Вертикальная планировка поверхности шахт

Вертикальная планировка заключается в приспособлении естественного рельефа местности к условиям технологии на поверхности шахты и особенностям генерального плана с соблюдением технических условий при минимальном объеме земляных работ.

Проект вертикальной планировки поверхности шахты является составной частью проекта генерального плана и разрабатывается одновременно и в полной увязке с горизонтальной планировкой.

При решении вертикальной планировки учитываются следующие требования:

- сохранение, по возможности, естественного рельефа;

- минимальный объем земляных работ по всему комплексу строительства;

- обеспечение отвода поверхностных вод с промышленной площадки;

- ограждение объектов от вредного влияния подземных (грунтовых) вод;

- минимальная глубина заложения фундаментов с учетом данных о промерзании грунта;

- увязка по высоте всех въездов и входов зданий и сооружений с площадками, тротуарами, безрельсовыми и рельсовыми дорогами;

- удобство устройства и эксплуатации подземных сетей и сооружений;

- увязка по высоте территории промплощадки с окружающей местностью;

- увязка водоотвода и мест водосброса с рельефом окружающей местности и водостоками;

- удобство примыкания транспортных путей промплощадки к внешним путям.

Проекты вертикальной планировки разрабатываются на основании топографических карт масштаба 1:1000 или 1:500 с сечением горизонталей через 0,5—1 м, и данных инженерных изысканий.

Рельеф промплощадки

Схемы вертикальной планировки по характеру сопряжений основных планировочных плоскостей подразделяются на бестеррасные и террасные.

Бестеррасные схемы характеризуются плавным сопряжением основных планировочных плоскостей без резких изменений уклонов и отметок; террасные — сопряжением основных планировочных плоскостей, имеющих большую разность высот, при помощи крутых откосов или подпорных стен.

В зависимости от рельефа местности и размеров промплощадки существуют четыре схемы вертикальной планировки:

- с максимальным приближением к существующему рельефу или сохранением его с плавными переходами от одних высотных отметок к другим;

- под одну или несколько наклонных плоскостей;

- в виде террас;

- сочетание бестеррасной и террасной планировок.

В зависимости от рельефа местности, высотного расположения железнодорожной погрузочной станции, требований технологического процесса шахты и характеристики грунтов на промплощадке вертикальная планировка может быть сплошной, выборочной и комбинированной или зональной.

Сплошная планировка производится при спокойном равнинном рельефе местности; планировочные работы ведут по всей площади.

Выборочная планировка принимается при пересеченном рельефе местности с преобладающим односторонним уклоном, планировочные работы выполняются на участках, предназначенных под здания и сооружения, при сохранении на остальной площади естественного рельефа.

Комбинированная, или зональная, планировка производится при резком падении рельефа местности, требующем создания террас; в этом случае вся площадка разделяется на зоны сплошной или выборочной планировки.

Вертикальные отметки отдельных элементов промплощадки при проектировании новых шахт устанавливают в зависимости от существующего рельефа, отметок крепи устья ствола шахты, отметок ж.-д. станции, а при проектировании реконструкции шахт, кроме того, — с учетом отметок существующих зданий, оставляемых на территории промплощадки.

Вертикальные отметки принимают такими, при которых обеспечивается баланс земляных работ, т. е. количество грунта насыпей соответствует количеству грунта, поступающего из выемок при планировочных работах, а также из котлованов под здания и сооружения и от проходки стволов.

При выборе вертикальных отметок следует избегать насыпей, превышающих глубину промерзания грунта, чтобы не увеличивать объем кладки фундаментов, так как глубина заложения наружных фундаментов должна быть не менее глубины промерзания. Исключение составляют скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые.

Отметки площадок с узкоколейными железнодорожными путями, идущими в здания (надшахтные здания, механические мастерские, котельные и т. п.), увязывают с отметками головок рельсов. При этом предусматривают сопряжения, обеспечивающие водоотвод и удобство хождения обслуживающего персонала.

На незастроенных участках следует избегать сплошной планировки поверхности, приводящей к удалению верхнего растительного покрова, так как при этом увеличивается инфильтрация атмосферных осадков.

На участках с высоким уровнем грунтовых вод или с отметками естественной поверхности, близкими к отметкам горизонтов высоких вод, проекты вертикальной планировки должны по возможности предусматривать повышение отметок площадок.

При расположении шахтной промплощадки у водостока, постоянного или действующего во время атмосферных осадков или таяния снега, наинизшая отметка планировки принимается на 0,5 м выше максимального горизонта высоких вод. При этом предусматривают соответствующее укрепление откосов от возможного размыва.

При просадочных макропористых (лессовидных) грунтах вертикальная планировка должна обеспечить полный и беспрепятственный сток атмосферных осадков со всей площадки шахты.

Проект отвода грунтовых вод разрабатывают на основании специальных гидрогеологических изысканий.

Уклоны планируемой территории принимают в зависимости от типов покрытий отдельных ее участков (табл. 4), для участков без покрытий уклоны должны быть 5—60%о. Минимальный уклон площадок, занятых под газоны, принимается не менее 5 промилле.

Для обеспечения отвода атмосферных вод от зданий вокруг них устраивают отмостку шириной не менее 0,5 м; на макропористых просадочных грунтах наименьшая ширина отмостки принимается 1,5 м, на глинистых и пылевых грунтах — 1 м.

Вертикальная планировка поверхности шахт

Отвал атмосферных вод

Отвод атмосферных вод с территории промышленной площадки осуществляется сетью открытых и закрытых водостоков.

Сеть открытых водостоков состоит из лотков, канав и каналов. Для открытых водостоков используют лотки и кюветы железных и автомобильных дорог.

Сеть закрытых водостоков, называемых также ливневой канализацией, состоит из водоприемников, собирающих и отводящих коллекторов, смотровых колодцев и выпусков.

Открытые и закрытые водостоки, а также отверстия искусственных сооружений должны пропускать максимальное расчетное количество воды без аккумуляции ее и без образования подпоров.

Водостоки по своему назначению подразделяются на ограждающие и внутриплощадочные.

Ограждающие водостоки или нагорные канавы устраивают при расстоянии от верхней границы промплощадки до водораздела более 100—150 м. Они предназначены для защиты промплощадки от затопления атмосферными осадками, выпадающими за ее границами.

Внутриплощадочные водостоки служат для сбора и отвода атмосферных осадков с территории поверхности шахты. К ним относятся лотки, образуемые проезжей частью автодорог и их бортами (бордюрами), и боковые кюветы при наличии обочин. Из лотков воду спускают через водоприемные колодцы или другие водоотводные сооружения в пониженные места рельефа местности.

Кюветы или лотки вдоль проезжей части автодорог, железнодорожной станции, на территории лесного склада и погрузочных бункеров принимают открытого и закрытого типа. Кюветы и лотки закрытого типа устраивают преимущественно на территории лесного склада.

Глубина лотков, в зависимости от расчетных расходов воды и продольных уклонов, принимается 0,4—1,2 м, ширина в свету — 0,4—0,6 м. Лотки и кюветы крепят деревом.

Бетонные лотки и трубы устраивают на пересечении водостоков автодорог и узкоколейных железнодорожных путей. Ширина бетонных лотков в свету — 0,4—0,6 м и высота — 0,4—0,8 м. Сверху лоток перекрывают железобетонными плитами толщиной, допускающей движение по ним автомобильного или узкоколейного железнодорожного транспорта.

Железобетонные трубы принимают диаметром 0,50—0,75 м в тех случаях, когда в соответствии с техническими условиями толщина засыпки грунтом от верха трубы до бровки земляного полотна железной или автомобильной дороги не менее 0,5 м. Чугунные трубы диаметром 0,5 м укладывают ниже балластного и дренирующего слоя.

Методы вертикальной промплощадки и подсчет объема земляных работ

Вертикальная планировка шахтной промплощадки производится по сетке квадратов или по поперечным профилям.

Планировка по сетке квадратов. На топографическую основу промплощадки с основными данными генерального плана наносят сетку с квадратами размером 20x20 м. За базис принимают оси стволов шахт. Контуры сетки определяются генеральным планом промышленной площадки. По углам сетки выписывают: в знаменателе — отметки существующего рельефа (черные отметки), а в числителе — проектные (красные отметки). Между углами сетки наносят дополнительные черные и красные отметки, характеризующие изменение рельефа в данной точке против угловых отметок. На план сетки квадратов (план красных и черных отметок) наносят здания и сооружения, по углам которых выписывают черные и красные отметки, а также отметки чистого пола и при наличии узкоколейных ж.-д. путей — отметки головок рельсов.

Объем земляных работ определяют по графику, составляемому на основании планировочной сетки квадратов. Для этого в углах сетки выписывают рабочие отметки, получаемые как разность проектных и черных отметок (за вычетом толщины покрытия). Отметки, соответствующие насыпи, наносят со знаком плюс, а отметки выемки — со знаком минус.

При рабочих отметках одного знака (насыпь или выемка) объем земляных работ на одном квадрате определяют по формуле

где Eh — сумма рабочих отметок, м;

n — число отметок;

S — площадь квадрата, м2.

Если размер квадратов 20х20 м и рабочие отметки проставлены только по углам квадратов, то

При рабочих отметках различных знаков объем земляных работ на одном квадрате определяют по формулам:

- объем выемки

где Ehв — сумма рабочих отметок выемки, м;

Ehн — то же, насыпи;

S — площадь квадрата, м2;

- объем насыпи

Если рабочие отметки трех углов квадрата нулевые, а четвертого ±h, то объем выемки или насыпи

Приведенные формулы соответствуют наиболее простым случаям планировки. При более сложной планировке квадрат (или прямоугольник) разбивают на отдельные фигуры и для каждой из них подсчитывают объем земляных работ по средней отметке.

В каждом квадрате (или прямоугольник) выписывают результат подсчета: объеме насыпи Vн и объем выемки Vв.

Внизу, под столбцами квадратов сетки, указывают итог, раздельно по объемам насыпи и выемки. Сумма итогов насыпи ЕVв и сумма итогов выемки EVв дает объем работ по планировке площадки.

В тех случаях, когда грунт из котлованов фундаментов зданий, сооружений и от проходки ствола шахты может быть использован для возведения насыпей под промплощадку, он учитывается в балансе объема земляных работ.

Пример вертикальной планировки по сетке квадратов, привязанной к осям главного ствола шахты, и график объема земляных работ показаны на рис. 5 и 6.

Планировка по поперечным профилям. На генеральном плане намечают ряд сечений, по которым составляют поперечные профили по линиям, пересекающим наибольшее число зданий и характерных мест существующего рельефа. Для увязки поперечных профилей составляют несколько продольных профилей.

Поперечные профили привязывают к осям стволов шахт. На каждый профиль наносят: черные отметки и расстояния между ними; красные отметки, точки перегиба профиля и расстояния между ними, рабочие отметки насыпей и выемок.

Объем земляных работ на площади насыпей и выемок определяют раздельно по рабочим отметкам каждого поперечного профиля по формуле

где V — объем насыпей или выемок, м3;

S1 и S2 — площади сечения насыпей или выемок по двум соседним поперечным профилям, м2;

l — расстояние между соседними поперечными профилями, м.

Сумма объемов по насыпям и выемкам раздельно дает общий объем земляных работ по планировке. Результаты подсчета сводят в таблицу объемов земляных работ (табл. 6).

Укрепление откосов насыпей и выемок

Укрепление откосов насыпей и выемок от размыва поверхностными водами производится путем засева травой, покрытием дерном сплошь или в клетку с засевом промежутков травой.

Засев травой производится при крутизне откосов до 1:1,5 и высоте не более 5—6 м; при большей высоте откос разделяют горизонтальными площадками шириной 0,5—1 м через каждые 5—6 м. Перед засевом поверхность откоса планируют и разбивают на ряд мелких уступов, заполняемых растительной землей.

Для удержания растительной земли на откосе высотой более 2 м перед посевом трав вместо планировки откос покрывают дерном в клетку с засевом клеток травой.

Сплошное покрытие дерном производится при крутизне откосов 1:1 и является одним из лучших способов защиты их от размыва. Высота укрепляемого откоса при разбивке его на горизонтальные площадки не ограничена. Устойчивость откосов свыше 12 м проверяют геотехническими расчетами. В условиях шахтных промплощадок такие откосы встречаются редко.

Способ укрепления откосов принимают в зависимости от вида грунта откоса: для песков — сплошное покрытие дерном, для супеси, суглинков, глины — покрытие дерном в клетку с засевом травами.

В засушливых районах откосы можно укреплять глинистыми грунтами с обработкой связующими материалами: битумом, дегтем, мазутом и т. п.