбункерные помещения.

Заслуживают внимания схемы и конструкции особых металли­ ческих, встроенных и отдельно устанавливаемых приемных ски­ повых и других воронок. Эти воронки рассчитаны на прием не только мелкой, но и крупнокусковой руды при обеспечении их прочности от ударных воздействий. Воронки отличаются особой надежностью, отсутствием сложных сопряжений под острыми и ту­ пыми углами, отсутствием .сварных швов и сварных стержней в зоне прямых ударов падающей руды.

Описываемые воронки просты в монтаже отдельных частей и блока воронки в целом и могут быть применены в качестве при­ емных воронок скиповых стволов при одноканатных и многоканат­ ных подъемах, в качестве приемных воронок дробильно-сортиро­ вочных и дробильно-обогатительных фабрик и т. д. В § 19 приведены краткие данные об одной из металлических приемных воронок упомянутого здесь типа.

Следует указать, что металлические приемные бункера и во­ ронки скиповых (а также и клетевых) стволов в ряде случаев при ограниченных размерах емкостной части бункеров устанавли­ вают непосредственно внутри надшахтного здания. В последнем случае емкостная часть приемного бункера или воронка установ­ лены на каркасной рамно-связевой металлической этажерке,

79

ярусы которой совпадают с уровнями расположения бункерных площадок, необходимых для обслуживания загрузочных устройств, питателей, конвейеров и для расположения помещений управления.

Фундаментом такой этажерки и приемного бункера, в зависи­ мости от их размеров, является железобетонная плита или бетон­ ный массив, заложенные на ограниченной глубине.

Погрузочные бункера. Заслуживают внимания конструктивно­ планировочные решения, осуществленные при возведении корпуса сборных погрузочных бункеров на Южном Урале.

Бункера выполнены с применением комплексных металложеле­ зобетонных конструкций. Емкостная часть бункеров — металличе­ ская, подвесная, параболической формы. При этом параболические стальные подвески объединены с балками-распорками в металли­ ческие. плоские конструкции, устанавливаемые непосредственно на главные продольные бункерные балки. Эти плоские конструкции легко укрупнялись в пределах шестиметрового участка по длине бункеров.

Строительно-монтажные работы при возведении конструкций каркаса погрузочных бункеров сводились к установке сборных же­ лезобетонных колонн в стаканы фундаментов, монтажу ригелей, главных продольных бункерных балок и к установке на последних групп упомянутых выше плоских металлических конструкций.

В последнее время погрузочные бункера на Урале выполняют преимущественно с применением цельнометаллических кон­ струкций.

Детальная разработка конструктивно-планировочных решений стального каркаса корпуса погрузочных бункеров привела к воз­ можности исключения ряда громоздких конструкций, характери­ зующихся большими массами, с заменой их легкой стержневой системой, преимущественно воспринимающей усилия растяжения, выполненной с частичным применением низколегированной стали

идопускающей монтаж укрупненными блоками.

Витоге объемы работ по сооружению значительно уменьшены, расход стали по сравнению с ее расходом для бункеров обычных конструкций сокращен на 460 т, стоимость сооружения уменьшена на 94 тыс. руб., а период возведения погрузочных бункеров со­

кращен на 3 мес.

Сооружения резервных рудных складов на шахтах Урала пре­ имущественно представлены сооружениями открытых складов. Сюда относятся: башенные рудные склады с большепролетными конвейерными горизонтальными галереями над призматическими отвалами руды, расположенными в осях опор и галерей; однокон­ сольные и двухконсольные рудные склады. Башенные (башенно­ эстакадные) склады имеют значительные размеры, здесь хранятся большие количества руды (до 200 тыс. т ); этот тип складов явля­ ется основным.

Опорные башни складов, засыпанные (полузасыпанные) рудой или свободные от засыпки, находятся в тяжелых условиях эксплу­

80