Відомості про земляні споруди

Основна мета земляних робіт – спорудження земляних об’єктів при будівництві шляхів, аеродромів, нафто– чи газопроводів, житловому будівництві та видобутку корисних копалин відкритим способом.

Земляні споруди розбудовуються вирізанням їх в ґрунтовому масиві з видаленням залишкового ґрунту, або відсипкою із ґрунту, який видобувається в спеціально відведених місцях (кар’єрах, розрізах, тощо), та доставлених на місце будівництва споруд і укладеного та ущільненого до необхідної ступені. Основні види земляних споруд показані на рис. 1.1.

а) траншея; б) канал; в) дорожнє полотно; г) дамба; д) гребля;

е) вибій кар’єра

Рисунок 1.1 – Основні типи земляних споруд по Ю.О. Вєтрову

Траншеї (а) та канали (б) складаються з дна 1 та двох бокових вертикальних або нахилених стінок 2.

Дорожні полотна або насипи (в) складаються з водовідвідного каналу 1, ущільненого дорожнього полотна 2 з боковими відкосами 3.

Дамби (г) та греблі (д) складаються із земляних замків 1 та ущільненого ґрунту 2 з боковими відкосами 3.

Однією з найпоширеніших земляних споруд є котловани, які складаються з чотирьох бокових вертикальних стінок та дна, висота бокових стінок значно більше ніж в траншеях та каналах.

Кар’єрні споруди (е) – найбільш складні земляні споруди, мають, як правило, наступні складові: вибій 1 з підошвою забою 2, насипний ґрунт (відвал) 3 з боковим відкосом 4. Між відвалом 3 та забоєм 1 повинна розміститись горизонтальна площадка 5 (берма) з укріпленою бровкою 6.

При розробці родовищ відкритим способом гірничі породи в межах контурів кар'єру розділяють на окремі горизонтальні шари. Кожен верхній шар розробляють із випередженням стосовно нижнього, у результаті чого кар'єр здобуває уступну форму (рис. 1.2).

1–2 й 3–4 – верхні й нижній кінцеві контури кар'єру; 1–3 й 2–4 – кінцеві контури бортів кар'єру; 1–5 й 2–6 – неробочі борти кар'єру; 5–7 – робочий борт кар'єру; 6–7 – підошва кар'єру; 8 – неробочі уступи; 9 – робочі уступи; 10 – укоси уступів; 11 – робочі площадки; 12 – берми; 13 – заходки; 14 – траншея; 15 – обрії кар'єру; Н – кінцева глибина кар'єру; α – кут укосу робочого борта кар'єру; β₁ β₂ – кути укосів неробочих бортів кар'єру

Рисунок 1.2 – Елементи й параметри кар'єру

Частина товщі гірських порід у кар'єрі, що має робочу поверхню у формі щабля й розроблювальну самостійними засобами виїмки й транспорту, називають уступом (рис. 1.3, а). Частина уступу по його висоті, розроблювальну самостійними засобами виїмки, але що обслуговується транспортом, загальним для всього уступу, називають підуступом (рис. 1.3, б). Уступ має площадки, укіс і брівки (рис. 1.4).

h₁ і h₂ висота підуступів відповідно; 1,2,3 – транспортний обрій

Рисунок 1.3 – Уступи й підуступи

1,2 – нижня й верхня площадки уступу; 3 – укіс уступу; 4,5 – нижня й верхня брівки уступи; 6 – вибій; 7 й 8 – напрямок подвигання вибою й фронту робіт; α – кут укосу уступу

Рисунок 1.4 – Елементи уступу

Площадкою уступу називають горизонтальну поверхню, що обмежує уступ по висоті; розрізняють нижню й верхню площадки уступу. Укосом уступу називають похилу поверхню, що обмежує уступ з боку виробленого простору. Кут між укосом уступу й горизонтальною площиною називають кутом укосу уступу. Лінії перетинання укосу уступу з його верхньою й нижньою площадками називають відповідно верхньою й нижньою брівками уступу (рисунок 1.4).

Поверхня уступу, що є безпосереднім об'єктом гірничих робіт й, що переміщується в результаті ведення цих робіт, називається вибоєм уступу. Вибоєм служить торець уступу, а іноді його укіс.

Уступ розробляють послідовними паралельними смугами, називаними заходками. Частина заходки по її довжині, розроблювану самостійними засобами виїмки, називають блоком (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 – Заходки 1,2,3 і блоки I

Поділ заходки на блоки дозволяє відпрацьовування уступу вести одночасно декількома вибоями.

Площадка уступу, на якій розташовують видобувальне встаткування, призначене для розробки цього уступу, називають робочою площадкою уступу.

Частина уступу по його довжині, підготовлена для розробки, називається фронтом робіт уступу. Підготовка фронту робіт полягає головним чином у підведенні транспортних шляхів і ліній електропередач. Сумарна довжина фронтів уступів становить фронт робіт кар'єру. Кожному уступу привласнюється висотна оцінка, що звичайно відповідає обрію розташування транспортних шляхів уступу.

Оцінки застосовують абсолютні, щодо рівня моря, або умовні, щодо прийнятого пункту на поверхні. Площадку уступу, що характеризується висотною оцінкою, називають обрієм.

Бічні поверхні, що обмежують кар'єр, називають бортами кар'єру. Вони є сукупністю укосів і площадок окремих уступів. Борта–кар'єру, на якому роблять гірничі роботи, називають робочим бортом, у противному випадку його називають неробочим.

Нижню, звичайно горизонтальну поверхню, називають підошвою кар'єру.

Лінію перетинання бортів кар'єру з поверхнею називають верхнім контуром, а з підошвою кар'єру нижнім контуром кар'єру. Положення верхнього й нижнього контурів кар'єру при виробництві гірничих робіт міняється. Контури, досягнуті до моменту погашення відкритих гірничих робіт, називають кінцевими контурами кар'єру. Їм відповідають кінцеві розміри кар'єру.

Умовну поверхню, що проходить через верхній і нижній контури кар'єру, називають загальним укосом борта кар'єру. Умовну поверхню, що проходить через нижні брівки верхніх і нижнього робочих уступів, називають укосом робочого борта кар'єру. Кутом укосу борта кар'єру називають кут між укосом борта й горизонтальною площиною.

Горизонтальні площадки на неробочому борті кар'єру називають бермами. Розрізняють транспортні й запобіжні берми. Транспортні берми служать для розміщення транспортних шляхів, по яких здійснюється вантажно–транспортний зв'язок між робочими площадками в кар'єрі й поверхнею. Запобіжні берми призначені для підвищення стійкості борта кар'єру й для затримки шматків породи, що обсипаються.

По положенню щодо земної поверхні розрізняють поклади корисних копалин: горизонтальні; пологі з кутом нахилу до 10°. Такі умови залягання характерні для родовищ вугілля, марганцю й інших корисних копалин осадового походження (наприклад, буровугільні родовища України та родовища Нікопольського марганцевого басейну).