Развитие строительной техники земляных работ.
Лекция 2
Земляные работы
Земляные работы, с которых обычно начинается строительство различных зданий и сооружений, являются одними из наиболее трудоёмких видов строительных работ и составляют значительный удельный вес во всём строительном процессе.
История производства земляных работ (копание и перемещение грунта) насчитывает многие тысячелетия. Первые земляные работы человека были связаны с постройкой жилищ, устройством укреплений и каналов для орошения полей, обеспечения плавания по рекам на плотах и простейших судах, производились крупные земляные работы по возведению плотин.
На протяжении многих столетий земляные работы выполнялись ручными методами Стремление механизировать трудоёмкие земляные работы послужило причиной к разработке различных инструментов и орудий, явившихся предшественниками современных землеройных машин. Наиболее старыми предшественниками, чем большинство других землеройных машин, являются одноковшовые экскаваторы, основные принципы рабочего оборудования которых были заложены в глубокой древности с момента применения ручной лопаты,
то есть, рычага с расположенной на его конце лопатой.
Рычажный черпак, подвешанный к треноге.
Одним из первых одноковшовых экскаваторов, созданным в начале 16 века, была машина с ручным приводом и гибкой связью ковша, запроектированная Леонардо да Винчи в 1500-1514 г. Управление ковшом осуществлялось при помощи двух тросов и двух лебёдок.
Несмотря на то, что в проекте Леонардо да Винчи гениально была решена кинематическая схема и дано конструктивное решение экскаватора с оборудованием драглайна, это решение было осуществлено в первых одноковшовых экскаваторах, почти 500 лет спустя, в 1904-1905г.г.
В течение 16 и 17 веков в разных странах было изобретено и построено много различных экскаваторов, использующих мускульную силу человека или животных. К одному из них относится машина Белидора, работавшая в городе Тулоне. Она представляла собой плавучий экскаватор с рабочим оборудованием, состоящим из двух ковшей, насаженных на длинные рукояти и расположенных по бортам понтона. В качестве двигателей на экскаваторе были использованы два беличьих колеса диаметром 6,86 м и 3,66 м.
Рабочие одновременно поворачивали оба колеса и с помощью тросов, управляемых мастером и юнгой, поднимали наполненный грунтом ковш и разгружали его. По завершению цикла работы ковшей, рабочие переходили в большом колесе в другую точку, для того, чтобы начать вращать колесо в обратную сторону, при этом рабочий ход совершался второй рукоятью с ковшом.
Ковши землечерпалки были сделаны очень прочными и обеспечивали работу экскаватора даже на каменистых грунтах. Ёмкость ковша обеспечивала заполнение грунтом до 0,34 куб. м, производительность доходила до 87 куб. м грунта в день при глубине черпания до 2-х метров и 47 куб. м – при глубине до 8-9 м.
Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 1328 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки
СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Содержание изучаемой дисциплины и ее связь со смежными дисциплинами …………………………..……………………………………………….…. 6
1.2. История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки ………………………………………………………………. 6
2.1.Общие понятия и терминология при разработке рудных и нерудных месторождений ………………………………………………………………………11
2.2. Основные понятия и схемы вскрытия месторождений подземным способом и вскрывающие выработки ………….……………….………………..…13
2.3. Основные понятия и терминология подготовительных и очистных
2.4. Классификация производственных процессов подземных горных
3.3. Взрывная отбойка руды ……………………………………….………..26
3.4. Расчеты параметров скважинной и шпуровой отбойки ……..…. 33
3.5. Понятие о кондиционном куске. Негабаритный кусок. Вторичное дробление руды …………………………………………………………..……………36
4.1. Способы доставки рудной массы …………………………………..….39
4.2. Механизированная доставка рудной массы ……………………..…. …40
4.2.1. Скреперная доставка рудной массы ………………………. …..40
4.2.2. Доставка рудной массы ПДМ ………………………………. 43
4.2.3. Доставка руды комплексами самоходного оборудования …. 47
4.2.4. Доставка руды механизмами непрерывного действия …………48
4.3. Взрывная доставка рудной массы. 51
4.4.2 Основы теории выпуска руды под обрушенными породами….. 59
5.4. Поддержание очистного пространства обрушением руды и вмещающих пород ……………..………………………………………………………………78
6. Системы разработки …………..………………………………………….81
6.3. Камерная система разработки …………………………….…………83
6.4. Система подэтажного обрушения. Вариант с послойной отбойкой и торцевым выпуском руды ……………………………………………..………… 85
7. Производственные процессы вне очистного блока ….……………. …90
7.1. Транспортирование рудной массы железнодорожным транспортом в комплексе с различными погрузочными средствами. …………………. …..90
7.2. Транспортирование рудной массы самоходным оборудованием
по горизонтальным и наклонным выработкам ………………………………92
7.3.Процессы в околоствольных дворах. Подземное дробление рудной
7.5. Подъем горной массы по наклонным стволам ………………….…. 101
7.6. Транспортирование и доставка людей к месту производства работ. 102
7.7. Поверхностный комплекс рудника……………………….………….…103
7.8. Проветривание подземного рудника …………………………….….…105
7.9.Управление качеством продукции горного предприятия …. 108
8. Основные характеристики действующего подземного рудника и понятия о дальнейшей переработке его продукции …………………………. 109
Литература. ……..111
Введение
Содержание изучаемой дисциплины и ее связь со смежными дисциплинами
Рассматриваемая дисциплина изучается в высших учебных заведениях горного профиля, готовящих специалистов по направлению «Горное дело», включающему такие специальности, как «Открытые горные работы», «Физика горных пород», «Маркшейдерское дело», «Горные машины и комплексы», «Электрификация горных предприятий», «Экология горного предприятия» и другие.
Изучаемая дисциплина является технологической и связана непосредственно с такими дисциплинами, как: горные добычные, транспортные и стационарные машины и комплексы, физика горных пород, разрушение горных пород взрывом, геомеханика, рудничная аэрология и вентиляция подземных выработок, проведение и крепление горных выработок, электрификация горных предприятий, охрана недр земли и окружающей среды, обогащение полезных ископаемых и дальнейшая их переработка, проектирование рудников, основы научных исследований, экономика горного предприятия, организация и управление горными предприятиями.
История и перспективы развития техники и технологии в области подземной разработки
Говоря о первых находках, свидетельствующих о деятельности человека, направленной на использование недр земли, в первую очередь следует остановиться на орудиях труда, сохранившихся в течение многих тысячелетий.
Древний период истории оставил нам следы как подземных разработок полезных ископаемых, так и каменоломни, служивших источником строительного камня, а также материала для изготовления каменных колонн, плит. Так, например, каменоломни Египта служили для получения материала для пирамид фараонов. В 30-х годах XIX столетия англичанином Гилемом в кладке пирамиды Хеопса был найден железный инструмент: врубы, клинья и другие металлические орудия.
Говоря о разработке металлических руд, следует отметить добычу золота в Нубии, следы на Синайском полуострове, возможные разработки железа в Египте. Все эти разработки велись с IX по III тысячелетия до нашей эры.
Многочисленные следы и свидетельства древних разработок:
— медные рудники в Армении, а также рудники по добыче серебра и золота по течению реки Тигр, где разработки велись ассирянами предположительно за 2000 лет до н.э.;
— свидетельства о добыче, производстве и продаже финикийцами таких металлов, как золото, серебро, медь, бронза, сталь;
— факт заложения во Франции (в Греции) золотых и серебряных рудников;
— следы добычи олова из оловянного камня на Британских островах (Корнвалис), необходимого для получения бронзы;
— упоминание о свинце в книге Моисея;
— железная колонна в Дели (Индия) высотой 22 фута и весом 370 пудов.
В Европу (Испанию) горное искусство было, по всей видимости, перенесено карфагенянами. Свинцовые и серебряные руды добывались на римских горных промыслах в Альпах, в Галлии по Рейну, в Британии, в Венгрии, в Испании (по берегам рек Тахо и Дуэро), в Германии. Так, например, о горном промысле в подземных условиях говорит найденная в Венгрии (близ Верошпатака) рудничная глиняная лампа (светильник).
Применявшийся в античные времена ручной способ отбойки предполагал ряд разновидностей:
— углубление в мягких породах с помощью лопаты и кайла;
С изобретением пороха изменились и способы отбойки. Изобретение динамита произвело революцию в способах отбойки крепких и средней крепости руд.
Горная отрасль в первую очередь ощущала на себе результаты совершенствования механизмов, машин. На смену мускульной энергии человека, а затем и животных пришла, энергия падающей воды, энергия ветра. Изобретение паровой машины положило начало индустриализации. Переход на двигатели внутреннего сгорания и электропривод произвели революцию не только в горнодобывающей технике, но и в технологии в целом. На современном этапе развития науки и техники человеку стали доступны подземные богатства, залегающие на глубинах 3-4 км. Все шире применяется высокоэкономичная, высокопроизводительная и вместе с тем экологически безопасная техника, новые материалы и методы добычи руды с высокими показателями извлечения. Все шире применяется дистанционное управление техникой, являющейся источником вибрации, пыле- и газообразования. Первые опыты по применению телеуправления добычной техникой дают достаточные основания считать, что в обозримом будущем человек будет выведен из-под земли и за ним останутся функции программированного управления и контроля за производственными процессами подземного рудника.
Мировой опыт подземного строительства на примере реализованных объектов
Важность использования подземного пространства и его функций существенно отличается в разных странах и городах и зависит от исторических, фактических и изначальных условий развития. Рассмотрим следующие примеры:
· В Хельсинки также имеется большой опыт использования подземного пространства. Для подземной инфраструктуры благоприятна каменная порода структуры почвы на неглубоком заложении, и это повлекло за собой множество строящихся под поверхностью земли проектов, таких, как бассейны и церкви.
В связи с дефицитом и дороговизной городской земли архитекторы вынуждены строить небоскрёбы и уплотнять застройку стремясь не оставив без дела даже квадратный метр поверхности земли, а иногда и не только поверхности.
То, как можно использовать казалось бы забытую площадь под поверхностью земли и над центральной метростанции города, демонстрирует проект новой галереи “Kunstbau” в Ленбаххаус (Lenbachhaus). Проект был реализован в 1994г профессором Мюнхенского университета Ува Кислером после анализа неиспользованного пространства над станцией “Königsplatz”. Станция расположена в центральной части города и имеет низкую глубину заложения. Автор посчитал нецелесообразным высоту фойе свыше 20 метров и поэтому до недавнего времени пространство, повторяющее площадь станции (110м. в длину, 14м. в ширину и 8м. в высоту) не использовалось. Конструктивная система галереи являет продолжение существующего остова станции. Выставочное пространство представляет собой многофункциональный зал и отдельные небольшие навесные галереи. Просматривая экспозицию, публика так же имеет возможность наблюдать за всем происходящим внизу.
Фойе у станции и галереи одно, спускаясь по лестнице человек попадает на станцию или в выставочный зал, находящийся на одном уровне с фойе.
Место получило новую жизнь в качестве нового уникального выставочного пространства, и показала собой прекрасный пример того как можно использовать забытые пустоты в городской среде.
Фойе. Справа вход в метро, слева в галерею.
Инвесторы – Mischek Общая площадь: жильё – 3.878 м2; 122 м2 – социальная инфрострукткра; спортзал – 2.617 м2, кол-во квартир – 41; сумма строительства 7.2 миллиона евро.
Под самим зданием располагается гараж. Вся конструктивная система представляет собой изготовленные на заводе сборные железобетонные элементы, что позволило увеличить скорость строительства. Кровля спортзала – эксплуатированная и благодаря этому жители могут полноценно использовать двор, состоящий из рекреационной части, игровых площадок и маленьких индивидуальных садиков Удачный пример этого сооружения послужил тому, что вскоре при разработке соседнего участка был использован похожий принцип, только вместо спортивной функции была внедрена офисная. Таким образом район со временем перестал быть монополярным благодаря лишь грамотному использованию подземного пространства.
Одной из основных проблем больших городов является быстрый рост количества автомашин, и в связи с этим увеличение дорог, магистралей. Как правило, расширение дорог осуществляется за счёт пешеходных тротуаров и приближения к красной линии зданий, в том числе и жилых. В итоге, некогда респектабельные кварталы входят в зону шумового дискомфорта и теряют престиж. Люди вынуждены переезжать в другие (обычно отдаленные) районы для комфортного проживания. Но даже если строится новый квартал в непосредственной близости от крупных транспортных путей, он автоматически становится дешевым и малоприятным. И даже не экономический фактор является основным минусом близкого соседства с транспортными путями: экологическая проблема- бич нашего времени! Полностью заглублять дороги не позволяет ряд причин, но мы можем работать с отрезками. В качестве хорошего реализованного проекта можно рассмотреть реализованный в 2004 году проект на севере Мюнхена.
| PETUEL PARK Петуаль парк представляет собой ландшафтный ансамбль длиной около 600 и шириной 60 метров и покрывает участок крупнейшей Мюнхенской автострады. По разные стороны от дороги размещаются разные функции, с юга – высотные жилые здания, с севера – гимназия, школа, офисы, комплекс для инвалидов. Жилой район считался не благополучным из-за шума от автострады, пробок, вредных выбросов. В 1999г. городское правительство провело экспертизу, выявившую ряд проблем местности, и на основе неё организовало конкурс среди ландшафтных архитекторов. Реализованный проект представляет собой поднятый над уровнем земли на 3.5 метра парк. Несмотря на свою протяженность, он весьма динамичен благодаря разнообразию парковых функций. Газоны с растущими на них деревьями |
 пересекают множественные тропинки, динамика пространства меняется от общественных площадей (в количестве 3) до уединенных закутков с лавочками. С севера парка с некоторой частотой располагаются детские площадки, а с юга стала протекать речка, которая до этого была замурована под землёй. Её открыли, облагородили, и теперь она стала играть роль ландшафтной доминанты, по длине которой посажены разные по тематике сады. Речка также благотворно повлияла на микроклимат. Одним из уникальных моментов при проектирование был организованный для жителей этого района воркшоп, в котором они смогли озвучить свои проблемы и пожелания. Парк не имеет жёстких рамок, он проникает в структуру существующих дворов, тем самым полностью реагируя на контекст. Вдоль парка расположены кафе и небольшие выставочные пространства, в которых теперь собираются творческая молодёжь. Это место со временем стало любимым местом не только постоянных жителей района, но и горожан в целом, “зелёным ” лучом света в одном из самых проблемных участках города. Петуаль парк иллюстрирует нам, как архитекторы при сотрудничестве городского правительства смогли решить проблему не только архитектурную, но и социальную. Приток инвестиций, улучшение экологической ситуации явились следствием этого проекта.  |
Правительство Мюнхена уже несколько лет занимается проектами районов обеспечивающих себя энергией благодаря солнцу. В центре города на улице Акерманбоген (Akcermannbogen), был реализован проект жилого комплекса с подземными резервуарами для хранения горячей воды, которая будет отапливать около 300 квартир в этом квартале. Нагрев воды осуществляется благодаря солнечным коллекторам, расположенным на крышах корпусов и занимающих общую площадь около 4000 м2. В зимний период времени из этих резервуаров осуществляется отопление зданий (температура воды достигает 90 градусов), а в летнее время они служат для снабжения горячей водой.
Сверху цистерны покрыты зелёными холмами, они служат благоустройством для двора, на них располагаются детские площадки, рекреации.
Каждая цистерна диаметром 26 и высотой 16 метров вмещает в себя 6000 кубических метров воды. Конструкции бетонные, внутри покрыты нержавеющей сталью, а толстый слой утеплителя защищает резервуар от теплопотерь. Зелёные холмы являются дополнительным слоем утепления и также являются шумовым барьером для жилых зданий.
Есть второй способ нагрева воды в цистернах – геотермальный, в этом случае вода нагревается за счёт температуры почвы.
Инфраструктура некоторых городов проектировалась давно и не соответствует всем необходимым требованиям наших дней. Железная дорога в не столь далёкое время была основной артерией снабжающей город. Как правило, центры деловой и общественной деятельности образовались вокруг вокзала. Поэтому не удивительно, что в большинстве современных городов вокзалы расположены в центральной части. В наши дни ситуация поменялась, идёт борьба за каждый кусочек в центре города и всё чаще встречаются проекты реновации вокзалов и прилегающих путей.
В Нью-Йорке пути, ведущие из порта в центр, были подняты над землёй ещё в середине прошлого века, чтобы не мешать наземному транспорту. Несколько лет назад их упразднили и хотели разобрать, но после анализа ситуации было принято решение о проектирование парка по всей территории бывших путей. Сейчас Хай Вэй является одной из наиболее посещаемых достопримечательностей города и несёт в себе много положительных как экологических так и финансовых сторон. Но это пример не с действующей железной дорогой, а что же делать, когда она функционирует?
Данную проблему можно рассмотреть на примере Штутгарта. Власти этого немецкого города ещё 10 лет назад начали думать над проектом реновации располагающегося в центре города вокзала и подходящих к нему путей.
“Штутгарт 21” (Stuttgart 21) начали реализовывать в этом году, авторы хотят использовать участок в 100 гектар, рельсовое полотно на этом отрезке заглубят и построят новый центральный район, который поможет решить проблему дефицита жилой площади, а так же заложить новый этап формирования удобного городского пространства. Штутгарт подошёл к той черте, когда действующий генеральный план города устарел, необходимы кардинальные изменения не только в архитектурном плане, но и в функциональном. Например, до начала этого проекта Штутгартский вокзал был конечной станцией, что делало его не очень развитым, оторванным от связи с большинством городов. Из – за этого экспортные поставки не реализовались на 100%. Новым проектом модернизируются и пути следования, что повлияет не только на архитектурные изменения, но и на финансовые доходы городской казны.
Предполагается, что при реализации проекта город получит 24000 новых рабочих мест и дополнительной жилой площади для 11000 человек. К существующем 17 путям прибавятся ещё 8.
Как и все проекты, строящиеся сегодня в Германии, проектируемый объект соответствует параметрам энергоэффективности. Несмотря на то, что вокзал находится полностью под землёй, предусмотрена система естественного освещения что сокращает электрозатраты, эта система повлияла на форму несущих конструкций и внешний облик здания. Световые фонари спроектированы таким образом, что позволяют эффективно проникать солнечным лучам в конкретном месте. Также существует система сбора дождевой воды и в последствие её вторичным использованием. Одним словом – система представляет собой единство конструкций и энергоэффективности.
Такие крупные проекты, как этот, всегда встречают как ряд одобрительных отзывов, так и жёсткую критику. Невозможно реконструировать 100 гектар центра исторического города и не затронуть памятники архитектуры. Для реализации “Штутгарт 21” необходимо срубить 280 старых деревьев дворцового парка для подземного строительства. Никаких других сносов помимо демонтажа деревьев и частично здания старого вокзала не предусматривается. Ряд крупных общественных организаций митингуют уже несколько месяцев, одни в надежде сохранить деревья, другие считают слишком высокой цену строительства данного сооружения. Следует отметить, что новый проект предусматривает высадку новых деревьев на месте утраченных после окончания строительства. На ряду с огромным количеством плюсов, подземной урбанистики встречаются и минусы, как правило затрагивающие экологический аспект и проблему сохранения исторического наследия.
Надо проводить тщательный анализ близстоящих построек и выявлять пути наименьшего вредительства, не только по результатам строительства, но и во время работ, так как этот период наиболее опасен для фундаментах старых зданий.
Качество будущего пространства безусловно будет высочайшем, никакого шумового дискомфорта, большое количество озелененных пространств, современнейшая инфраструктура. Проект “Штутгарт 21” меняет не только градостроительный план города но и жизнь его целиком, это переход в новую эру.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Комплексное освоение подземного пространства, вторичное использование горных выработок и строительство подземных сооружений являются на сегодняшний день стремительно развивающими отраслями в мировом опыте.
Искусственные подземные сооружения и горные выработки служат для расположения ряда жизненно необходимых населению объектов, среди которых оборонные, хозяйственные, жилые и прочие помещения, а также здания и сооружения, представляющие историческую ценность. Долгие годы ученые всего мира работают над усовершенствованием технологии производства работ и выдвигают всё новые идеи и направления вторичного использования выработок и подземного строительства, которые позволят решить массу экологических, социальных и транспортных проблем крупных городов. Под землей можно размещать стоянки для автомобилей, гаражи, торговые и развлекательные комплексы, спортзалы, складские помещения, театры, музеи и прочее.
Промышленное использование георесурсов даст возможность для устойчивого и целенаправленного развития общества.
Освоение подземного пространства призвано обеспечить повышение эффективности функционального использования территории, освободить поверхность земли от транзитного движения, помещений, гаражей и др., оздоровить городскую среду путем уменьшения шума и загрязнения атмосферы, озеленить освободившуюся территорию и создать наиболее благоприятные условия для жизни населения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
7. Закон о недрах Донецкой Народной Республики, 2016 г.
Новиков Александр Олегович
Шестопалов Иван Николаевич
Агарков Александр Владиславович
Краснов Дмитрий Сергеевич
Муляр Роман Сергеевич
Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 346 ;