Руководство По Проектированию Башенных Копров
Башенные копры скиповых и клетевых стволов шахт Большинство башенных копров представляют собой многоэтажные высотные сооружения, на междуэтажных перекрытиях которых размещаются оборудование и служебные помещения с бункерами для руды. Высота копров зависит от назначения ствола (главный, вспомогательный), типа подъемного сосуда (скип, клеть), а также количества и размера многоканатных машин. Использование машин большого ряда, как правило, требует применения отклоняющих шкивов, что приводит к увеличению высоты копра.
Проектирование строительной части и строительство башенного копра шахты. Главный инженер проекта Пырков В.И., руководство проектированием. ИНСТРУКЦИИ но проектированию зданий и сооружений шахт. Щениях башенных копров с маслонаполненным оборудованием должны выбираться. Руководство по строительному проектированию башенных копров / Донецкий «Промстройниипроект» Госстроя СССР. Сохранено в: Вид документа: Книги. Опубликовано: М.: Стройиздат, 1974. Физические характеристики.
Высота копра скиповых и скипоклетевых стволов составляет 60—100 м и более, клетевых — 35—72 м. Объемно-планировочные решения башенных копров во многом зависят от технологических факторов, главными из которых следует считать мощность шахты, глубину и диаметр ствола. Поскольку в башенных копрах могут размещаться не только подъемные установки, но и другое технологическое и электротехническое оборудование, в них устраивают ряд перекрытий, которые служат также и горизонтальными диафрагмами жесткости башни. С точки зрения расположения оборудования наиболее приемлемой формой башенного копра является прямоугольная.
Она позволяет рациональнее по сравнению с круглой размещать технологическое оборудование, машинный зал легче вписывается в размеры здания, и вся его площадь может обслуживаться мостовым краном. Круглая форма возможна при компоновке оборудования, близкой к центрально-симметричной. По данным Донецкого Промстройниипроекта, башенные копры можно разделить по высоте на три зоны: оборудования подъема; разгрузки сосудов, аккумуляции и первичной переработки ископаемого; заводки подъемных сосудов. В верхней части (зоне оборудования подъема) размещают машинный зал, в котором устраивают эркеры. Они служат для свободного прохода вокруг многоканатнои подъемной машины, устройства монтажного проема и др. Разрез по эркеру ба-шеннного копра: 1 — «шахта» копра; 2, 3 — внутренние и наружные стены; 4 — помещение для отклоняющихся шкивов; 5 — эркер; 6 — машинный зал; 7 — стена эркера; 8 — покрытие над машинным залом; 9 — подкрановые балки; 10 — балки под подъемные машины; 11 — консольная балка эркера; 12— метанные камеры; 13— надоункерное перекрытие.
Машинный зал, как правило, занимает один или несколько верхних этажей в башенном копре и служит для размещения в нем подъемных машин. Для монтажных работ в машинном зале устраивают мостовой кран. Особенность поэтажной планировки башенного копра состоит в том что на каждом перекрытии, за исключением помещения машинного отделения, отводится место (обычно в центре) для «шахты», по которой движутся подъемные сосуды — скипы, а также для лестничной клетки и пассажирского лифта. Эта шахта является продолжением шахтного ствола, поэтому ее стены и все конструктивные элементы башенных копров, строящихся на стволах с исходящей струей, герметизируют. Объемная планировка башенных копров отличается большим разнообразием — от простейших форм (параллелепипеда и цилиндра) до комбинаций нескольких объемов. По данным Центрогипрошахта, стоимость 1 м3 здания монолитного железобетонного башенного копра круглой, квадратной и прямоугольной формы соответственно составляет 14,4; 12,0 и 12,5 руб. Монолитные железобетонные копры получили широкое распространение в угольной промышленности в основном в связи с возможностью применения индустриального метода возведения в скользящей опалубке.
Фундаменты башенных копров требуют большого расхода бетона и арматуры, что объясняется большими нагрузками и глубиной заложения. Устройство фундаментов составляет до 25% всей стоимости башенного копра. Новую конструктивную схему фундаментов для монолитных железобетонных копров, возводимых в скользящей опалубке, разработал Донецкий Промстройниипроект. Фундамент состоит из сплошной железобетонной плиты (с вырезом для прохождения сосудов) и стен, являющихся продолжением стен копра.
Этот тип фундамента находит широкое распространение, так как позволяет применять единую технологию возведения подземных и надземных стен в скользящей опалубке. Фундаменты углубляют в грунт до 10 м, иногда их устраивают на сваях, глубина заложения которых доходит до 20 м. Наружные стены толщиной 20—30 см выполняют с утеплением из термоплит, которые в большинстве случаев укладывают с внутренней стороны.
Перекрытия копров устраивают из железобетонных плит пролетом от 3 до 5 м и толщиной 0,15—0,35 м по железобетонным или металлическим двутавровым балкам. Стены копров по всей высоте усиливают продольными ребрами, угловыми вутами, а в ряде случаев (при отсутствии внутренних стен) пилястрами, обеспечивающими жесткость стен.
Угловые вуты имеют треугольное сечение с размерами катетов 200— 300 мм.
Требования настоящего раздела распространяются при проектировании скиповых, клетевых и скипо-клетевых башенных копров, предназначенных для размещения многоканатных подъемных машин с приводом и пускорегулирующей аппаратурой, технологического, ремонтного и вспомогательного оборудования подъема, приемных устройств и емкостей для полезных ископаемых, а при наличии свободных площадей - складских и других помещений на предприятиях по добыче полезных ископаемых подземным способом. Башенные копры следует, как правило, проектировать прямоугольной или квадратной формы в плане. Круглая или другая форма башенных копров в плане допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании.
В случае невозможности размещения отдельных частей оборудования, проходов между оборудованием и конструкцией стены в пределах габаритов копра допускается увеличивать площадь машинного зала за счет устройства эркеров. Размеры башенных копров следует принимать кратными: в плане - 3 м, по высоте - 0,6 м. Шаг колонн каркасных копров принимается кратным 3 м, в отдельных случаях при соответствующем обосновании может быть принят кратным 1,5 м. Высота этажей башенных копров должна быть не менее 3,6 м, а машинных залов - не менее 8,4 м. Естественное освещение следует предусматривать только в машинном зале и на лестничной клетке, в остальных помещениях следует предусматривать искусственное освещение в соответствии с требованиями СП 52.13330. Монтаж оборудования следует осуществлять через монтажные проемы в стенах копра на нулевой отметке в монтажную ячейку и в перекрытиях, располагаемых одно над другим. Допускается устройство монтажного проема в стенах копра на отметке расположения монтируемого оборудования.
На нулевой отметке следует предусматривать сквозные проемы в стенах для осуществления монтажа и демонтажа коммуникаций в стволе копра, осмотра, навески и смены подъемных сосудов и канатов. При необходимости надвижки копров на фундаменты следует, как правило, копры выполнять со стальным каркасом. Для несущих железобетонных конструкций башенных копров следует принимать бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15. Наружные стены копра и стены внутренней шахты должны, как правило, опираться на общую фундаментную плиту. В случае, когда основанием башенных копров служат скальные грунты, допускается раздельное опирание наружных стен или колонн копра на фундамент, а стен внутренней шахты или всего копра - на устье ствола шахты. При опирании наружных и внутренних стен копра на общий фундамент между устьем ствола и конструкциями фундамента копра должен предусматриваться зазор, исключающий их касание при осадке и крене копра.
Крен и осадка башенных копров не должны превышать значений, указанных в СП 22.13330 и соответствующих условиям обеспечения работоспособности размещенных в них подъемных установок. В случае невозможности обеспечения допустимых значений осадок путем увеличения размеров фундамента, устройством свайного основания, укреплением грунтов основания и т.д.
Следует использовать специальные мероприятия для возможности последующего исправления положения копра (поддомкрачивание, применение легкоплавких подушек и т.д.). При расчете башенных копров нагрузки и воздействия, коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать по СП 20.13330, а также по таблице 14. При расчете стен, колонн, фундаментов и оснований копра нормативные равномерно распределенные нагрузки на перекрытия при их числе больше двух допускается снижать путем умножения их на коэффициент по формуле (53) где п - число перекрытий над рассчитываемым сечением. Расчет монолитных башенных копров допускается выполнять по расчетной схеме сжато-изогнутого консольного стержня, определяя моменты от вертикальных нагрузок, с учетом эксцентриситетов от крена фундаментов. Нормальные сжимающие усилия в горизонтальных сечениях несущей стены копра в зоне опирания балок следует определять с учетом местного действия нагрузки от них. В случаях, когда опирание балки осуществляется над проемом на высоте менее ширины проема, необходимо проверять расчетом прочность вертикальных и наклонных сечений стены на участке между проемом и балкой.
Руководство По Проектированию Башенных Копроволок
Защита конструкций копра от коррозии должна проектироваться в соответствии с СП 28.13330 с учетом воздействия минерализованной шахтной воды и исходящей вентиляционной струи, а для конструкций, находящихся в помещениях с оборудованием, подлежащим регулярной смазке, - воздействия смазочных материалов. Все подлежащие окраске стальные конструкции копра должны проектироваться с учетом обеспечения возможности возобновления окраски, в том числе в труднодоступных местах.
Ширина проходов между оборудованием с неподвижными частями или ограждениями оборудования с подвижными частями, а также между оборудованием и стеной должна быть не менее 0,7 м. Помещения категорий А, Б и В отделяются от других помещений противопожарными перегородками, а помещения категорий А и Б по взрывопожарной и пожарной опасности - также и пылегазонепроницаемыми перегородками в соответствии с СП 4.13130 - 12.13130. Конструкции и материал стен и перегородок, которые разделяют помещения, находящиеся при различных давлениях воздуха, должны обеспечивать герметичность этих помещений. В машинном зале или на перекрытии следует предусматривать уборные.
В башенных копрах должен быть предусмотрен внутренний водосток. Неорганизованный сброс воды с кровли не допускается. В копрах следует предусматривать выход на кровлю. Кровля должна иметь ограждение по ГОСТ 25772. В башенных копрах на стволах с исходящей струей воздуха вход в герметические помещения следует предусматривать через шлюзы.
Дымовые трубы 9.3.1. Требования настоящего раздела следует соблюдать при проектировании дымовых труб с несущими стволами из кирпича, железобетона и стали, обеспечивающих эффективное рассеивание дымовых газов различной температуры, влажности и агрессивности до допустимых действующими гигиеническими нормами пределов концентрации на уровне земли. Нормы данного раздела следует соблюдать при проектировании дымовых труб высотой более 15 м. Трубы с несущими металлическими башнями (каркасами) приведены в разделе 9.4 настоящего свода правил. Высота трубы определяется требованиями экологии 13, необходимым разряжением на уровне ввода газохода и требованиями межрегионального территориального управления воздушного транспорта. Диаметр трубы определяется аэродинамическими, теплотехническими и санитарно-гигиенотехническими расчетами.
Высоту кирпичных, армокирпичных и стальных свободно стоящих (бескаркасных) труб следует принимать не более 100 м. При большей высоте применяются монолитные железобетонные трубы. Трубы могут быть железобетонными (монолитными или сборными), кирпичными, из стального листа. Обычно они самонесущие. Стальные трубы из титана и композитных материалов могут иметь несущий металлический каркас или растяжки, прикрепленные к зданию.
Дымовые трубы следует проектировать цилиндрической или конической формы. Выбор материала и конструкции дымовой трубы следует осуществлять на основании технико-экономического обоснования с учетом режима эксплуатации, специального оборудования для возведения, а также архитектурно-композиционных решений. Расстояние между соседними дымовыми трубами должно быть не менее восьми средних наружных диаметров большей трубы. Если такое расположение невозможно, то необходимо предусматривать дополнительные демпферные устройства: растяжки, демпфирующая подушка под основанием или маятниковый гаситель колебаний. Минимальная скорость стечения дымовых газов на выходе из дымовой трубы рекомендуется не менее 4 м/с для исключения эффекта «окутывания» верха трубы. Максимальная скорость на выходе определяется из условия отсутствия избыточного статического давления в дымовом канале (кроме металлических труб и труб с противодавлением). В местах соединения газоходов с трубой надлежит предусматривать осадочные швы или компенсаторы.
В случае ввода в дымовую трубу в одном горизонтальном сечении двух газоходов их следует, как правило, располагать с противоположных сторон на одной оси, при вводе трех газоходов - под углом 120° один к другому, при этом суммарная площадь ослабления в одном горизонтальном сечении не должна превышать 40% общей площади сечения ствола трубы или стакана фундамента, 30% ствола кирпичной трубы и 20% несущего ствола стальной трубы. При вводах в дымовую трубу нескольких газоходов и одновременной их работе необходимо предусматривать в нижней части трубы или в стакане фундамента разделительные стенки или направляющие патрубки, исключающие взаимное влияние потоков газов, а также уменьшающие аэродинамическое сопротивление. Примечание - Разделительные стенки не должны выполняться в распор с футеровкой, кроме того, должны быть предусмотрены «продухи» через разделительную стенку. Для защиты несущего ствола дымовой трубы от температурного и агрессивного воздействия отводимых газов в необходимых случаях следует предусматривать футеровку и тепловую изоляцию ствола. В зависимости от температуры и агрессивности отводимых газов футеровку следует выполнять из шамотного, кислотоупорного или керамического кирпича, а также из специального монолитного бетона, керамики, стали и композитных материалов.
Футеровка из кирпича предусматривается звеньями, опирающимися на консольные выступы в стволе. Высота звеньев должна быть не более 25 м при толщине в один кирпич и не более 12,5 м при толщине в 1/ 2 кирпича.
В зоне проемов для газоходов толщину футеровки следует увеличивать до 1 1/ 2 - 2 кирпичей. При применении специальной фасонной шпунтовой керамики толщина футеровки может быть уменьшена. Примыкание нижнего звена к вышележащему необходимо проектировать с учетом температурного расширения материала футеровки как по высоте, так и по диаметру. Для обеспечения трещиностойкости футеровки от температурных усилий перепад температуры по ней не должен превышать 80 °C для кирпичных футеровок.
Для монолитных футеровок может быть допущен большой температурный перепад, который необходимо учесть при расчете несущего железобетонного ствола. В нижней части дымовой трубы, фундаменте или подводящих газоходах следует предусматривать проемы для осмотра трубы, а в необходимых случаях - устройства, обеспечивающие отвод конденсата. С наружной стороны трубы должны предусматриваться площадки и лестницы, а для кирпичных труб - скобы. Лестницы или скобы следует устанавливать на высоте 2,5 м от поверхности земли. Площадки, лестницы и скобы должны иметь ограждения. В целях предупреждения проникания дымовых газов в несущие конструкции кирпичных и железобетонных труб с газопроницаемой футеровкой не допускается избыточное статическое давление внутри дымового канала.
При наличии избыточного статического давления следует проектировать трубу специальной конструкции (с внутренним газонепроницаемым газоотводящим стволом или противодавлением в вентилируемом зазоре между стволом и футеровкой). В дымовых трубах с противодавлением (в зависимости от режима работы) следует применять естественную или принудительную вентиляцию воздушного зазора между стволом и футеровкой. Величина противодавления должна приниматься в каждом сечении трубы не менее 50 Па (5 кгс/м 2).
При подключении нескольких агрегатов к трубе и колебаниях нагрузки, вызывающих образование конденсата, при технико-экономическом обосновании следует проектировать многоствольные трубы с несколькими газоотводящими стволами, расположенными внутри несущего ствола трубы. В пространстве (в проходном зазоре) между несущим и газоотводящими стволами следует предусматривать кольцевые площадки, ходовые лестницы, электрическое освещение. Минимальный диаметр верхней части наружного несущего ствола в случае расположения внутри него нескольких газоотводящих стволов следует определять из условий размещения требуемого числа газоотводящих стволов, а также необходимых проходов для монтажа, контроля в процессе эксплуатации и производства работ. Газоотводящие стволы следует выполнять из металла или неметаллических несгораемых термостойких материалов. С наружной стороны газоотводящих стволов следует устанавливать тепловую изоляцию, толщина которой определяется расчетом исходя из обеспечения перепада требуемой температуры газа и внутренней поверхности ствола, а также температуры наружной поверхности тепловой изоляции не свыше 60 °C.
Толщина теплоизоляции должна обеспечивать требуемую температуру в проходном зазоре между газоотводящими стволами и несущим стволом не свыше 40 °C для возможности обслуживания и ремонта трубы без остановки эксплуатации. Газоотводящие стволы могут опираться на общий фундамент дымовой трубы или подвешиваться целиком или отдельными частями (при большой высоте трубы) на внутренних металлических несущих площадках, которые, в свою очередь, опираются на внутренние конструкции несущего ствола или башни. Фундаменты дымовых труб должны проектироваться железобетонными с подошвой круглого, многоугольного или кольцевого очертания в соответствии с требованиями СП 22.13330 и СП 24.13330. Предельные значения осадок и кренов для фундаментов труб должны приниматься по СП 22.13330.
При высоком уровне грунтовых вод и подземном расположении газоходов следует предусматривать дренаж. При расчете железобетонных дымовых труб по предельным состояниям первой группы необходимо учитывать одновременное действие нагрузки от собственного веса, расчетной ветровой нагрузки, а также влияние температуры отводимых газов, при расчете по предельным состояниям второй группы - одновременное действие нагрузки от собственного веса, нагрузки от ветра, а также влияние температуры отводимых газов и солнечной радиации. Нагрузки и воздействия на дымовые трубы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СП 20.13330. Коэффициент надежности по нагрузке при расчете на ветровые нагрузки для труб высотой до 150 м принимается равным 1,4; для труб высотой от 150 до 300 м - 1,5; для труб высотой свыше 300 м - 1,6. Примечание - При расчете стальных труб коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1,4 для труб нормального и пониженного уровня ответственности и равным 1,5 для труб повышенного уровня ответственности. Перепады температур в стенке трубы от воздействия температуры отводимых газов надлежит определять на основании теплотехнических расчетов для установившегося потока тепла при наибольшем значении температуры отводимых газов и расчетной температуре наружного воздуха (средней температуре наиболее холодной пятидневки) и наибольшем значении коэффициента теплоотдачи наружной поверхности. Дымовые цилиндрические трубы и трубы небольшой коничности (не более 0,012) следует рассчитывать на скоростной напор ветра и резонанс в соответствии с требованиями СП 20.13330.
Конические трубы с коничностью более 0,012 на резонанс допускается не проверять. В качестве расчетной схемы дымовой трубы следует принимать защемленный в основании консольный стержень постоянного или переменного по высоте кольцевого сечения. Примечание - Для металлических труб и труб из композитных материалов с оттяжками расчетная схема принимается в виде консольного стержня, защемленного в основании с упругими опорами в местах оттяжек. Определение изгибающих моментов в горизонтальных сечениях ствола трубы необходимо производить по деформированной схеме с учетом дополнительных изгибающих моментов от собственного веса вследствие прогиба трубы от воздействия ветровых нагрузок, температуры, солнечной радиации и крена фундамента. Для учета кольцевых напряжений в поперечном сечении, а также дополнительных моментов от прогиба трубы при воздействии солнечной радиации необходимо учитывать распределение разности температур по наружной поверхности от 25 °C на солнечной стороне до 0 °C на границе с теневой стороной. Горизонтальное перемещение верха трубы от нормативной ветровой нагрузки не должно превышать 1/ 75ее высоты.
Расчетную длину трубы при определении форм свободных колебаний и проверке несущей способности горизонтальный сечений для свободно стоящих труб следует принимать равной высоте трубы, умноженной на коэффициент 1,12. Минимальное напряжение на грунт под фундаментом трубы на естественном основании должно быть более нуля.
Размеры фундаментов дымовых труб рекомендуется назначить такими, чтобы эпюра давлений под подошвой фундамента была трапециевидной с отношением краевых давлений P min/ P max ³ 0,25. При наличии температурного перепада по высоте плиты фундамента необходимо при расчете фундамента учитывать температурные усилия, определяемые согласно СП 27.13330. При сейсмичности площадки строительства 7 баллов и выше следует проектировать дымовые трубы сейсмостойкой конструкции. Кирпичные дымовые трубы 9.3.35.
Ствол кирпичной дымовой трубы следует проектировать, как правило, в виде усеченного конуса (цоколь трубы может быть цилиндрической формы). Наклон образующей наружной поверхности ствола трубы к вертикали следует принимать, как правило, постоянным в пределах 0,02 - 0,04 на всю высоту. Для кладки стволов кирпичных дымовых труб следует применять кирпич керамический для дымовых труб марок 125 - 150.
Допускается применять керамический кирпич пластического прессования марки не ниже 125 и водопоглощением не более 15%. Допускается также применение пустотелого керамического кирпича с количеством пустот не более 5%.
Марку кирпича по морозостойкости следует принимать в зависимости от режима работы трубы, но не ниже 25. Для кладки ствола необходимо использовать сложные растворы марок не ниже 50. По высоте кирпичной трубы следует предусматривать горизонтальные стяжные кольца из полосовой стали, шаг и сечение которых следует принимать по расчету, при этом толщина стяжных колец должна быть не более 10 мм, шаг - не более 1,5 м. Толщина стенок ствола принимается по расчету, но не менее 1 1/ 2кирпича.
Расчет горизонтальных сечений ствола по несущей способности должен производиться в соответствии с СП 15.13330. Для всех горизонтальных сечений ствола точки приложения продольной силы должны находиться в пределах ядра сечения, т.е. E 0 £ ( D 2 + d 2)/8 D где D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры сечения ствола. Расчетное сопротивление кладки сжатию принимается с коэффициентом условий работы 0,9. Расчет вертикальных сечений ствола на температурные усилия, вызванные перепадом температуры по толщине стенки ствола, следует производить, принимая эпюру в сжатой зоне прямоугольной.
Руководство По Проектированию Башенных Копроводов
Растягивающие усилия следует воспринимать стяжными кольцами. Коэффициент условий работы при определении расчетного сопротивления стали стяжных колец следует принимать равным 0,7.