Подземные и заглублённые сооружения в промышленности используются для размещения производств различного технологического назначения. В них размещают: корпуса первичного дробления руды, приёмные устройства перерабатываемого сырья на предприятиях строительных материалов, скиповые ямы доменных цехов, подземные части бункерных эстакад, установок грануляции шлаков, непрерывной разливки стали, вагоноопро-кидывателей, подземные этажи или подвальные помещения на машиностроительных предприятиях, ткацких фабриках и т.п.
В Швеции [Мостков, Дмитриев, Рахманинов, 1993] под землей размещена большая номенклатура заводов по производству высокоточных приборов, электронного оборудования, реактивных двигателей, самолётов, предприятий оборонного значения. Большинство из них представляет собой камерные выработки пролётом от 15—20 до 30 м, высотой 10—15 м и длиной от 30 до 100 м, возведённые в крепких скальных породах без применения обделки. Многолетний опыт эксплуатации подобных предприятий говорит об отсутствии вредного влияния работы под землей на здоровье персонала.
Шведскими специалистами установлена экономическая целесообразность строительства подземных промышленных предприятий. Это обосновывается снижением эксплуатационных затрат на содержание и обслуживание помещений. Наибольшее число промышленных предприятий здесь сооружается буровзрывным способом в крепких скальных породах.
В период Второй мировой войны в Германии в имеющихся горных выработках и специальных подземных сооружениях были размещены около 150 заводов и цехов. Например, в Норд-хаузе был устроен завод по производству ракет ФАУ, размещён-
ный в двух параллельных тоннелях шириной 18 м и высотой 13 м, соединённых между собой поперечными выработками. Много подземных заводов было устроено в Великобритании. Один из них располагался в меловых отложениях. Его цеха представляли собой системы параллельных выработок протяжённостью 200 м и сечением 7×6 каждая. Во Франции подземные заводы размещались в тоннелях длиной до нескольких километров и пролётом по 12—17 м. В США подземные предприятия, производящие высокоточные оптические инструменты, телевизоры и проч., в основном, располагают в отработанных выработках соляных и известковых шахт. Кроме них, пригодными для размещения промышленных объектов были признаны гипсовые, свинцо-во-цинковые, мраморные, калиевые* железорудные, железокол-чедановые, сланцевые, медные, золотые, смоляные, глиняные и песчаные шахты. Каменноугольные шахты считаются непригодными из-за малой высоты выработок, неустойчивости кровли, опасности выделения газа и образования угольной пыли.
Американскими специалистами были проведены исследования, показавшие, что:
— под землёй целесообразно размещать предприятия тех отраслей промышленности, в которых перевозка исходного сырья и материалов, а также готовой продукции не требует применения железнодорожного транспорта, а может производиться автомобильным транспортом. В большинстве случаев, для размещения промышленных предприятий такого типа требуются помещения высотой до 4 м и для них могут быть использованы существующие горные выработки, в которых закончена добыча полезных ископаемых;
— подземные химические заводы целесообразно размещать в специально построенных для них выработках, т.к. переоборудование существующих шахт требует значительного увеличения их габаритных размеров с целью организации сложного производственного процесса. Если сырье и готовая продукция являются жидкостями, то для их перекачки целесообразно применять специально оборудованные скважины;
— в гранитах, песчаниках, известняках, отложениях каменной соли можно возводить большепролётные сооружения, располагая опорные целики через регулярные промежутки.
Глубина заложения промышленных предприятий определяется соображениями безопасности, а также различными технологическими требованиями. Например, в корпусах первичного дробления руды, в приёмных устройствах предприятий по переработке и производству строительных материалов глубина заложения определяется необходимостью перемещения перерабатываемого материала под действием силы тяжести.
На рис. 2.89 представлена схема корпуса первичного дробления руды I и II стадий. Загрузка дробилки первой стадии производится через приёмный бункер, второй стадии — через промежуточную ёмкость. Всё технологическое оборудование размещается под землей. Для доступа обслуживающего персонала используется пассажирский лифт и открытая металлическая лестница. В нижней части корпуса обычно размещают вспомогательные помещения для подающего механизма и транспортёра. В подземных помещениях предусматриваются отопление и вентиляция. Глубина подземной части корпуса от отметки загрузки до дна достигает 60 м и более (рис. 2.90).
; В установках непрерывной разливки стали (УНРС) технологический процесс производится по вертикали, чем определяется глубина заложения таких сооружений, составляющая порядка 30 м. Парис. 2.91 приводится схема подземного сооружения для установки непрерывной разливки стали, возведённого в действу-
Рис. 2.90. Корпус крупного дробления руды:
1 — галереи для транспортёров, 2 — нижняя часть ствола, 3 — стена, 4 — монолитные железобетонные пояса, 5 — вмещающий грунтовый массив, 6 — железнодорожные вагоны, 7 — мостовой кран, 8, 10 — дробилки, 9 — перекрытия, 11 — днище корпуса, 12 — галереи для натяжной станции, 13 — пески мелкозернистые, 14 — глины алевролитовые, 15 — крепкие мергели, 16 — суглинки, 17 — лёсы, 18 — суглинки лёссовидные, 19 — водопонижающие скважины
ющем мартеновском цехе. Диаметр ствола глубиной 30 м составляет 25 м. Основные ограждающие конструкции выполнены из железобетонных тюбингов, подвешенных к оголовку из монолитного железобетона.
На коксохимических заводах под землёй устраивают роторные вагоноопрокидыватели глубиной 16—18 м, предназначенные для механизированной выгрузки железнодорожных вагонов.
В г. Перно (Финляндия) построен подземный бассейн — док для ремонта морских судов (рис. 2.92). Док состоит из бассейна длиной 480 м, шириной 80 м и глубиной 16 м, пройденного в гра-
{ Рис. 2.91. Схема установки непрерывной разливки стали в г. Донецке: ; 1 — лифт, 2 — междуэтажные перекрытия, 3 — внутренняя камера, 4 — оголовок, : 5 — тюбинги, 6 — тампонажный слой, 7 — монолитное днище, 8 — гидроизоляция
* нитах и слюдяных сланцах, и тоннеля для сообщения дна бассейна с зоной верфи. После заводки судна в док и откачки из него воды, корабль садится на килевые дорожки и в таком положении на нём проводятся все работы.
При проектировании промышленных предприятий в подземных выработках необходимо предусматривать планировку цехов, служб и административно-бытовых помещений с учётом возможности создания и использования универсальных объёмно-планировочных решений, санитарно-технических и энергетических устройств, изменения программы выпуска и технологии производства. Расположение цехов должно обеспечивать прямо-
Рис. 2.92. Схема подземного дока. Перно, Финляндия
точность производственного цикла и комплексную механизацию транспорта.
Подземные сооружения промышленного назначения могут размещаться как в один, так и в несколько ярусов, а также возможно устройство многоэтажных помещений в камерных выработках большой высоты. Оптимальной считается коробовая форма поперечного сечения выработки, обеспечивающая не только лучшее восприятие горного давления, но и возможность использования подсводового пространства. Это обеспечивает максимальное освоение подземного пространства промышленным предприятием.
а — рамиа подката на насыпь выше уровня затопления, б — герметический затвор на въезде в рампу, в — затвор на стыке рампы и закрытой части; / — насыпь перед въездом в рампу, 2 — водонепроницаемое ограждение по контуру,
3 — дождевой водосборник,
4 — камера рампового затвора, 5,7 — затворы, 6 — камера притоннельного затвора, 8 — водоприёмник, 9 — парапет
1265 м, площадь поперечного сечения около 13 м 2 . В тоннеле проложены тепло- и водопровод и электрические кабели (рис. 2.77). Части потолка и стен тоннеля покрыты набрызгбето-ном. В самой низкой точке установлен насос для откачки дренажных вод.
В Норвегии запроектирован первый в мире автомобильный плавающий тоннель диаметром 20 м и протяжённостью 1440 м, заанкеренный в грунт (рис. 2.78). В тоннеле предполагается разместить двухполосную проезжую часть, пешеходную и велосипедную дорожки. В нижней части будет размещён балласт и инспекционный проход.
В 2001 году в Москве, в составе транспортной развязки на пересечении Волоколамского шоссе с ул. Свободы, введён в эксплуатацию уникальный тоннель под каналом им. Москвы
Рис. 2.77. Поперечный и продольный разрезы туннеля. Свеаборг. Финляндия
Рис. 2.78. Плавающий тоннель. Норвегия
Рис. 2.79. План трассы тоннеля под каналом им. Москвы
(рис. 2.79). В составе общего комплекса строительно-монтажных работ был выполнен перенос большого числа подземных коммуникаций и устройство коллекторов, разборка существующих и возведение новых гидротехнических сооружений канала, реконструкция существующих тоннелей под каналом. Трасса тоннеля состоит из двух участков: первый длиной около 160 м, возведённый как единая монолитная железобетонная конструкция без промежуточных деформационных швов. Второй участок, протяжённостью около 240 м, состоит из девяти секций, разделённых промежуточными деформационными швами. В поперечном сечении тоннель представляет собой двухсекционную коробку с размерами 7,9×28,7 м, предназначенную для пропуска пяти полос движения (рис. 2.80).
Рис. 2.80. Поперечное сечение тоннеля под каналом им. Москвы