Технологический комплекс поверхности шахты

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПОВЕРХНОСТИ ШАХТЫ (а. mine surface plant; н. Grubenbetrieb ubertage; ф. ensemble du carreau technologique des mines; и. соmplejo tecnologiсо de superficie de minas) — комплекс горно-технических сооружений и зданий на поверхности шахты, обеспечивающий работу её подземного хозяйства, а также складирование, переработку (при наличии соответствующих комплексов) и отправку потребителям добытого сырья. В функции технологического комплекса поверхности шахты входят: проветривание шахты, подача в шахту электроэнергии, сжатого воздуха, тепла, оборудования и материалов; спуск и подъём людей; приёмка добытого полезного ископаемого и пустой породы; сортировка и обогащение полезных ископаемых; временное хранение продукции и отправка её потребителям; отвалообразование пустых пород; подготовка закладочных материалов, технологической воды (на гидрошахтах); ремонт горных механизмов и оборудования; складирование материалов, изделий и механизмов; обслуживание трудящихся шахты; обеспечение работы административно-управленческих и инженерно-технических служб.

Организация шахтной поверхности. Планировочная организация технологического комплекса поверхности шахты решается с учётом принятой схемы вскрытия, взаиморасположения вертикальных или наклонных вскрывающих выработок, достижения наивысшей эффективности производственного процесса, применения прогрессивной технологии и видов транспорта, экономичного использования территории шахты, с учётом возможности развития предприятия, производственного и хозяйственного кооперирования шахты с соседними объектами, совместного использования энергетического и транспортного хозяйства, инженерных сетей, коммуникаций и др., а также достижения архитектурной выразительности технологического комплекса поверхности шахты. Учитываются наиболее благоприятные условия для естественного освещения, вентиляции, аэрации, борьбы со снежными заносами; противопожарные, санитарно-гигиенические и другие требования, регламентируемые в СССР соответствующими СНиП, ГОСТами и другими нормативными документами.

В зависимости от размещения основного оборудования компоновка технологического комплекса поверхности шахты может выполняться по высотной, горизонтальной или смешанной схемам (рис. 1).

При высотной схеме машины и механизмы размещают в едином производственном здании одно под другим. Схема обеспечивает наибольшую компактность технологического комплекса поверхности шахты, снижение энергозатрат при транспортировке за счёт максимального использования силы тяжести выданного на поверхность полезных ископаемых. При горизонтальной схеме основное оборудование располагают на одном или близких уровнях; полезных ископаемых от приёмных до погрузочных устройств передаётся главным образом механическим путём — конвейерами, элеваторами. При такой организации не требуются высотные сооружения, но появляется необходимость в создании более сложной технологической транспортной сети и отводе больших территорий под технологический комплекс поверхности шахты. Смешанная схема представляет собой сочетание высотной и горизонтальной схем. Технологический комплекс поверхности шахты может состоять из отдельных зданий, сооружений или компоноваться в виде блоков. Первое решение характерно для шахт постройки главным образом до 50-х гг., блоковое — для технологического комплекса поверхности шахты современных предприятий. В основе последней — принцип объединения зданий (главным образом каркасного типа) в крупные блоки, возводимые обычно из типовых унифицированных строительных секций. Набор последних для различных шахт, как правило, неизменен, меняются лишь планировочные параметры секций в зависимости от используемого технологического оборудования, рельефа местности и конфигурации отведённого под строительство участка. В СССР и на современных зарубежных шахтах технологический комплекс поверхности шахты обычно формируется в виде блоков главных и вспомогательных стволов, административно-бытового комбината и ряда отдельно стоящих зданий (рис. 2).

Иногда осуществляется более компактная блокировка (например, блоки главных и вспомогательных стволов объединяют в один комплекс и т.п.).

Объекты шахтной поверхности. В технологические комплексы поверхности угольных (сланцевых) и рудных шахт в различных сочетаниях секций или отдельных зданий и сооружений входят: копры; надшахтные здания; здания подъёмных машин, калориферных установок, вентиляторов, электростанций, обогатительного (дробильно-сортировочного) комплекса, компрессорной установки, котельной, ремонтных электромеханических мастерских; склады; административно-бытовой комбинат; бункеры; эстакады, конвейерные галереи и др. Среди них можно условно выделить основные здания и сооружения, которые непосредственно связаны с технологией добычи и выдачи полезных ископаемых, и вспомогательные — не участвующие непосредственно в технологической схеме движения полезных ископаемых. Одно из центральных мест среди первых занимают копры, отличающиеся многообразием конструкций, числом подъёмных установок и др. Обычно в единый блок с копрами входят надшахтные здания. Размеры, форма и конструктивные особенности надшахтных зданий зависят в основном от вида шахтного подъёма, количества подъёмов, применяемого оборудования и технологии выдачи полезных ископаемых и пустой породы. Их строительный объём определяется назначением здания, габаритами оборудования и производственной мощностью шахты (см. также Надшахтное здание). В зданиях для подъёмных машин размещаются соответствующее оборудование, пусковая и контрольная аппаратура. Расположение зданий относительно ствола шахты зависит от схемы подъёма. Помещения для подъёмных машин сооружают в виде отдельных объектов технологического комплекса поверхности шахты или секций подъёмных машин, включаемых в блоки зданий главных и вспомогательных стволов. Расположение здания вентиляторов определяется технологической схемой вентиляции, а также требованиями рационального решения Генерального плана промышленной площадки и блокировки объектов на поверхности шахты. При всасывающей системе вентиляции сооружают обычно отдельно стоящее здание, а при нагнетательной — его объединяют в общий блок с помещением калориферной установки. Здания калориферных установок предназначены для размещения в них оборудования, подогревающего подаваемый в шахту холодный воздух. Сооружения, возводимые на поверхности шахты для этих установок, состоят из помещения для калориферов и каналов. В зависимости от системы вентиляции шахты здание калориферных установок размещают рядом с надшахтным зданием или со зданием вентиляторов (при нагнетательной системе вентиляции). Размеры зданий типовых калориферных установок зависят от количества подаваемого в шахту воздуха, числа калориферов и их поверхности нагрева. Электроподстанции на промышленных площадках шахт — преимущественно строения закрытого типа в виде отдельных зданий или секций, входящих в состав блока главного ствола. Общая их компоновка определяется схемой размещения трансформаторов, масляных выключателей и др., а при объединении электростанции с другими помещениями зависит также от габарита и конструктивной схемы, установленных для объединённого блока.

Одним из основных звеньев технологического комплекса поверхности шахты являются обогатительный и дробильно-сортировочный (в случае их размещения на поверхности) комплексы. Установки комплексов, схема и набор которых зависит от технологической схемы поверхности, качества полезных ископаемых, глубины обогащения и др., выделяются в самостоятельные сооружения с необходимым подсобным хозяйством или объединяются в один блок с основными сооружениями поверхности — надшахтными зданиями, погрузочными бункерами (наиболее рациональный вариант). Местоположение комплекса выбирается в результате технико-экономического сравнения возможных вариантов размещения зданий и сооружений по отношению к шахтным стволам. Компрессорные установки, предназначенные для получения сжатого воздуха, используемого на шахте как энергоноситель, могут входить в состав блока вспомогательного ствола, но, как правило, их располагают в виде отдельно стоящего комплекса. Состоит он из здания компрессоров и охладительных устройств. Наиболее распространённый тип последних — градирни и брызгальные бассейны. Котельные располагают по возможности вблизи от основных потребителей тепла: калориферной, административно-бытового комбината, отапливаемых зданий технологического комплекса поверхности шахты. На шахтах современной постройки котельные, как правило, располагают в отдельно стоящих зданиях. Эти объекты технологического комплекса поверхности шахты включают помещения для хранения оперативного запаса топлива, котлов, насосов, вентиляторов, средств химводоочистки, топливоподачи и шпакозолоуделения. Шахтные ремонтные электромеханические мастерские, как правило, входят в блок вспомогательного ствола. На шахтах старой постройки они размещены обычно в отдельных зданиях или объединены с материальным складом шахты и другими помещениями в общий блок. В мастерских выполняют текущий и средний ремонты механизмов, изготовляют несложные запчасти и восстанавливают изношенные детали. Площади ремонтных мастерских определяются количеством и видом применяемых на шахте машин и механизмов в зависимости от производственной мощности предприятия.

Важную роль в технологическом комплексе поверхности шахты играет складское хозяйство, которое включает: материальные склады, предназначенные для приёма, хранения и выдачи инвентаря, инструментов, спецодежды, материалов и оборудования; склады горюче-смазочных материалов для хранения и выдачи масел, расходуемых при эксплуатации шахтного оборудования; склады сыпучих материалов (инертная пыль и цемент); склады закладочных материалов; склады взрывчатых материалов, склады крепи и крепёжных материалов. Для накопления и хранения добытого полезного ископаемого служат различного рода регулировочные, раздаточные, аварийные (запасные) склады. Выполняются они в виде бункеров большой вместимости и силосов или в виде объектов открытого типа, представляющих штабеля полезных ископаемых, расположенные рядом с железнодорожными путями. Оборудуются склады стационарными либо передвижными погрузочными устройствами. Объёмно- планировочные решения шахтных складов выбирают с учётом обеспечения прогрессивной технологии складирования, комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ.

Административно-бытовой комбинат (АБК) шахты представляет собой отдельно стоящее здание или сблокированное с комплексом вспомогательного ствола. Строится он как по типовым, так и по индивидуальным проектам. Наиболее распространены трёхэтажные здания и здания комбинированной планировки (одноэтажная и трёхэтажная части). В состав АБК входят помещения: административно-конторские (для инженерно-технических работников и руководства шахты, нарядные участков, зал собраний и др.); производственные (ламповая, респираторная, телефонная станция, лаборатории, диспетчерская); санитарно-бытовые (душевые, умывальные, помещения для сушки и обеспыливания спецодежды, прачечная, буфет и др.); санитарно-медицинского обслуживания (здравпункт, ингаляторий, фотарий, помещения личной гигиены женщин); вспомогательные назначения (вестибюль, гардеробная, кладовые, технические помещения).

Элементами транспортных технологических потоков полезных ископаемых и пустых пород являются бункеры, эстакады, галереи. Почти во всех случаях поднятое на поверхность полезное ископаемое поступает в приёмный бункер и, пройдя через установки технологического комплекса (обогатительного или дробильно-сортировочного), попадает в погрузочный бункер (полубункер). Приёмные бункеры обычно располагают в надшахтном здании. Конструкция, форма и их габариты зависят от компоновки сооружения, требуемого запаса материала, способов загрузки и выгрузки и др.

Конструктивная характеристика объектов технологического комплекса поверхности шахты, особенности их размещения и др. определяют рациональность обустройства поверхности шахты.

Перспективы развития технологического комплекса поверхности шахты связываются с упрощением технологии обработки горной массы в надшахтных зданиях за счёт строительства обогатительных фабрик, с отказом от открытых складов полезных ископаемых и заменой их силосами, бункерами; с дальнейшей реализацией принципа блокировки на основе объединения добывающих и перерабатывающих производств, объединённых единой безотходной технологией, и др.

Историческая справка. Наибольшие изменения технологического комплекса поверхности шахты претерпели за последнее столетие. Это связано с развитием горной, горнотранспортной техники и технологии, строительного дела. В основном до 30-х гг. 20 века поверхность шахт отличалась значительным числом небольших малой этажности деревянных производственных, вспомогательных, складских и административно-бытовых зданий, разбросанных на большой территории. Практически отсутствовали обогатительные и дробильно-сортировочные сооружения. Транспортирование полезных ископаемых и пустых горных пород осуществлялось в вагонетках вручную или при помощи лебёдок; погрузка в железнодорожные вагоны — при помощи тачек и носилок. В 30-е гг. начинается компоновка технологического комплекса поверхности шахты не только по горизонтальным, но и по смешанным схемам. Основные здания и сооружения возводятся из камня, металла, железобетона. Появляются сооружения для сортировки полезных ископаемых и обогатительной фабрики. В основном завершается механизация всех технологических процессов на поверхности. В эти же годы начинается работа по объединению отдельных зданий и сооружений в общие блоки. Во 2-й половине 40-х — начале 50-х гг. создаются индивидуальные проекты поверхности шахт с секционным принципом компоновки зданий и сооружений и объединением их в блоки. Появляется возможность индустриализации строительства зданий из сборных железобетонных конструкций заводского изготовления. Внедряются высотные компоновочные схемы. К середине 50-х гг. в СССР разрабатываются типовые проекты поверхности шахт, в частности угольных (производственная мощность 600 тысяч, 900 тысяч и 1200 тысяч т/год) для Подмосковного, Донецкого, Кузнецкого и Карагандинского бассейнов. В середине 60-х гг. осуществляется унификация объёмно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений технологического комплекса поверхности шахты. Существенно упростился технологический процесс на поверхности. Это удалось достичь за счёт отказа, в отдельных случаях, от бункеров и погрузки угля в железнодорожные вагоны без предварительного обогащения полезных ископаемых, применения автотранспорта для доставки породы в отвал, многоканатного подъёма и башенных копров (отказа от здания подъёмных машин) и других решений.