КОМПЛЕКСЫ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
«КРИВОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ

 

КОМПЛЕКСЫ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Курс лекций

 

Кривой Рог 2013 г.

Лекция 1

Введение   1. Определение и содержание дисциплины. Её цель и задачи, связь с другими дисциплинами.

Перспективы развития подземного строительства.

В развитии экономики Украины важнейшую роль играет освоение природных ресурсов и, в частности, недр земли. В широком смысле понятие «недра» включают… Следовательно, освоение недр земли – это область человеческой деятельности,… Под практическим использованием земной коры в данном случае следует понимать освоение всех видов заключенных в ней…

Лекция 2

 

Проектирование протяженных вертикальных выработок (стволов).

 

Общие сведения.

Вертикальная горная выработка, имеющая значительную протяженность (глубину) при сравнительно ограниченных размерах поперечного сечения, а также непосредственный выход на земную поверхность, называется стволом шахты или рудника.

Назначение стволов различно. Так, стволы служат для вскрытия месторождений полезных ископаемых, для подъема полезных ископаемых на земную поверхность, для спуска и подъема людей, материалов, оборудования, для подачи свежего воздуха при проветривании подземных выработок, для выдачи породы, воды; при строительстве тоннелей и различного назначения камер — для развития фронта работ, а следовательно, для ускорения строительства, для сооружения различных объектов специального назначения.

В соответствии с правилами безопасности на каждой шахте и руднике должно быть не менее двух выходов на поверхность, т. е. обычно не менее двух стволов. Один ствол служит для подъема полезных ископаемых и породы (скиповой или клете­вой), а второй ствол — для подачи свежего воздуха в подзем­ные выработки, подъема и спуска людей, материалов и обору­дования. При большой мощности шахт и применении блоковой схемы подготовки необходимо иметь в каждом блоке блоковые стволы. При разработке свит крутых пластов часто сооружают три ствола, один из которых служит для подготовки нового го­ризонта (углубки).

Размеры, форма сечения и глубина стволов определяются многими факторами: условиями вскрытия месторождения, производственной мощностью шахты или рудника, физико-ме­ханическими и гидрогеологическими свойствами пересекаемых пород, режимом вентиляции подземных работ (газоносностью месторождения), сроком эксплуатации ствола и др.

Перейдя к общей технической характеристике стволов, мож­но отметить, что при разработке месторождений полезных ис­копаемых в связи с постоянным понижением горизонта разра­ботки (в среднем в рудной промышленности до 23—25 м в год) и увеличением производственной мощности глубина и площадь сечения стволов увеличиваются.

Форма сечения и конструкция крепи стволов

На первых этапах развития горного дела, при весьма огра­ниченной производственной мощности шахт, малой глубине стволов и небольшом сроке… В связи с увеличением производственной мощности шахт, сроков их эксплуатации и… Учитывая малую прочность деревянной крепи и принимая во внимание тяжелый режим ее эксплуатации в стволе (нали­чие…

Армировка стволов

В зависимости от конструкции применяемой армировки она может быть жесткой или гибкой (канатной). Жесткая армировка состоит из расстрелов и проводников (направляющих). Расстрелы — горизонтально уложенные балки, закрепля­емые в крепи ствола. Расстрелы являются основными несущими…

Лестничное и трубно-кабельное отделения стволов

В стволах, закрепленных бетонной крепью, лестницы обыч­но изготавливают из металла, полки — из решетчатой рифленой стали толщиной 4—6 мм, а обшивка… На рис. 3 представлены общий вид лестничного отделения (рис. 3, а) и тетевы…

Определение поперечного сечения ствола, параметры подъема

Площадь сечения стволов определяется их назначением. Разме­ры сечения стволов, служащих для выдачи полезного ископае­мого, зависят от проектной… Размеры сечения подъемных стволов определяются основ­ными размерами подъемных… ,

Лекция 3

  В околоствольном дворе кроме транспортных выработок располагают также большое… К камерам вспомогательного назначения можно отнести камеры медицинского пункта, ожидания, противопожарного поезда,…

Камера сопряжения околоствольного двора с клетевым стволом.

Высота сопряжения принимается в зависимости от размеров доставляемых в шахту различных материалов и оборудования. Высоту сопряжения околоствольного двора со стволом можно определить на… и .

Дробильно-бункерный комплекс.

Основной камерой дробильно-бункерного комплекса является камера дробильной установки. В камере монтируют одну или две дробилки. Применяют щековые и конусные дробилки крупного дроблення. По конструктивному исполнению дробильно-бункернне комплексм могут быть трех типов.

Комплекс камер и выработок главного водоотлива

Камеру главного водоотлива располагают в околоствольном дворе в непосредственной близости от клетевого ствола. Такое расположение камеры позволяет…

Центральная подземная электроподстанция

Центральную электроподстанцию обычно располагают в блоке с насосной камерой, от которой ее отделяют бетонной перегородкой с решетчатой металлической… Рис.4. Схемы комплексов дробильно-бункерных камер:

Подземный склад взрывчатых материалов (ВМ)

Расположение подземных складов должно отвечать следующим условиям: расстояние от любой ближайшей точки склада до ствола шахты, околоствольных… расстояние от ближайшей ячейки или камеры до выработок, служащих для постоянного прохода людей при складах камерного…

Комплекс выработок и камер депо электровозов

В зависимости от газового режима шахты для транспортирования по горизонтальным выработкам применяют контактные или аккумуляторные электровозы. В… Рис. 7. Склад взрывчатых материалов ячейкового типа:

Камеры вспомогательного назначения

Камера ожидания – предназначена для размещения рабочих, ожидающих выезда из шахты после работы или отправки их пассажирским поездом на место работ.… Камера медицинского пункта – предназначена для оказания первой медицинской… Камера депо противопожарного поезда – предназначена для размещения в ней противопожарного поезда и складирования…

Лекция 4

Проектирование транспортных выработок околоствольного двора Околоствольные дворы современных шахт представляют собой сложный и… Основное назначение околоствольных дворов — создание условий бесперебойной механизированной работы по приемке: 1)…

Конфигурация околоствольных дворов рудных шахт

При разработке рудных месторождений, учитывая специфи­ческие условия вскрытия, т. е. заложение главных стволов за пределами зоны обрушения пород… В околоствольном дворе располагаются три ствола для вы­дачи руды и породы,…  

Выбор конфигурации околоствольных дворов

При вскрытии одного пласта при пологом залегании может быть принята круговая и петлевая схемы околоствольных дворов. Рис. 2. Влияние схемы вскрытия на выбор конфигурации околоствольного двора: 1 - штреки; 2 - полевые выработки; 3 -…

Лекция 5

Проектирование наклонных стволов, съездов и восстающих выработок

Проектирование наклонных стволов

В настоящее время при строительстве шахт с весьма боль­шой производительностью с целью обеспечения непрерывного (без перегрузок) потока руды на… Вскрытие месторождения при наличии наклонных стволов обычно осуществляют в… Вертикальный ствол выполняет вспомогательные функции, т. е. спуск и подъем людей, доставку материалов, оборудова­ния и…

Наклонные съезды

Наклонные спиральные съезды сопрягают с каждым рабо­чим и подготавливаемым горизонтами. Съезды проводят под углом 12—14°. Они имеют поперечное…  

Рудоспуски

Применение рудоспусков позволяет сократить число капи­тальных выработок на каждом горизонте (околоствольные дворы) и снизить сроки подготовки… На рис. представлен капитальный рудоспуск, который имеет круглую форму сечения… Крепь рудоспусков принимается из набрызгбетона, в от­дельных случаях усиленного анкерами.

Вспомогательные наклонные выработки (восстающие и фурнели)

Фурнели —восстающие выработки — применяются при строительстве подземных камер больших площадей сечений (машинные залы ГЭС, склады, емкости, тоннели… Конструкция крепи восстающих принимается в зависимости от устойчивости боковых… Средняя скорость проведения восстающих равна 70— 90 м/мес (в Кривбассе 75—80 м/мес).

Лекция 6

Проектирование протяженных горизонтальных выработок

Форма сечения горизонтальных выработок

Проектирование размеров поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок

Минимальные размеры поперечного сечения выработок в свету: для главных откаточных и вентиляционных выработок 4,5 м2 — при деревянной,… для участковых вентиляционных, промежуточных и конвей­ерных штреков, людских ходков, участковых бремсбергов, ук­лонов…

Определение размеров и площади поперечного сечения горизонтальных и наклонных выработок

Площадь сечения выработки, определенная из условия раз­мещения транспортных средств и перемещения людей, также необходимо проверить на скорость… 1. Трапециевидная форма сечения выработки 1.1 Ширина выработки на уровне верхней кромки подвижного состава:

Лекция 7

Железнодорожные тоннели

 

Краткий обзор развития тоннелестроения

Истоки тоннелестроения, первоначально заключавшегося в создании подземных выработок, уходят в глубокую древность. Задолго до нашей эры в Вавилоне,… Развитие тоннелестроения тесно связано с развитием орудий и средств… Толчком для дальнейшего развития тоннелестроенияпослужило появление желез­ных дорог, требующих малых уклонов и…

Основные положения проектирования тоннелей в профиле

Трассой тоннеля называется линия, определяющая по­ложение оси пути в пространстве. Проекция трассы пути на вертикальную плоскость называется… В горной местности пересечение хребта осуществляют с по­мощью перевального… Базисное расположение обеспечивает в целом возможность иметь меньшие уклоны пути, чем вершинные. При этом исклю­чается…

Основные положения проектирования тоннелей в плане

В плане железнодорожные тоннели проектируют в основном на прямых участках пути. Прямолинейное расположение тоннелей в сравнении скриволинейным… В практике имеются примеры, когда по горно-геологическим условиям приходится… Рис. 2. Петлевая схема Рис. 3. Спиральная схема

Выбор числа путей в тоннелях

При ограниченном грузообороте дороги, наличии небольшой длины тоннеля, смягченных уклонов, мало отличных от руко­водящего уклона, и при сложных… Рис. 4. Схема двух однопутных тоннелей

Габариты и внутреннее очертание тоннелей

Габаритом приближения строений называет­ся перпендикулярный к оси пути контур, внутрь которого не должны выступать никакие части сооружений и… На железных дорогах при проектировании используют га­барит «С» приближения…

Конструктивные формы монолитных тоннельных обделок

Конструкцию тоннельных обделок выбирают с учетом инженер­но-геологических, гидрогеологических, многолетнемерзлых грун­тов, сейсмических условий,… Материалы тоннельных обделок должны обеспечить долго­вечность, прочность,… Тоннельные обделки в основном принимаются из монолит­ного бетона или железобетона. Марку бетона по прочности на сжатие…

Порталы, ниши, камеры и водоотводящие устройства

    Порталы служат для укрепления врезок тоннеля в склоне мест­ности во избежание оползания откосов и для отвода воды,…     Для укрытия обслуживающего персонала при… Камеры для хранения материалов (рис. 10, б) также распо­лагают в шахматном порядке, через 300 м по каждой стороне.

Гидроизоляция тоннелей

Для обеспечения совместной работы обделки тоннеля с окру­жающей породой и исключения ее осадки пустоты за обделкой необходимо тщательно заполнить.… Для нагнетания применяется цементно-песчаный раствор состава 1:2. Цемент для… Для нагнетания в обделке тоннеля пробуривают скважины диаметром 40—50 мм, в которые закладывают и закрепляют стальные…

Вентиляция, освещение, сигнализация и связь

Расчет воздухообмена по содержанию вредных веществ в воздухе определяется по окиси углерода СО, выделяемой газа­ми дизельных и карбюраторных… Предельно допустимая концентрация СО в воздухе транс­портной зоны… Температура воздуха, удаляемого при этом из тоннеля, не должна превышать 35 °С.

Лекция 8

Автодорожные и подводные тоннели

Вводные замечания

Высокие скорости и интенсивность движения автомашин раз­личных назначений вызывают повышенные требования к техни­ческому состоянию дорог, т. е. к… Особо повышенные требования предъявляются к автомо­бильным дорогам,…  

Проектирование автодорожных тоннелей

Трассирование линии автодорожного тоннеля в профиле опре­деляется в основном теми же общими условиями что и трасси­рование железнодорожных тоннелей.… Радиус кривых в плане тон­нелей должен быть не менее 250 м и в исключительных… Габарит приближения кон­струкций автодорожных тонне­лей определяют в зависимости от категории автомобильной дороги и…

Подводные тоннели

Подводные тоннели в качестве транспортных тоннелей и пере­ходов широко используют в крупных городах для преодоления судоходных рек, каналов и… Выбор тоннельного или мостового вариантов должен ре­шаться на основании учета… Строительство подводных тоннелей осуществляют следую­щим образом.

Вентиляция, освещение и прочие устройства автодорожных тоннелей

При эксплуатации автодорожных тоннелей систему вентиляции определяют в зависимости от их длины и типа транспорта. Расчет воздухообмена по содержанию вредных газов в воз­духе определяют по… При искусственной вентиляции скорость движения воздуха по тоннелю без учета влияния транспортных средств не должна…

Судоходные тоннели

Тоннели на водном пути сооружают для преодоления высотных препятствий. Они позволяют сократить длину водного пути и понизить отметку перевала на… Продольный уклон тоннеля 0—0,0001. Ширину тоннеля вы­бирают с таким расчетом,… Глубина воды в тоннеле принимается примерно равной двойной осадке типовых судов, проходящих по каналу и колеб­лется в…