книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

атации. Склады загружают в ряде случаев влажной и мокрой ру­ дой. При загрузке складов сухой рудой последняя часто увлаж­ няется, в основном за счет атмосферных осадков.

Промораживание открытых конусов или призм руды при зна­ чительном содержании железа распространяется на большую глу­ бину, в отдельных случаях в несколько раз превосходящую глу­ бину промерзания грунтов.

Следствием глубокого промораживания больших масс отвалов руды является образование массивов руды, отбор которой со склада становится возможным лишь с применением буровзрывных работ и экскаваторов для скальных работ, с соответствующим от­ рицательным влиянием сейсмического эффекта от взрывов на соо­ ружения открытых складов. Для эксплуатации открытых складов отрицательными явлениями следует считать: пучение рудных от­ валов; относительно быстрое удаление руды при экскавации на соответствующих участках склада; создание местных крутых от­ косов; зависание руды у опор с одной их стороны при практиче­ ски полном отсутствии руды с другой стороны тех же опор; обру­ шение смерзшейся и другой руды с падением глыб промороженной руды на элементы сооружений; большие вертикальные и горизон­ тальные неравномерные нагрузки на опоры; ударное воздействие нагрузок; осадка руды при ее слеживании.

В результате перечисленных явлений возможны прямые раз­ рушения элементов сооружений при ударных и других воздейст­ виях, значительные и неравномерные осадки опор сооружений, зна­ чительные крены сооружений.

В соответствии с указанными условиями эксплуатации откры­ тые башенно-эстакадные рудные склады железорудных шахт Урала представлены стальными конвейерными галереями с раз­ резными пролетными строениями, установленными на железобе­ тонные башенные опоры.

Пролеты галерей и шаг опор преимущественно составляют около 50 м, отдельные существующие склады имеют несколько меньшие пролеты. Высота складов обычно находится в пределах

14—18 м.

Пролетные строения галерей — цельнометаллические. Заполне­ ние стен и покрытия выполнены в ряде случаев с применением асбестоцементных волнистых листов усиленного профиля, пере­

лые, наружным диаметром 3—6 м. Опорные плиты башен имеют в плане форму многогранника или квадрата. Стенки башен тол­ щиной 250—300 мм с наружной стороны по всему периметру за­ щищены от ударов вертикальными деревянными брусками.

Башенные опоры складов являются относительно сложными и ответственными сооружениями. Расход железобетона, необходимого

для выполнения рядовых опор, при их взаимном расстоянии по длине склада около 50 м составляет до 800 м3 на каждые 100 м длины склада и до 1400 м3 при шаге тех же опор около 30 м.

Расход и стоимость стальных конструкций (на 100 м склада) при пролетах 50 м являются несколько большими по сравнению с теми же показателями при мёньших пролетах. Однако общая стоимость (на те же 100 м) несущих конструкций открытых скла­ дов с пролетами по 50 м на 20—30% ниже по сравнению с общей стоимостью складов с пролетами 30 м. Поэтому, как указано выше, пролеты галерей открытых складов на рудниках Урала со­ ставляют около 50 м. Увеличение пролетов с 30 до 50 м на одном из резервных складов дало следующие результаты: число башен­ ных опор уменьшилось с 10 до 6; расход железобетона сократился на 860 м3, объем земляных работ — на 5 тыс. м3; расход стали увеличился на 50 т; стоимость уменьшилась на 26%.

Совершенствование сооружений рудных складов идет в направ­ лении увеличения пролетов. В частности, увеличение пролетов га­ лереи до 60—70 м является целесообразным мероприятием. При

целесообразно дальнейшее увеличение пролетов сооружений складов.

Можно указать, что возведение относительно сложных цилинд­ рических пустотелых башенных опор резервного рудного склада целесообразно при значительных его размерах и при соответствую­ щем числе опор. При ограниченном, единичном числе последних в ряде случаев возможно применение сплошных опор круглого или восьмигранного сечения в плане. Габариты этих опор являются меньшими по сравнению с габаритами пустотелых башенных опор, их опалубка и армирование существенно упрощаются, а качество выполнения железобетонных конструкций существенно повы­ шается.

На одной небольшой строящейся шахте конвейерная галерея пролетом 50 м резервного рудного склада имеет две опоры. При этом в качестве одной из опор используются стойки каркаса сор­ тировочного корпуса. Вторая опора находится среди призматиче­ ского рудного отвала. Эта опора представляет собой стойку сплошного сечения диаметром 2 м при высоте над уровнем пла­ нировки 16 м. Верх опоры-стойки с горизонтальной поперечной двухконсольной железобетонной балкой прямоугольного сечения имеет Т-образную форму. В нижней базовой части, до высоты Зм над поверхностью, сечение опоры-стойки несколько увеличено.

Вертикальная арматура опоры-стойки на большей части ее высоты изготовлена из стержней стали 40 А-Ш при общем арми­ ровании около 2,5%. Арматура объединена в пространственные каркасы — в количестве четырех в плане. Бетон опоры марки 300. Опалубка опоры-стойки является одновременно ее защитой от ударных и других нагрузок.

82

В отдельных случаях сооружения рудных складов на Урале представлены одноконсольными галереями, а конус руды под га­ лереей является полезным объемом склада. Пролетные строения галерей одноконсольных складов обычно металлические с вылетом консольных участков галерей от оси крайних опор до 20 м. Опоры галерей — железобетонные башенные цилиндрические пустотелые, подобные описанным выше опорам башенно-эстакадных складов. В некоторых случаях несущие конструкции одноконсольных ре­ зервных складов представлены железобетонными балками и стой­ ками сплошного сечения.

При высоте конуса руды 12—18 м емкость отвала равна 5— 15 тыс. т. В конусе отвала хранится руда одного сорта. Поэтому одноконсольные склады имеют преимущественно вспомогательное назначение.

Двухконсольные рудные склады по сравнению с одноконсоль­ ными характеризуются существенно большей емкостью и лучшими условиями экскавации руды. Кроме того, здесь возможно одно­ временно хранить руду нескольких сортов. Емкость двухконсоль­ ного склада при условно-приведенной длине призмы 35—40 м (что соответствует свободной длине каждого пролетного строения 40— 45 м) и при высоте отвала 15 м составляет до 40—45 тыс. т, а при высоте 20 м соответственно до 70—80 тыс. т.

При использовании в качествб центральной опоры склада стоек и других конструкций корпуса сортировки или перегрузоч­ ного узла сооружения собственно резервного склада представлены двумя пролетными строениями консольных конвейерных галерей. Стоимость такого склада в 2—2,5 раза меньше стоимости обыч­ ного, описанного выше башенно-эстакадного склада такой же длины и емкости.

При проектировании двухконсольных складов большое значе­ ние имеет точный учет местных условий. Один из этих складов с отвалами руды высотой 15 м имеет две горизонтальные консоль­

Пролетные строения расположены на высоте около 16 м над уров­ нем поверхности. Обе галереи расположены в одной оси. Конвей­ еры, по одному в каждой галерее, по условиям расположения и загрузки в сортировочном отделении разнесены на 2 м в их осях.

Галереи — холодные, обшивка стен (И кровли)— из асбесто­ цементных волнистых листов усиленного профиля по легкому ме­ таллическому фахверку.

Опорой двух пролетных строений галерей склада является жесткий каркас сортировочного отделения, расположенного между галереями, с общими габаритами этого здания 9x18x29,4 м. Выше здания в его центре расположена открытая каркасно-связе- вая стальная этажерка размерами 9 x 6 x 9 ,6 м. К этой этажерке в четырех точках на уровне 39 м крепятся четыре наклонные тяги из прокатных профилей. С другой стороны тяги крепятся в узлах

верхних поясов ферм пролетных строений галерей на расстояниях 27 м от крайних стоек каркаса сортировочного отделения и 15 м от противоположного, свободного конца каждой фермы.

Решение описанного здесь двухконсольного склада оказалось особо целесообразным, в частности, из-за наличия в центре соору­ жения грунтов с высокой несущей способностью. Здесь наблюда­ лись выходы скальных пород. В то же время грунты на одной по­ ловине длины склада на значительной глубине от поверхности были насыпными.

Надшахтные копры с направляющими шкивами. При возведе­ нии и реконструкции на Урале надшахтных копров за последние

в более ранний период. Построенные на Урале около 20—25 лет тому назад сооружения характеризовались решениями, в ряде слу­ чаев противоположными современным и преимущественно исклю­ ченными в настоящее время из практики строительства.

В тот период часто возводили монолитные железобетонные надшахтные копры (с направляющими шкивами) с деревянным рештованием и применением арматуры из отдельных гладких стержней. Возведение копра требовало больших трудовых затрат.

Большинство постоянных и проходческих надшахтных копров были деревянными. Однако уже в то время подавляющее боль­ шинство постоянных надшахтных копров было выполнено и выпол­ нялось стальными с установкой на них направляющих шкивов диаметрами преимущественно 2,5; 3 и 4 м.

Стальные конструкции копров в ряде случаев были клепа­ ными. Часть конструкций выполняли с применением заводской сварки (в пределах отправочных марок). Эти конструкции соби­ рали на месте с применением заклепок и болтов.

За последние десять лет были возведены и реконструированы ряд надшахтных копров с применением направляющих шкивов диаметром преимущественно 5 и 4 м (шестиметровые шкивы с раз­ витием многоканатных подъемов не стали применять).

Конструкции стальных копров с направляющими шкивами — исключительно сварные; сварка — заводская и монтажная.

Как известно, копры раскосной и станковой систем, имеющие минимальное число основных стержней, являются наиболее про­ стыми по своим схемам, и поэтому имеют малый расход стальных конструкций и отличаются сравнительно небольшой стоимостью

возведения.

Применение, в частности, раскосных копров является наиболее целесообразным при больших нагрузках, больших высотах соору­ жений, при относительно небольшом числе шкивов. Раскосные копры незаменимы при реконструкции, когда используется сущест­ вующий станок, а следовательно, сохраняется его сечение. В этом случае расход металла для возведения сооружения и стоимость копра являются минимальными.

84

Применение станковых копров наиболее целесообразно при развитых в плане и по высоте новых станках, при большом числе шкивов, требующем сложных и многоярусных головок копров; при сравнительно небольших нагрузках.

Указанные особенности обеих систем были учтены (см. главу IV) при разработке новых копров и при рассмотрении вариантов реконструкции существующих надшахтных копров с направляю­ щими шкивами на железорудных шахтах Урала.

Башенные копры. При строительстве и реконструкции рудни­ ков на Урале за последние 10—15 лет возведен ряд башенных коп­ ров, несущих установки многоканатного подъема. Башенные копры расположены в центральных узлах шахт и опреде­ ляют компоновку всех зданий и сооружений промышленных пло­ щадок.

Площади башенных копров на верхних отметках — до 500 м2, на нижних — до 1000 м2. Последние значительно возрастают при примыкании к башенным копрам сблокированных надшахтных зданий, бункеров, откаточных галерей. Высота башенных копров скиповых стволов преимущественно составляет 70—80 м, а с уче­ том развитых подземных частей сооружений — 90 м.

При эксплуатации башенных копров производится подъем лю­ дей и грузов, в связи с чем на перекрытиях башенных копров Уральских шахт установлено до четырех многоканатных подъем­ ных машин с электрическим приводом, а также другое оборудо­ вание.

Башенные копры являются весьма ответственными сооружени­ ями, имеющими большие временные нагрузки на перекрытия. Нагрузки на одно перекрытие достигают 3000 тс.

По условиям эксплуатации башенные копры должны иметь ма­ лые смещения на верхних уровнях, что вызывает необходимость создания весьма жестких конструкций. Из-за расположения ба­ шенных копров непосредственно над стволами шахт, а также по грунтовым условиям их фундаменты требуют особых решений.

При разработке и возведении башенных копров на Урале встре­ тились с большим разнообразием условий, определяющих плани­ ровочно-конструктивные решения и методы производства строи­ тельно-монтажных работ. Над стволами уральских шахт возведены башенные копры, характеризующиеся следующими планировочно-конструктивными решениями и методами производ­ ства работ:

снаружными и внутренними несущими железобетонными стенами, возводимыми с применением подвижной опалубки;

снаружными несущими железобетонными стенами, возводи­ мыми с применением подвижной опалубки и ранее заготовленных пространственных арматурных каркасов;

сжелезобетонным монолитным каркасом, возводимым индуст­ риальным методом с применением жестких арматурно-опалубоч­ ных блоков;

85

сжелезобетонным сборным каркасом;

сметаллическим каркасом.

Большая часть возведенных на Урале башенных копров имеет металлический каркас. При их возведении проведены работы по унификации планировочно-конструктивных решений, разработаны

Рис. 21. Группа башенных копров и корпусов дробильно­ обогатительной фабрики на Урале (к схеме на рис. 17, а)

единые узлы и детали сооружений, исследованы взаимные рассто­ яния балок, сетки разбивочных осей. Стальные копры возводились обычным способом путем монтажа конструкций укрупненными бло­ ками, а также путем монтажа конструкций на некотором расстоя­ нии от ствола с дальнейшим перемещением сооружения в гори­ зонтальном направлении (см. § 12 настоящей главы).

86

При возведении железобетонных копров с несущими стенами улучшены их конструкции, применены новые методы их возведе­ ния. Также модернизированы и улучшены конструкции башенных копров с монолитным железобетонным каркасом; проработана и осуществлена в натуре оригинальная конструкция первого сбор­ ного железобетонного каркасного башенного копра.

На рис. 20 был показан блок надшахтных сооружений цент­ рального узла шахт «Магнетитовая» и «Магнетитовая-бис». Над­ шахтные сооружения расположены здесь у трех выданных стволов:

Рис. 22. Сборные железобетонные конструкции каркаса надшахтного здания и ба­ шенного копра уральской шахты в процессе монтажа

с левой стороны снимка — надшахтный копер с направляющими шкивами скипо-клетевого ствола шахты «Магнетитовая»; в центре— башенный копер скипо-клетевого ствола шахты «Маг­ нетитовая-бис», несущий четыре многоканатные подъемные уста­ новки; на переднем плане виден башенный копер клетевого ствола шахты «Магнетитовая-бис», который несет две многоканатные подъемные установки.

Объединенное надшахтное здание было кратко рассмотрено выше в общем обзоре надшахтных сооружений. При его значи­ тельных размерах (30X230X19,5 м) и при больших нагрузках,

87

связанных с откаткой десятитонных вагонеток на высоте 12,2 м над поверхностью, фундаменты этого сооружения основаны на на­ сыпных грунтах.

На рис. 21 показана группа башенных копров и смежных кор­ пусов дробильно-обогатительной фабрики. Эти сооружения круп­ нейшей уральской железорудной шахты «Северо-Песчанская» (см. схему центрального узла шахты на рис. 17, а) описаны в § 18 и 19 главы V.

На рис. 22 показан участок сборных железобетонных конструк­ ций каркаса надшахтного здания и башенного копра в процессе

Рис. 23. Сооружения резервного рудного склада

монтажа. На переднем плане — сборные конструкции рам над­ шахтного здания. На рисунке также видна часть сборного железо­ бетонного рамно-связевого каркаса башенного копра. Описание оригинального решения конструкций этого копра приведено ниже,

в § 18.

На рис. 23 показаны сооружения открытого резервного рудного склада. В данном случае на площадке возведены башенно-эста­ кадные склады с горизонтальными стальными конвейерными га­ лереями и группой призматических рудных отвалов. На этой же площадке возведены две наклонные одноконсольные стальные кон­ вейерные галереи с конусообразными отвалами руды под консоль­ ными участками галерей.

88

§ 12. Методы производства строительно-монтажных работ

При возведении надшахтных зданий и сооружений на поверх­ ности железорудных шахт Урала применен ряд новых, а также измененных (по сравнению с принятыми при организации шахт­ ного строительства в СССР) методов производства строительно­ монтажных работ.

Ниже перечислены и кратко описаны методы производства главнейших видов работ, заслуживающие особого внимания, в увязке— в необходимых случаях — с новыми решениями конст­ рукций, преимущественно при возведении башенных копров.

При возведении башенного копра скипового или скипо-клете­ вого ствола и непосредственно примыкающих к нему сооружений надшахтного блока в ряде случаев необходимо было выполнить в короткие сроки в сложных условиях следующие объемы строи­ тельно-монтажных работ:

Условия возведения надшахтных сооружений и, в частности, башенных копров на железорудных шахтах Урала являются весьма разнообразными.

Большая часть сооружений и все крупные, преимущественно стальные башенные копры возведены на железорудных шахтах, находящихся в промышленных центрах (в городах Н. Тагил, Краснотурьинск и др.). Здесь сооружения возводились силами территориальных строительных трестов Тагилстрой, Базстрой, Уралстальконструкция и др. При возведении сооружений на по­ верхности этих шахт были использованы крупные башенные (типа БК-404; БК-406А) и другие строительные краны грузоподъемно­ стью до 40 т при высоте подъема крюка до 86 м. Применение этих строительных кранов обеспечило монтаж стальных конструкций крупными узлами, монтаж крупногабаритных и тяжеловесных же­ лезобетонных конструкций.

Сприменением указанных кранов произведен монтаж стальных

идругих конструкций больших башенных копров уральских шахт, произведен также монтаж железобетонных и других конструкций первого в СССР сборного железобетонного башенного копра

89

(см. ниже), монтаж конструкций надшахтных зданий и других со­ оружений.

На отдаленных уральских шахтах возможность использования крупных строительных кранов была практически исключена, и, следовательно, возможности производства сборки конструкций крупными узлами были весьма ограничены. В этих условиях раз­ работка и применение на практике целесообразных методов про­ изводства строительно-монтажных работ в большой степени за­ висела от особых решений конструкций, полностью увязанных с вопросами производства работ. Такие особые решения были разработаны при строительстве ряда сооружений.

Ниже приводится описание различных методов производства основных строительно-монтажных работ.

Производство земляных работ. Практика строительства желе­ зорудных предприятий имеет много удачных примеров примене­ ния целесообразных методов производства земляных работ. Ниже приводится описание производства земляных работ при разработке котлована для фундаментов башенного копра скипо-клетевого ствола шахты «Северо-Песчанская».

Котлован объемом 15,5 тыс. м3 разрабатывался в зимний пе­ риод при наличии ряда выходов скальных пород; с выполнением работ по удалению тюбинговой крепи ствола, по удалению ряда проходческих сооружений, фундаментов сооружений, коммуника­ ций и других работ. В таких сложных условиях котлован был раз­ работан с применением отбойных молотков, особо организованных буровзрывных работ и экскаватора с ковшом емкостью 1,6 м3 за один месяц. Календарные сроки производства земляных работ были сокращены на 35%, или на 15 дней.

Более подробные сведения о возведении башенного копра скипо-клетевого ствола шахты «Северо-Песчанская», о производ­ стве земляных работ по устройству котлована и работ по возведе­ нию фундаментов сооружения приведены в § 19.

Производство железобетонных работ по возведению фундамен­ тов сооружений. В ряде случаев фундаменты сооружений железо­ рудных шахт возводили в неблагоприятных условиях, обусловлен­ ных расположением фундаментов вблизи стволов шахт в зоне возможных вывалов и значительных осадок, а также залеганием вблизи стволов шахт на значительных площадях насыпных грунтов.

Фундаменты надшахтного здания шахты «Магнетитовая-бис» находятся на участке насыпных грунтов, мощность слоя которых достигает 10—13 м. В этих условиях при больших нагрузках на стойки каркаса двухъярусного надшахтного здания фундаменты сооружения могли быть представлены 32 опускными колодцами при глубине их заложения до 14 м.

При проработке методов производства работ по возведению фундаментов произведено сравнение указанного варианта с вари­ антом, в котором предусматривалось применение развитых в плане

90