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煤炭工业建筑结构设计标准[附条文说明]

煤炭工业建筑结构设计标准[附条文说明]

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语言:简体中文 发布时间:2025-01-22 11:47:12

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煤炭工业建筑结构设计标准[附条文说明]


中华人民共和国国家标准

煤炭工业建筑结构设计标准

Standard for design of buildings and structures for the coal industry

GB 50583-2020

主编部门:中国煤炭建设协会

批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期:2020年7月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

2020年 第26号

住房和城乡建设部关于发布国家标准《煤炭工业建筑结构设计标准》的公告

现批准《煤炭工业建筑结构设计标准》为国家标准,编号为GB 50583-2020,自2020年7月1日起实施。其中,第1.0.4、2.2.1、4.1.10条为强制性条文,必须严格执行。原《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010和《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010同时废止。

本标准在住房和城乡建设部门户网站公开,并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2020年1月16日

前言

根据住房和城乡建设部《关于印发<2016年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标函[2015]274号)的要求,标准编制组经过广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际和国内先进标准,并广泛征求意见,在《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010和《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的基础上合并修订了本标准。

本标准的主要技术内容是:总则、建筑设计、结构设计基本规定、荷载、地基基础、提升系统建(构)筑物、运输系统建(构)筑物、储煤系统建(构)筑物、洗选系统建(构)筑物、煤泥水系统建(构)筑物、露天矿破碎站等。

本次修订的主要技术内容是:

1.将《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010和《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的内容合并。

2.建筑设计方面,修改了灯房浴室联合建筑、储煤场等建筑的设计规定和行政及公共建筑面积指标;补充了山区坡地建筑防火设计内容;增加了有关绿色建筑设计内容。

3.荷载方面,补充了大直径提升机楼面活荷载的取值。

4.地基基础部分,对采空区和湿陷性黄土地基部分的条文做了较多修改。

5.运输系统部分,增加了H型钢空心球承载力计算方法。

6.储煤系统,增加了鼓励采用铝合金、索膜等新结构的内容。

7.补充了露天矿破碎站的有关规定。

本标准中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。

本标准由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国煤炭建设协会负责日常管理工作,由煤炭工业太原设计研究院集团有限公司、中煤科工集团北京华宇工程有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送煤炭工业太原设计研究院集团有限公司(地址:山西省太原市青年路18号,邮编:030001)。

本标准主编单位:煤炭工业太原设计研究院集团有限公司

中煤科工集团北京华宇工程有限公司

本标准参编单位:中煤西安设计工程有限责任公司

天津大学

兰州理工大学

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司

中国矿业大学

建研科工(北京)建筑材料有限公司

湖北建科国际工程有限公司

兰州煤矿设计研究院

本标准主要起草人员:董继斌 李丁 王志杰 陈志华 关家祥 徐忠和 耿建平 刘晓勇 王步云 崔红 董完毛 陈春元 李照亮 张燕萍 杨巍 孙建斌 叶海燕 陆清彦 贾冠华 李玉昌 李玉兰 孙晶 邹冰川 李胜利 郑雷 牛丽娜 闫翔宇 刘红波 王秀丽 曲传凯 夏军武 常鸿飞 万宇 仲朝明 邬毛志 任卫艮

本标准主要审查人员:王宗祥 刁心钦 陆桂玖 马中成 刘红叶


1 总则

1.0.1 为在煤炭工业地面建(构)筑物设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到节约能源、保护环境、技术先进、安全适用、经济合理,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于新建、改建及扩建的煤炭工业地面建(构)筑物的建筑和结构设计。

1.0.3 建筑和结构设计应根据煤炭工业建(构)筑物的特点,采用有可靠保证的建筑材料与结构型式。

1.0.4 新建煤炭工业主要建(构)筑物的结构设计使用年限应分别与矿井和选煤厂设计服务年限相适应。当矿井和选煤厂设计服务年限不满50年时,其主要建(构)筑物的设计使用年限应按50年设计。煤炭工业建(构)筑物的结构安全等级和抗震设防类别应符合下列规定:

1 煤炭工业主要建(构)筑物的结构安全等级和抗震设防类别应按表1.0.4的规定采用。

2 煤炭工业建(构)筑物各类结构构件使用期间的安全等级,不应低于整个结构的安全等级,所有构件的安全等级在各阶段均不得低于三级。

3 当采用联合建筑,建筑各区段的重要性有显著不同时,应按区段划分抗震设防类别。下部区段的抗震类别不应低于上部区段。

1.0.5 改建及扩建的煤炭工业地面建(构)筑物,加固改造后的设计使用年限应与改建、扩建后煤矿矿井和选煤厂的剩余设计服务年限相适应。

1.0.6 煤炭工业的地面建(构)筑物设计除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。


2 建筑设计

2.1 一般规定

2.1.1 建筑设计应贯彻适用、安全、经济、绿色、美观的原则,场区建筑应因地制宜,合理布局。

2.1.2 建(构)筑物在建筑全寿命期内,应满足使用功能和防火、防爆、安全、卫生等建筑基本要求,并满足节能、节地、节水、节材、保护环境等绿色设计的要求。

2.1.3 建筑设计应具备地震、气象、近期实测地形图和相应阶段的工程地质、水文地质及井下水侵蚀性分析等原始资料。

2.1.4 矿井地面建筑宜设计为以主井、副井为中心的联合建筑和多(高)层建筑。

2.1.5 建(构)筑物的平面布置和空间组合应满足使用功能和生产工艺的要求,并宜符合结构概念设计的要求。

2.1.6 建(构)筑物立面造型及外装修材料、色彩的选择应与周围环境相协调。

2.1.7 建筑材料宜采用国家鼓励发展的节能环保材料。

2.1.8 建(构)筑物采光设计除应符合现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033的有关规定外,尚应符合下列规定:

1 机修车间、综采设备库、提升机房、井塔提升大厅、一般控制室的采光等级不应低于Ⅲ级;

2 锻铆车间、木材加工房、变电所的采光等级不应低于Ⅳ级;

3 选煤厂厂房、空气压缩站、通风机房、电(内燃)机车库、井口房、选矸楼、水泵房、各类库房、输送机栈桥、转载站、储煤场的采光等级不应低于Ⅴ级;

4 自然采光不足部分,应采用人工照明补充。


2 建筑设计

2.1 一般规定

2.1.1 建筑设计应贯彻适用、安全、经济、绿色、美观的原则,场区建筑应因地制宜,合理布局。

2.1.2 建(构)筑物在建筑全寿命期内,应满足使用功能和防火、防爆、安全、卫生等建筑基本要求,并满足节能、节地、节水、节材、保护环境等绿色设计的要求。

2.1.3 建筑设计应具备地震、气象、近期实测地形图和相应阶段的工程地质、水文地质及井下水侵蚀性分析等原始资料。

2.1.4 矿井地面建筑宜设计为以主井、副井为中心的联合建筑和多(高)层建筑。

2.1.5 建(构)筑物的平面布置和空间组合应满足使用功能和生产工艺的要求,并宜符合结构概念设计的要求。

2.1.6 建(构)筑物立面造型及外装修材料、色彩的选择应与周围环境相协调。

2.1.7 建筑材料宜采用国家鼓励发展的节能环保材料。

2.1.8 建(构)筑物采光设计除应符合现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033的有关规定外,尚应符合下列规定:

1 机修车间、综采设备库、提升机房、井塔提升大厅、一般控制室的采光等级不应低于Ⅲ级;

2 锻铆车间、木材加工房、变电所的采光等级不应低于Ⅳ级;

3 选煤厂厂房、空气压缩站、通风机房、电(内燃)机车库、井口房、选矸楼、水泵房、各类库房、输送机栈桥、转载站、储煤场的采光等级不应低于Ⅴ级;

4 自然采光不足部分,应采用人工照明补充。


2.2 建筑防火设计

2.2.1 建(构)筑物的火灾危险性分类与耐火等级不应低于表2.2.1的规定。

2.2.2 建(构)筑物安全出口的设置应符合下列规定:

1 一般建筑物安全出口的设置应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定;

2 生产系统厂房安全出口的数目,不应少于2个;

3 当生产系统厂房每层建筑面积不超过400m2,且同一时间的生产人数不超过15人、总生产作业人数不超过30人时,可设置1个安全出口,楼梯间可不封闭;

4 生产系统的井塔、转载站、落煤筒、煤仓,当每层生产作业人数不超过3人,且总生产作业人数不超过10人时,可用宽度不小于800mm、坡度不大于60°的金属工作梯兼作疏散梯;

5 栈桥和地道内,操作点与安全出口的距离不应大于75m。

2.2.3 封闭式储煤场的防火设计应符合下列规定:

1 封闭式储煤场的每个防火分区的最大允许建筑面积应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016中丙类厂房的有关规定;

2 封闭式储煤场的屋顶承重构件距煤堆的距离不宜小于5m;

3 封闭式储煤场内应设置自动灭火系统;采用消防炮时,消防炮宜设置在挡煤墙顶部,挡煤墙外侧应设置爬梯,每段挡煤墙上的爬梯不宜少于2个,爬梯间距不宜大于150m;当消防炮设置于屋盖结构上时,还应布置通往消防炮检修平台的马道;

4 当封闭式储煤场屋盖结构采用钢结构时,距煤堆表面5m范围内的屋盖钢结构承重构件应采取防火保护措施,其耐火极限不应小于1.0h。

2.2.4 封闭栈桥与厂房、煤仓、转载站等建(构)筑物的连接处宜设置防火水幕或其他保护设施。

2.2.5 封闭栈桥设置自动灭火系统时,其钢结构可不采取防火保护措施。

2.2.6 浮选药剂库(站)的安全距离、防火间距等应符合现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183的有关规定。

2.2.7 浮选药剂库(站)应设置高度不低于2.2m的封闭的非燃烧体实体围墙。

2.2.8 浮选药剂库(站)内的值班室应采用耐火极限大于2.50h非燃烧体墙体和耐火极限大于1.00h的楼板分隔,其出口应直通室外或疏散通道。

2.2.9 油脂库门窗应采取安全防护措施。

2.2.10 建(构)筑物内部装修的防火设计应符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222的有关规定。

2.2.11 坡地建筑的防火设计应符合以下规定:

1 坡地建筑其防火设计高度应按上、下段建筑高度分段进行设计。

2 当坡地建筑上、下段使用性质相同时,分段界面为坡顶层的楼板。当坡地建筑上、下段使用性质不相同时(图2.2.11-1、图2.2.11-2),分段界面为区分不同使用性质楼层的楼板,且分段界面处的楼板耐火极限不应低于2.00h;作为分段界面的楼板不应设置任何上、下连通的开口。

3 上、下段使用性质相同的坡地建筑,可共用疏散楼梯间。疏散楼梯间形式应按该建筑的总高度确定,当在坡顶处设置防火分隔措施时,上下段的疏散楼梯间形式可分别按各自的建筑高度确定。

4 上、下段使用性质不同的坡地建筑,疏散楼梯间应分别独立设置,上下段的疏散楼梯间形式可分别按各自的建筑高度确定,上、下段建筑的安全出口应各自独立。

5 退台式坡地建筑的疏散楼梯间可采用位于屋面的室外楼梯,但应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016中室外疏散楼梯的规定。

2.2.12 煤炭工业建(构)筑物的防火设计除应符合本标准的规定外,尚应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定。


2.3 建筑安全设计

2.3.1 提升孔洞口、预留设备洞口及安装洞口周边,应设活动栏杆或采用活动盖板封闭。设备洞孔周边与设备之间间隙大于150mm时,应采取有效措施进行封堵。

2.3.2 厂房内栏杆及室外楼梯平台高度小于24m时,栏杆高度不得低于1050mm,且不得超过1200mm。室外楼梯平台高度大于24m时,栏杆高度不得低于1100mm,且不得超过1200mm。

2.3.3 建筑物内部的水平及垂直交通应布置合理、顺畅贯通。工业建(构)筑物室内通道净宽不应小于表2.3.3的规定。

2.3.4 煤泥沉淀池和露天受煤坑吊车梁外侧,全长应设置不小于500mm净宽的走道板.并应沿走道板外侧设栏杆;浓缩池周边设置走道板时净宽不应小于1000mm,并应设栏杆,且高度不应低于1050mm。

2.3.5 当翻车机房、受煤坑地面部分围护时,应设置防爆、泄爆等设施;原煤系统的煤仓、落煤筒应设置防爆、泄爆、防雷电等设施。

2.3.6 浮选药剂库(站)应采取安全保护措施,库房内不应设置办公室、休息室。

2.3.7 输送机栈桥中的拉紧装置洞孔周边应采取安全防护措施。

2.3.8 煤炭工业地面建(构)筑物宜采用自然通风,地下部分应设置通风道或竖井。当自然通风不能满足要求时,可采用机械通风。输送机栈桥、转载站、煤仓、储煤场等瓦斯易于聚集及粉尘较大的部位,应设置通风装置。

2.3.9 原煤准备车间、主厂房原煤筛分及浮选部分、干燥车间宜设置机械除尘和机械通风。

2.3.10 当翻车机房、受煤坑地面部分围护时,应设置通风、除尘设施。

2.3.11 浮选药剂库(站)应采取良好的通风隔热措施。

2.3.12 油脂库应采取良好的通风隔热措施。


2.4 建筑环保、卫生设计

2.4.1 建(构)筑物噪声控制设计应符合下列规定:

1 建(构)筑物内部主要工作和生活场所应避开强噪声源;对设有强噪声设备的厂房,宜对设备采用消声没施,必要时尚应采取吸声和隔声措施;

2 作业场所的噪声限制值不得超过85dB;厂房内部值班室、一般控制室的噪声限制值不应超过70dB;

3 噪声控制设计,除应满足本条第1款和第2款的要求外,尚应符合现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087的有关规定。

2.4.2 厂房内的鼓风机、空气压缩机、离心机、振动筛等高噪声设备周边设有值班室时,应采取隔声降噪措施,值班室内噪声限制值不应超过70dB。

2.4.3 集控室应根据使用要求采取必要的通风、防尘、防噪声措施,并应符合下列规定:

1 门不宜朝向噪声源,若朝向噪声源时宜增设隔声门斗,门应采用隔声门;

2 集控室面向操作场地的观察窗应采用双层固定窗,窗应加密封条;

3 集控室不宜设在振动设备附近及振动设备同跨的上下层;有条件时,宜将集控室在厂房周围单独设置。

2.4.4 经常有人员操作的主要建(构)筑物内宜设置卫生间。

2.4.5 封闭的输送机栈桥宜设置清扫水系统。


2.5 建筑绿色、节能设计

2.5.1 工业建筑的绿色设计宜符合现行国家标准《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878的有关规定。

2.5.2 行政、公共建筑的绿色设计宜符合国家现行标准《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229和《绿色建筑评价标准》GB/T 50378的有关规定。

2.5.3 建筑节能设计应根据当地的气候条件,在保证室内环境参数条件下,改善围护结构保温隔热性能。

2.5.4 严寒及寒冷地区,井塔、井架、驱动机房、空气加热室、筒仓等使用功能有特殊要求的煤炭工业建(构)筑物,应采取保温、防冻措施。其他煤炭工业建(构)筑物的节能设计应符合现行国家标准《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245的有关规定。

2.5.5 行政及公共建筑的节能设计应符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189的有关规定。


2.6 建筑构造

2.6.1 煤炭工业建(构)筑物屋面防水设计应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345的有关规定,井塔、变配电室、集控室的防水等级宜为Ⅰ级,其他建(构)筑物的防水等级宜为Ⅱ级。

2.6.2 檐口高度大于8.0m或高低屋面落差超过4.0m的建(构)筑物以及严寒地区的建(构)筑物,宜采用有组织排水,在严寒地区与寒冷地区宜采用内排水。当采用外排水时,排水管应采用钢管,或采取防止冰雪融化下坠的措施。其余建(构)筑物可采用无组织排水,屋面挑檐宽度不宜小于0.6m。

2.6.3 建(构)筑物檐口高度大于8.0m时,应设置屋面检修孔或外墙爬梯,爬梯应采取安全防护措施。

2.6.4 厂房内部各层楼面的孔洞周围应设置挡水台,挡水台的台高不宜小于100mm。

2.6.5 钢结构构件宜采用封闭截面,并应采取有效防腐蚀措施,对易积灰及不易维护的部位宜采用长效防腐蚀材料和建立清灰制度。

2.6.6 设置清扫水系统的厂房,各层楼面应设不小于5‰的排水坡,厂房地面应设不小于10‰的排水坡,坡向应朝地漏或水沟。排水沟宜采用钢筋混凝土结构。

2.6.7 厂房内的变压器、配电室、集控室及煤质化验室宜选择北朝向,应避免阳光直射。

2.6.8 工业建(构)筑物在主要设备附近应留有检修空间;在室外落地检修时,应在室外留有检修场地。

2.6.9 建(构)筑物室内装修标准应根据使用功能和生产工艺特性确定,在生产中易受到油污、煤尘和煤泥污染的建(构)筑物,其室内墙面、地面及顶棚应使用易清洗的装修材料。

2.6.10 控制室等经常有人操作的建(构)筑物,内部装修时的室内环境污染控制应符合现行国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325的有关规定。


2.7 主要工业建(构)筑物

2.7.1 井口房设计应符合下列规定:

1 井口房不得兼作消防材料库;

2 立井井口周围应设置高度不低于1200mm的钢栏杆,栏杆下部应设置高度不低于150mm的挡板;进出口处应设置栅栏门;

3 井口房附近20m内,不得有烟火或用火炉采暖;

4 当采用压入式通风或箕斗井回风时,井口房应根据工艺专业要求采取密闭措施。

2.7.2 提升机房设计应符合下列规定:

1 室内应有良好的采光,开窗时不应产生面对提升司机的眩光;

2 出绳孔应采取防护措施,墙面出绳孔的下边缘处宜设置简易滚轴;出绳孔下部及周侧的墙面应便于清洗;室外出绳孔下部应设验绳平台和检查钢梯;

3 楼、地面与提升机基础间宜设置变形缝;

4 吊车轨道方向应与提升机主轴方向垂直,轨面标高应满足安装、检修的要求,吊车应避免与提升机钢丝绳相碰;

5 提升机房内应设置隔音控制室,控制室内宜设置单独的空气调节装置。

2.7.3 提升机房内的配电室设计应符合下列规定:

1 当配电装置室设置在楼上时,应设置安装孔或吊装设备的吊装孔或吊装平台;

2 不小于6kV高压配电室和电容器室,宜设置固定窗,窗下沿距室外地面高度不宜小于1.8m;临道路的一面不宜开窗;

3 变压器室、配电装置室、电容器室的门应向外开;装有电器设备的相邻房间之间有门时,应能双向开启或向低压方向开启;

4 高、低压配电室与提升机大厅间不应开窗,确需开窗时应采用乙级防火窗,连通的门应采用乙级防火门;

5 变压器室、配电装置室、电容器室的门、窗、电缆沟应采取防止雨、雪、风沙、尘埃和小动物进入的措施;

6 配电装置室、电容器室和各辅助房间内墙表面均应抹灰刷白;

7 长度大于8.0m的配电装置室应设置2个出口,并宜布置在配电室的两端,其中1个出口应直接通往室外。

2.7.4 栈桥与地道设计应符合下列规定:

1 栈桥可根据气候条件和使用要求选择封闭式或敞开式;严寒地区的封闭栈桥,包括桥面在内的栈桥围护结构应采取保温措施,寒冷地区的封闭栈桥,宜采取保温措施;

2 栈桥、地道垂直于斜面的净高不应小于2.2m,当地道为拱形结构时,拱脚高度不应小于1.8m;

3 人行道和检修道的坡度大于5°时,应设置防滑条;坡度为8°以上时,应设置踏步,踏步高度不宜大于150mm;箕斗栈桥的人行道,靠近箕斗一侧应增设栏杆;敞开式栈桥两侧应设置栏杆,栏杆高度不应低于1200mm,栏杆下部应设置高度不小于150mm的挡板;

4 栈桥钢筋混凝土屋面应设置人字型分水条,间距不宜大于15.0m;

5 栈桥有冲洗要求时,侧墙、地面宜采取防水措施,在栈桥中部或低端处可设置横向截水沟、集水漏斗等排水设施;

6 地道应设置排水沟和集水坑;排水沟应设置盖板,集水坑的容积应满足机械排水的要求。

2.7.5 储煤场设计应符合下列规定:

1 永久性储煤场应采用封闭式;

2 封闭式储煤场的底部和顶部应设置通风窗,自然通风不满足要求时,顶部还应设置有害气体监测和强制排风装置;

3 封闭式储煤场应设置喷雾或其他抑尘装置;

4 封闭式储煤场的屋顶宜设置采光带;

5 受煤坑(受煤槽)、落煤筒的返煤地道应设置安装孔、通风孔;安装孔、通风孔和安全出口可合并设置;

6 返煤地道安全出口不应少于2个,间距不应大于150m,应至少有1个出口直通室外地面;

7 当临时性储煤场采用敞开式时,敞开式储煤场应设置雾炮等喷雾抑尘装置,周边应设置防尘墙、防尘网等防尘设施。

2.7.6 通风机房设计应符合下列规定:

1 应符合通风散热要求,当门窗通风不能满足要求时,可设置天窗或采用机械通风;

2 通风机房应采取有效的消音措施,并应设置隔音值班室;

3 风道内表面面层应平整光滑,面层材料应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046的有关规定;

4 风道与井筒联结处应设置防坠格栅及测风平台,风道向井筒的方向的坡度不应小于5‰;

5 通风机房周围20m以内,不得有烟火或用火炉取暖。

2.7.7 压缩空气站设计应符合下列规定:

1 应符合通风散热要求;在夏热冬暖地区宜设置天窗;

2 压缩空气站应采取有效的消音措施,并应设置隔音值班室;

3 储气罐宜布置于机器间的北面,必要时可设置遮阳棚;立式储气罐与机器间外墙的净距,不应影响通风,且不宜小于1m;

4 压缩空气站机器间的高度,应符合设备安装检修起吊和通风的要求;

5 压缩空气站机器间通道的净距应符合现行国家标准《压缩空气站设计规范》GB 50029的有关规定;

6 压缩空气站机器间宜采用混凝土地面,其表面应抹平压光;

7 压缩空气站机器间通向室外的门,应保证安全疏散、便于设备出入和操作管理。

2.7.8 选煤厂厂房设计应符合下列规定:

1 选煤厂厂房应设疏散楼梯间;设计生产能力大于或等于1.5Mt/a的选煤厂主厂房,宜设置客、货两用电梯;

2 主厂房、浮选、干燥、压滤、原煤准备车间等经常有工人操作的主要楼层宜设置卫生间;

3 干燥车间与其他车间联合建筑时,应设防火隔断;

4 浮选药剂库(站)地面及管沟应采用抗油侵蚀的混凝土结构或采取其他防护措施;

5 介质制备车间(介质库)、机修车间应设置供机动车辆通行的水平运输通道;

6 介质制备车间(介质库)中的介质添加池宜和主体结构分开,添加池宜采用混凝土结构;介质添加池表面应粘贴耐磨内衬,地面应采用耐磨混凝土,其表面应抹平压光,厚度应能满足通行车辆的碾压。

2.7.9 矿井库房设计应符合下列规定:

1 矿井器材库、器材棚、消防材料库、岩粉库、油脂库的建筑面积不宜小于表2.7.9的规定。

2 油脂库内不应设置办公室。

3 无轨胶轮车库建筑面积可按矿井配备车辆的类型、进库数量、检修检测要求等实际情况确定。

4 建有选煤厂的矿井,选煤厂库房可与矿井共建,其增加的面积指标应按选煤厂设计有关规定确定。

2.7.10 井塔、井架等建(构)筑物建筑设计应符合现行国家标准《矿山井架设计标准》GB 50385、《矿山提升井塔设计规范》GB 51184的有关规定。


2.8 行政及公共建筑

2.8.1 煤矿行政及公共建筑面积应结合矿井劳动定员和煤矿生产运营管理方式综合确定,其分项设施及建筑面积指标宜按本标准附录A的规定选用。

2.8.2 矿井办公楼、任务交待室、井口浴室及矿灯房和自救器室宜组成联合建筑。联合建筑的设计应符合下列规定:

1 联合建筑中各建筑物应明确功能分区,交通流线顺畅;

2 联合建筑的平面设计应根据使用功能和作业流程合理布置,并应避免人流过于集中和交叉;

3 任务交待室应根据生产规模和生产组织形式布置,每区队宜设办公室1间~2间,技术资料和值班室1间,小型工具材料库2间~3间,并应设可容纳该区队人员的会议室1间。

2.8.3 井口浴室的设计应符合下列规定:

1 井口浴室应由洗浴间、更衣室和辅助用房组成,女职工入浴人数可按总入浴人数的5%~10%计算;

2 更衣室内存放衣物可采用更衣柜或电动吊篮的方式;当采用更衣柜方式时,其数量应按原煤生产在籍人员计算,井下工人的更衣柜宜为2个/人,地面工人的更衣柜宜为1个/人;可按家庭服与工作服同室分开存放或分室存放设计;衣柜应存放方便并设置通气孔,家庭服存衣柜应为闭锁式;当采用电动更衣吊篮时,其数量应按原煤生产在籍人员计算,宜为1个/人;更衣室设计应预留衣柜或吊篮总数的30%作为备用;

3 入浴方式应根据各地生活习惯确定,可采用淋浴和池浴;男浴室采用淋浴的比例不应小于50%,女浴室应全部采用淋浴;

4 浴池净面积可按池浴人数0.2m2/人计算;浴池数量可按20人/个计算,且不应少于2个;淋浴器数量可按淋浴人数3人/个计算;

5 男浴室内的盥洗器具可按入浴人数30人/个设置,女浴室内的盥洗器具可按入浴人数15人/个设置;男、女浴室应设置便池,男浴室宜增设小便槽;

6 井口浴室内应设置太阳灯室;

7 浴室宜有自然采光和自然通风,严寒及寒冷地区宜设置自然通风道;当自然通风不能满足通风换气要求时,应采用机械通风;

8 浴室的楼(地)面应低于相邻房间和走道20mm,浴室应采用防滑地面,并应设置不小于5‰的坡度坡向地漏或排水沟;

9 更衣室及浴室的上、下水管和浴室顶棚应采取防结露和滴水的措施,浴室热水管道应采取隔热措施;

10 浴室的楼(地)面、内墙及顶棚的面层应采用不吸水、不吸污、耐腐蚀、易清洗的材料;

11 楼(地)面、楼(地)面沟槽、管道穿越楼板及楼板与墙面连接处应采取防水和防渗漏措施;

12 更衣室及浴室布置在建筑底层时,窗台高度距室外地面不应小于1.8m,距室内地面不应小于1.5m;

13 辅助用房应包括太阳灯室、洗衣房、衣物交领空间、强淋走廊、饮水室、管理室、储藏室、卫生间和联系厅廊等;洗衣房宜布置在一层,当更衣室位于二层及以上时,洗衣房旁宜设有通往工服更衣室的楼梯;在二层及以上工服更衣室内应设有联通洗衣房的衣物投放设施或提升设施。

2.8.4 矿灯房和自救器室的设计应符合下列规定:

1 矿灯和自救器的收发可采用自助方式或集中管理方式;矿灯房采用集中管理方式时,收发窗口可按300盏/个~400盏/个灯设置;

2 存灯、自救器室应按设计矿灯总盏数的30%预留备用位置;

3 矿灯收发窗口的窗台及墙裙应采用耐磨和抗撞击的材料。

2.8.5 职工食堂的设计应符合下列规定:

1 职工食堂应由餐厅、厨房和辅助用房组成;供餐方式可采用自助方式或集中售卖方式;

2 用餐区域每座使用面积不宜小于1.00m2;

3 餐厅与厨房(包括辅助部分)的面积比宜为1:0.80;

4 当采用集中售卖方式时,餐厅的售饭口的数量可按50人/个设置,售饭口的间距不宜小于1.10m,台面宽度不宜小于0.50m,并应采用光滑、不渗水和易清洁的材料,且不应留有沟槽;

5 食堂应设置餐具洗涤消毒间;

6 厨房宜分别设置主食制作间和副食制作间,并应采取良好的通风、采光、排烟、排气和排水设施;

7 厨房应在操作间之外分区设置存放蔬菜、肉食的备料间和储存米、面等的食品库;寒冷地区和高原缺菜区,宜设置菜窖,300人以上的井口食堂可设置冷藏间;

8 采用煤为燃料时,应设置堆煤设施;采用瓶装液化气或甲醇等为燃料时,其使用与存放应满足防火、防爆的要求;

9 食堂还应设置办公室、管理服务窗口、卫生间、炊事人员使用的淋浴间和更衣室以及小型超市等辅助用房;小型食品超市可提供班中餐和应急餐;

10 集中就餐的餐厅与厨房的主副食制作间的室内净高不应低于3m,集中就餐的餐厅的自然通风开口面积不应小于该厅地面面积的1/16;

11 少数民族职工较多的地区,应单独设置少数民族专用食堂;

12 职工食堂的建筑设计除应符合本标准的规定外,尚应符合现行行业标准《饮食建筑设计标准》JGJ 64的有关规定。

2.8.6 调度中心的设计应符合下列规定:

1 调度中心应设置调度室、调度会议室、设备间、网络机房,宜设置值班室、夜宵间等;

2 调度室、设备间净空高度宜为3.3m~3.9m,吊顶以上的空间应满足结构、空调、电气、消防等各专业的需要;

3 调度室的室内装修应结合工艺专业要求合理布置,并满足防火、防尘、吸声等要求;吊顶应采用燃烧性能不低于A级的轻质吊顶;

4 调度室、集控室、网络机房、设备间应采用防静电活动地板,地板下空间只作为电缆布线使用时,其架空高度不宜小于250mm;地板下空间同时兼做空调静压箱时,其架空高度不宜小于500mm。

2.8.7 单身宿舍的设计应符合下列规定:

1 单身宿舍宜布置在厂区内较为安静且无各种污染源的地区,并接近场内各项生活设施;职工单眷比宜按实际情况确定;

2 单身宿舍应设置管理室和公共卫生间,储物间与无障碍居室可根据实际情况设置;

3 单身宿舍的建筑设计除应符合本标准的规定外,尚应符合现行行业标准《宿舍建筑设计规范》JGJ 36的有关规定。


3 结构设计基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 煤炭工业的建筑结构应能承受在建造期间和使用期间可能发生的各种作用和环境影响。在结构设计使用年限内,结构和构件应满足安全性、适用性和耐久性要求。

3.1.2 煤炭工业的地面建筑结构型式应根据材料供应、自然条件、施工条件、维护便利和建设进度等因素经综合技术经济比较后确定。

3.1.3 改建、扩建矿井和选煤厂的建筑结构在加固改造前,应根据建筑类型,分别按现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292的有关规定进行可靠性鉴定。当与抗震加固结合进行时,尚应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023和《构筑物抗震鉴定标准》GB 50117的有关规定进行抗震能力鉴定。

3.1.4 既有厂房结构的加固设计,应按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367和钢结构加固的有关规定执行。

3.1.5 对直接承受动荷载的结构宜进行结构动力分析。结构设计宜使结构或构件的自振频率远离设备的正常工作振动频率。当结构或构件的自振频率与设备振动频率接近时,可调整结构或构件的刚度、质量。


3 结构设计基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 煤炭工业的建筑结构应能承受在建造期间和使用期间可能发生的各种作用和环境影响。在结构设计使用年限内,结构和构件应满足安全性、适用性和耐久性要求。

3.1.2 煤炭工业的地面建筑结构型式应根据材料供应、自然条件、施工条件、维护便利和建设进度等因素经综合技术经济比较后确定。

3.1.3 改建、扩建矿井和选煤厂的建筑结构在加固改造前,应根据建筑类型,分别按现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292的有关规定进行可靠性鉴定。当与抗震加固结合进行时,尚应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023和《构筑物抗震鉴定标准》GB 50117的有关规定进行抗震能力鉴定。

3.1.4 既有厂房结构的加固设计,应按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367和钢结构加固的有关规定执行。

3.1.5 对直接承受动荷载的结构宜进行结构动力分析。结构设计宜使结构或构件的自振频率远离设备的正常工作振动频率。当结构或构件的自振频率与设备振动频率接近时,可调整结构或构件的刚度、质量。


3.2 结构布置

3.2.1 煤炭工业地面建(构)筑物结构布置应满足工艺要求,并结合地形、岩土工程环境和结构合理性等条件,经技术经济比较后确定。

3.2.2 煤炭工业地面建筑结构的布置应做到受力明确、简单合理。同一结构单元内跨度、柱距、层高宜采用同一建筑模数。当厂房内部设置吊车时,厂房柱距宜采用6m、7.5m、9m或12m。

3.2.3 对大空间的屋面结构,可采用桁架或钢网架,屋面桁架或钢网架的支座中心宜与支承构件(梁、柱)中心重合。屋面板宜采用轻质保温隔热板材。

3.2.4 楼面结构的布置,除应满足结构整体受力的要求外,尚应符合下列规定:

1 动力设备下应布置梁,当设备设置在单根梁上时,应避免梁受扭;当设备由两根梁共同承担时,梁的轴线宜与设备和机座的总质心对称,两根梁的动力特性宜相近;

2 当单个设备荷载小于2.5kN,或单个设备荷载大于2.5kN且单位面积折算荷载不大于楼面活荷载的0.8倍时,可将设备直接布置在楼板上;

3 当单个设备荷载不小于2.5kN且单位面积折算荷载大于楼面活荷载的0.8倍时,应设置局部加厚混凝土板带或次梁;

4 当单个集中荷载不小于15kN时,应布置次梁;

5 当宽度为200mm的板带上设备总荷载不小于20kN时,应设置次梁。


3.3 结构静力分析

3.3.1 煤炭工业地面建筑结构宜采用空间结构体系进行计算,也可简化为纵、横两向平面结构体系进行内力分析,分析结果应进行组合处理后再用于构件设计。

3.3.2 结构的计算模型和基本假定应符合实际结构以及连接的性能。

3.3.3 利用建筑结构计算程序整体分析煤炭工业地面建筑结构时,应对计算结果进行分析和判断,并应在确认计算结果合理、有效后再用于工程设计。对经简化处理的结构,整体计算后尚应对其局部进行补充计算分析。

3.3.4 屋面桁架或网架结构宜与下部结构整体分析。当无法整体分析时,应计入下部结构的实际支承刚度,并应将下部结构传来的水平荷载施加到桁架或网架上。

3.3.5 在内力与位移计算中,楼板一般可假定在其自身平面内为刚度无限大。当楼面有较大的开洞或缺口、楼面宽度狭窄,或者楼面的整体性较差时,应对采用刚性楼面假定的计算结果进行修正,或采用楼板面内为弹性的计算方法。

3.3.6 进行结构计算时,动力设备荷载的计算应按本标准有关规定进行;直接承受设备荷载的构件,有经验时也可用设备荷载(自重+物料)乘以动力系数计算承载力和稳定性,动力系数应由设备制造厂商提供。进行正常使用极限状态验算时,动力设备荷载应取标准值。

3.3.7 按动力系数法计算结构内力时,在主梁计算中,作用在次梁上的设备荷载和直接作用在主梁上的设备荷载均应计入,在柱与基础计算中则可不予计入。


3.4 结构动力分析

3.4.1 煤炭工业的主要动力设备可根据其转速划分为低频、中频和高频三类,转速小于400r/min为低频设备,转速大于2000r/min为高频设备,其余为中频设备。

3.4.2 振动筛动力计算应符合下列规定:

1 计算振幅或振动速度时,应采用振动荷载与振动荷载效应的标准组合。

2 计算振动内力时,应采用振动荷载与振动荷载效应的基本组合。

3 旋转设备和振动筛的振动荷载计算值可按下式计算:

Fc=KdF (3.4.2)

式中:Fc——设备的振动荷载计算值(kN);

F——设备的振动荷载标准值(kN),该值应由设备厂家提供;

Kd——设备动力超载系数,可按表3.4.2采用。

4 对于钢筋混凝土结构构件,中频和高频设备的振动荷载计算值尚应分别计入长期动力作用的疲劳影响系数1.5与2.0。

3.4.3 当设备操作人员在8h内间歇地受同强度的稳态振动时,操作区的最大振动速度应按下式计算:

式中:v——计算最大振动速度(mm/s);

αt——允许速度修正系数,可根据每班累计受振时间t,按图3.4.3确定,若有经验时可适当提高;

[v]——每班连续8h受稳态振动的操作区的允许振动速度(mm/s),可按表3.4.3采用。

3.4.4 每班在操作区内的累计受振时间t,应按下式计算:

式中:t——累计受振时间(h);

ti——第i次受振时间(h);

n——每班内在操作区停留的次数。

3.4.5 承重结构的动力计算应按下列顺序进行:

1 确定在不同工作状态下由设备产生的动力荷载;

2 选择结构构件的计算简图;

3 计算结构的自振频率并确定结构的振型;

4 计算结构的振动速度和位移;

5 确定结构内力的幅值(弯矩、剪力),并进行构件承载力计算。

3.4.6 计算结构的强迫振动时,钢筋混凝土结构的阻尼比ζ可取0.05,钢结构的阻尼比ζ可取0.03。

3.4.7 钢筋混凝土肋形梁的截面(弯曲)刚度,可按下式计算:

式中:B——梁的刚度(N·m2);

Ec——梁的混凝土弹性模量(N/m2);

I——梁的截面惯性矩(m4)。

3.4.8 现浇钢筋混凝土肋形楼盖中的梁截面惯性矩,宜按T形截面计算,其翼缘宽度可取梁的间距,但不应大于梁跨度的三分之一。

3.4.9 动力设备基座与梁有可靠连接时,宜计入设备基座对梁刚度的影响。

3.4.10 计算结构的自振频率时,楼盖和楼盖上的质量应按下列规定采用:

1 取结构和设备自身的全部质量;

2 楼盖上的临时质量和设备上的物料质量应按实际情况采用。

3.4.11 梁的自振频率,应按下列公式计算:

式中:i——频率密集区的顺序,i=1、2、…;

fi1——梁第i频率密集区内最低自振频率(Hz);

fih——梁第i频率密集区内最高自振频率(Hz);

m——梁上单位长度的均布质量(kg/m),当有集中质量时,应按本标准第3.4.13条的规定计算;

l0——梁的计算跨度(m);

φi1、φih——钢筋混凝土结构第i频率密集区的自振频率系数。对于两端铰支的单跨和等跨连续梁,其第一、二频率密集区的自振频率系数可按本标准附录B确定。

3.4.12 计算梁的竖向振动时,其自振频率计算值应按下列公式计算:

式中:fci1——梁第i频率密集区内最低自振频率计算值(Hz);

fcih——梁第i频率密集区内最高自振频率计算值(Hz)。

3.4.13 当梁上有均布质量和集中质量时,应将集中质量换算成均布质量。对于单跨梁和各跨刚度相同的等跨连续梁,均布质量可按下式计算:

式中:mu——梁上单位长度的均布质量(kg/m);

mj——梁上的集中质量(kg);

j——集中质量数,j=1、2、…、n;

n——集中质量总个数;

kj——集中质量换算系数,可按本标准附录C采用。

3.4.14 计算结构的水平振动时,宜采用空间结构分析程序进行计算分析;当条件不具备时,亦可按单榀框架进行计算分析,计算简图可按下列规定选取:

1 可将厂房结构按框架划分为若干个彼此独立的计算单元;

2 可以采用与楼盖和屋盖数目相应的自由度体系。

3.4.15 梁的垂直振动位移和速度及建筑物结构的水平振动,可按有关规范、规程进行计算,计算时可不计入两者之间的相互影响。

3.4.16 对承受动力荷载的结构,当其自振频率或振动位移(计算振幅)满足下述条件时,可不进行动内力计算,但应按动力系数法对结构进行静力计算:

1 梁第一频率密集区内最低自振频率计算值大于设备的振动频率;

2 梁与柱的最大振动位移扣除支座位移后不超过自身长度的1/40000。


3.5 构造要求

3.5.1 钢筋混凝土结构厂房宜采用砌体围护,钢结构厂房宜采用轻钢檩条轻质保温板材围护。

3.5.2 厂房的伸缩缝、沉降缝、防震缝应根据建筑体型、地基条件、荷载差异和地震烈度综合确定。在抗震设防区伸缩缝与沉降缝的宽度应满足防震缝的要求。当防震缝不作为沉降缝时,防震缝应在地面以上沿全高设置,基础可不断开。

3.5.3 楼板上预留的孔洞短边尺寸(或直径)大于300mm,且孔洞周边有集中荷载或孔洞宽度(或直径)大于1000mm时,应在孔洞边加设边梁。

3.5.4 振动设备较集中的楼面,楼板跨度不宜大于2.0m,厚度宜采用板跨度的1/18~1/15,且不宜小于120mm。

3.5.5 当楼板上设置小型设备基础时,设备基础宜与楼板同时浇筑。当设备振动较大时,设备基础与楼板之间应配置连接钢筋。

3.5.6 当混凝土横梁埋入煤堆时,混凝土横梁构造应符合下列规定:

1 梁端节点处宜采用上下加腋,加腋长度不宜小于300mm,与水平面夹角可为30°~45°,并应设置斜向附加钢筋;

2 斜向钢筋不应少于上下各4根,钢筋直径不应小于14mm,伸过腋角的长度不应小于钢筋的锚固长度;

3 梁内钢筋应符合弯剪扭构件配筋构造要求。


4 荷载

4.1 荷载分类与组合

4.1.1 煤炭工业地面建筑结构上的荷载,可按下列要求分类:

1 结构自重、土压力、预应力、固定设备的自重、地基变形、焊接变形等永久荷载;

2 楼地面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、车辆荷载、风荷载、雪荷载、冰荷载、堆料荷载、设备安装检修荷载、设备运行产生的动荷载及设备中的物料荷载、管道荷载、水压力、设备拉力、温度作用等可变荷载;

3 火灾、爆炸力、撞击力、断绳等生产事故产生的偶然荷载;

4 地震作用。

4.1.2 煤炭工业地面建筑结构应根据使用期间和检修过程中可能同时出现的荷载作用,并按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行效应组合,同时应取各自最不利的效应组合进行设计。

4.1.3 煤炭工业地面建筑结构设计时,应根据持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况、地震设计状况等分别进行下列极限状态设计:

1 持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况、地震设计状况,均应进行承载能力极限状态设计;

2 持久设计状况,尚应进行正常使用极限状态设计;

3 短暂设计状况和地震设计状况,可根据需要进行正常使用极限状态设计;

4 偶然设计状况,可不进行正常使用极限状态设计。

4.1.4 进行承载能力极限状态设计时,应根据不同的设计状况分别采用基本组合、偶然组合或地震组合。

4.1.5 进行正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求分别采用标准组合、频遇组合或准永久组合。

4.1.6 煤炭工业地面建筑结构荷载效应组合除应符合本标准的规定外,尚应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011和《构筑物抗震设计规范》GB 5019l、《建筑地基基础设计规范》GB 50007和《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077的有关规定。

4.1.7 煤炭工业地面建筑结构的重要性系数应根据结构安全等级按表4.1.7的规定采用。

4.1.8 煤炭工业地面建筑结构的荷载调整系数应根据使用年限按表4.1.8的规定采用。

4.1.9 结构整体稳定、倾覆和滑移应分别按基本组合和偶然组合进行验算。

4.1.10 基本组合的荷载分项系数,应符合下列规定:

1 永久荷载的分项系数应符合下列规定:

1)当永久荷载效应对结构不利时,永久荷载分项系数应取1.3;

2)当永久荷载效应对结构有利时,正常情况下永久荷载分项系数应取1.0;结构的倾覆、滑移或漂浮验算,永久荷载分项系数应取0.9;抗浮验算时,地下水浮力荷载分项系数取1.0。

2 可变荷载的分项系数,应符合下列规定:

1)正常情况下可变荷载的分项系数应取1.5;

2)标准值大于4kN/m2的屋、楼面的活荷载,可变荷载的分项系数应取1.4;

3)设备中物料的可变荷载的分项系数应取1.5;

4)堆(储)料荷载的分项系数应取1.4;

5)静水压力荷载的分项系数应取1.3,动水压力荷载的分项系数应取1.4;

6)温度作用荷载的分项系数应取1.0;

7)安装检修荷载的分项系数应取1.4;

8)设备拉力荷载的分项系数应取1.4;

9)断绳荷载的分项系数应取1.0。

4.1.11 本标准未予明确的可变荷载的组合值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定取值。


4 荷载

4.1 荷载分类与组合

4.1.1 煤炭工业地面建筑结构上的荷载,可按下列要求分类:

1 结构自重、土压力、预应力、固定设备的自重、地基变形、焊接变形等永久荷载;

2 楼地面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、车辆荷载、风荷载、雪荷载、冰荷载、堆料荷载、设备安装检修荷载、设备运行产生的动荷载及设备中的物料荷载、管道荷载、水压力、设备拉力、温度作用等可变荷载;

3 火灾、爆炸力、撞击力、断绳等生产事故产生的偶然荷载;

4 地震作用。

4.1.2 煤炭工业地面建筑结构应根据使用期间和检修过程中可能同时出现的荷载作用,并按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行效应组合,同时应取各自最不利的效应组合进行设计。

4.1.3 煤炭工业地面建筑结构设计时,应根据持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况、地震设计状况等分别进行下列极限状态设计:

1 持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况、地震设计状况,均应进行承载能力极限状态设计;

2 持久设计状况,尚应进行正常使用极限状态设计;

3 短暂设计状况和地震设计状况,可根据需要进行正常使用极限状态设计;

4 偶然设计状况,可不进行正常使用极限状态设计。

4.1.4 进行承载能力极限状态设计时,应根据不同的设计状况分别采用基本组合、偶然组合或地震组合。

4.1.5 进行正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求分别采用标准组合、频遇组合或准永久组合。

4.1.6 煤炭工业地面建筑结构荷载效应组合除应符合本标准的规定外,尚应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011和《构筑物抗震设计规范》GB 5019l、《建筑地基基础设计规范》GB 50007和《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077的有关规定。

4.1.7 煤炭工业地面建筑结构的重要性系数应根据结构安全等级按表4.1.7的规定采用。

4.1.8 煤炭工业地面建筑结构的荷载调整系数应根据使用年限按表4.1.8的规定采用。

4.1.9 结构整体稳定、倾覆和滑移应分别按基本组合和偶然组合进行验算。

4.1.10 基本组合的荷载分项系数,应符合下列规定:

1 永久荷载的分项系数应符合下列规定:

1)当永久荷载效应对结构不利时,永久荷载分项系数应取1.3;

2)当永久荷载效应对结构有利时,正常情况下永久荷载分项系数应取1.0;结构的倾覆、滑移或漂浮验算,永久荷载分项系数应取0.9;抗浮验算时,地下水浮力荷载分项系数取1.0。

2 可变荷载的分项系数,应符合下列规定:

1)正常情况下可变荷载的分项系数应取1.5;

2)标准值大于4kN/m2的屋、楼面的活荷载,可变荷载的分项系数应取1.4;

3)设备中物料的可变荷载的分项系数应取1.5;

4)堆(储)料荷载的分项系数应取1.4;

5)静水压力荷载的分项系数应取1.3,动水压力荷载的分项系数应取1.4;

6)温度作用荷载的分项系数应取1.0;

7)安装检修荷载的分项系数应取1.4;

8)设备拉力荷载的分项系数应取1.4;

9)断绳荷载的分项系数应取1.0。

4.1.11 本标准未予明确的可变荷载的组合值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定取值。


4.2 永久荷载

4.2.1 自重荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定计算,当自重荷载对结构受力有利时,应按较轻的材料容重并扣除建筑面层进行验算。

4.2.2 当建筑围护材料的使用年限低于结构使用年限时,宜计入更换围护材料造成的荷载增加。

4.2.3 土压力应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定计算。


4.3 楼(地)面活荷载

4.3.1 煤炭工业地面建(构)筑物的一般楼面活荷载应按表4.3.1选用。

4.3.2 煤炭工业地面建(构)筑物的一般地面活荷载可按表4.3.2选用。

4.3.3 屋面局部有设备时,该部分均布活荷载取值应按同车间楼面活荷载采用,在此情况下可不另计屋面活荷载或雪荷载。

4.3.4 厂房内煤泥水管道直径大于或等于250mm时,介质管道直径大于或等于150mm时,应计算其荷载,其他可不计入。厂区中管道支架上的管道荷载应按实际情况计算。

4.3.5 各生产厂房进出车辆荷载应按实际情况计算。


4.4 吊车荷载

4.4.1 煤炭工业地面建筑中的吊车起重量及工作级别应由工艺提供。受煤坑的卸煤机、介质准备车间的吊车及煤泥沉淀池中的抓斗应为A4级,其余可取A1级~A3级。检修吊车的起重量应根据设备可拆卸零件的最大重量确定。

4.4.2 吊车荷载应根据吊车制造厂家提供的基本参数,并应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定计算。


4.5 风、雪荷载

4.5.1 一般煤炭工业地面建(构)筑物的风、雪荷载可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定计算。

4.5.2 位于山区的煤炭工业地面建(构)筑物,基本风压可根据当地年最大风速资料确定,基本雪压可根据当地年最大雪压或雪深资料,并应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定统计分析确定。

4.5.3 储煤场和栈桥风荷载体型系数(图4.5.3-1、图4.5.3-2)可按表4.5.3的规定选用。


4.6 堆料荷载

4.6.1 堆料荷载的计算应符合下列规定:

1 单位面积上的竖向压力荷载应按下式计算:

式中:γ——重力密度(kN/m3);

s——埋深(m)。

2 单位面积上的水平压力荷载应按下列公式计算:

式中:γ——重力密度(kN/m3);

φ——堆料内摩擦角(°)。

3 单位面积上的竖向摩擦力应按下式计算:

式中:μ——堆料与结构构件间的摩擦系数。

4 堆料自重应按下式计算:

式中:γ——重力密度(kN/m3);

V——堆料的体积(m3)。

4.6.2 煤、矸石、煤泥水、介质等物料的物理特性应根据试验分析确定,无资料时可按表4.6.2的规定选用。


5 地基基础

5.1 一般规定

5.1.1 煤炭工业建(构)筑物地基基础设计等级应按表5.1.1选用。

5.1.2 地基基础设计时采用的荷载效应组合应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。

5.1.3 煤炭工业地面建(构)筑物地基基础除满足本标准的规定外,尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。


5 地基基础

5.1 一般规定

5.1.1 煤炭工业建(构)筑物地基基础设计等级应按表5.1.1选用。

5.1.2 地基基础设计时采用的荷载效应组合应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。

5.1.3 煤炭工业地面建(构)筑物地基基础除满足本标准的规定外,尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。


5.2 地基计算

5.2.1 地基计算应符合下列规定:

1 建(构)筑物的地基承载力计算应符合本标准第5.2.5条的规定。

2 设计等级为甲级、乙级的建(构)筑物,均应按地基变形设计。

3 设计等级为丙级的建(构)筑物可不做变形验算,有下列情况之一时,仍应做变形验算:

1)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建(构)筑物;

2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生较大的不均匀沉降时;

3)软弱地基上的建(构)筑物存在偏心荷载时;

4)相邻建(构)筑物距离过近,可能发生倾斜,以及在原有基础旁接建新基础或在原有基础上加建新楼层时。

4 对经常受水平荷载作用的井架、挡土墙和挡煤墙等建(构)筑物,以及建造在斜坡上或边坡附近的建(构)筑物,应验算其稳定性。

5 当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮可能时,应进行抗浮验算。

5.2.2 煤炭工业主要地面建(构)筑物的地基变形允许值,应按表5.2.2选用。其他建(构)筑物的地基变形允许值应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。

5.2.3 活荷载较大且采用天然地基或浅层处理的复合地基的煤仓类构筑物或构筑物群,在投产使用初期应根据沉降情况,对其装煤量和加载速率进行合理调控。群仓、排仓等联为整体的多仓构筑物,尚应均匀分配各仓装载量。

5.2.4 当井筒采用冻结法施工时,井架、井塔或井口房等建(构)筑物基础,应计入人工冻土的冻融影响。

5.2.5 地基承载力计算应符合下列规定:

1 一般矿井地面建(构)筑物的地基承载力,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定。

2 对采用箱形基础或筏形基础的筒仓等大型建(构)筑物的地基承载力,尚可按下列公式计算:

式中:fa——修正后的地基承载力特征值(kPa);

k——安全系数,可取2~3;

fu——地基极限承载力(kPa);

ck——地基持力层代表性黏聚力标准值(kPa);

ψc、ψq、ψγ——地基承载力系数,根据地基持力层代表性内摩擦角标准值,按表5.2.5-1确定;

ξc、ξq、ξγ——基础形状系数,按表5.2.5-2确定;

b——基础(包括筏形基础和箱形基础)底面的宽度,当基础宽度大于8.0m时,取b=8.0m;

γ0、γ——分别为基底以上和基底组合持力层的土体平均重力密度(kN/m3);位于地下水位以下且不属于隔水层的土层取浮重力密度;当基底土层位于地下水位以下但属于隔水层时,γ可取天然重力密度;如基底以上的地下水与基底高程处的地下水之间有隔水层,基底以上土层在计算γ0时可取天然重力密度;

d——基础埋置深度(m),按本条第3款选取。

3 基础埋置深度,应按下列规定选取:

1)采用箱形或筏形基础时,应自室外天然地面起算;

2)在填方整平地区,可自填土地面起算;但若填方在上部结构施工后完成时,应自填方前的天然地面起算。

3)当建(构)筑周边附属建筑为超补偿基础时,宜分析和计入周边附属建筑基底压力低于土层自重压力的影响。


5.3 采空区

5.3.1 煤炭工业地面建(构)筑物不宜建在采空区,无法避开时,应进行专门的采空区岩土工程勘察。应遵循现行国家标准《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044,对采空区场地的稳定性及建筑适宜性做出评价,对采空区建(构)筑物地基的稳定性进行分析,并应依据现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180对采空区建设场地提出工程处理措施。

5.3.2 采空区建(构)筑物地基应进行抗变形设计,地基变形计算应包括采空区引起的地表残余变形和附加荷载产生的正常地基沉降变形。

5.3.3 采空区的地基处理方法应根据上部结构对地基处理的要求、采煤方法、顶板垮落类型、地表变形特征、地区经验及环境保护等综合确定。处理方法应符合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180的有关规定。在实际工程中,可针对采空区的具体情况,采用下列一种或几种治理方法:

1 挖方地段的浅采空区宜采用剥挖回填法、强夯法、堆载预压法等方法;

2 煤层开采后顶板尚未垮落的采空区,可采用砌筑法、穿/跨越法等非注浆方法;

3 煤层开采规模较小、开采深度小于30m的采空区,可采用桩基穿越法;

4 煤层开采规模较大、开采深度(埋深)小于250m的采空区、塌陷及采动离层区,宜采用全充填注浆方法;埋深大于250m的采空区,宜根据其开采特征、水文地质、工程地质条件及其对工程的危害程度等因素,采用局部充填或全充填注浆方法。

5.3.4 采空区地面建(构)筑物的地基土应符合下列规定:

1 地基主要受力层的地层岩性应较均匀,当存在土岩组合地层时,应按褥垫法要求进行地基处理;

2 地表变形相对稳定的沉陷地段需回填处理时,应符合压实填土的要求。

5.3.5 采空区的建(构)筑物设计的建筑、结构措施,应符合下列规定:

1 建(构)筑物长轴宜平行于地表下沉等值线,避开地表裂缝、塌陷坑、台阶等分布地段。

2 建筑物体型应力求简单、对称,平面形状宜采用矩形,立面应避免高低起伏,必要时可采用变形缝分开。

3 砌体结构、框架结构变形缝间结构单元的长高比宜小于2,变形缝间结构单元长度不宜超过36m,变形缝应与建(构)筑物的纵向中心线垂直,且竖向贯通。

4 对于砌体结构、框架结构建(构)筑物,变形缝宽度w应按下式计算,且不应小于100mm。

式中:w——变形缝宽度(mm);

Hb——变形缝两侧较低建筑体由基础底面至屋脊的建(构)筑物高度(m);

Rk——预计的地表曲率半径绝对值(km);

ε′——预计的地表水平变形绝对值(mm/m);

L1、L2——变形缝两侧的结构单元长度(m)。

5 单层建筑物宜选用静定结构体系,并宜采用轻质高强屋面材料;多层建筑物宜增强建筑物整体刚度,使之与采空区和建筑物附加荷载引起的地基变形相协调。

6 在采空区地表非连续变形区内,基础宜设置水平滑动层,同一单体应位于同一高程上,框架柱间应设置斜撑。

7 楼板和屋顶不应采用易产生横向推力的拱形结构。

8 室内地坪宜采用在砂垫层上铺设砖、预制混凝土块或钢丝网混凝土板等。

9 砌体结构建筑物应采用钢筋混凝土基础,每层应设置圈梁和构造柱;墙体转角、丁字和十字连接处应沿高度增设拉结钢筋,门窗洞口上、下应增设拉结钢筋;不得采用砖拱过梁。

10 砌体结构承重墙体纵、横方向宜对称布置,内墙宜贯通,并宜减小横墙间距。

11 地下管网管接头处应设置柔性接头或补偿器,并应增设附加阀门、建立环形管网、修筑管沟等保护措施;环境和气候条件允许时,宜采用地面管网。

5.3.6 采动边坡对矿井及选煤厂建(构)筑物造成安全危害或存在安全隐患时,应首先对采动边坡进行治理。


5.4 山区地基

5.4.1 煤炭工业地面建(构)筑物不得建在崩塌、滑坡、泥石流、岩溶土洞、地裂缝及断裂等不良地质作用发育的不稳定地段。

5.4.2 土岩组合地基上的煤炭工业地面建筑,地基主要压缩层范围内下卧基岩表面坡度大于10%时,地基基础的设计应符合下列规定:

1 符合表5.4.2的建(构)筑物地基可不做变形验算。

2 不符合表5.4.2的建(构)筑物地基应进行变形验算;当地基变形计算值超过允许值时,可采用调整基础宽度、埋置深度或褥垫层等方法处理。

3 褥垫层可采用中砂、粗砂、土夹石或与地基持力层压缩性质基本接近的材料,也可选用性质稳定、颗粒坚固以及级配较好的矸石渣单独或掺入适量的人工胶结材料混合使用;褥垫层厚度宜取300mm~500mm,褥垫层夯实后的厚度与虚铺厚度的比值可按下列数值进行设计:

1)中砂、粗砂取0.87±0.05;

2)碎石含量为20%~30%的土夹石取0.70±0.05;

3)粒径区间20mm~50mm的矸石含量占30%的矸石渣取0.70±0.05。

4 褥垫层宜做成有侧限的平底槽形。

5.4.3 压实填土应符合下列规定:

1 地基基础设计等级为甲级、乙级的矿井地面建(构)筑物不宜采用压实填土作为地基持力层;

2 利用压实填土作为其他矿井地面建(构)筑物的地基持力层时,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定;

3 粉土、粉质黏土为土料的压实填土地基,其质量除应采用压实系数控制外,尚可采用静力触探测试值进行控制;

4 压实填土层的比贯入阻力不应小于3MPa;基础平面范围内两个静探孔单孔比贯入阻力厚度加权平均值的比值不大于表5.4.3所列的数值时,应为均匀压实填土地基;

5 土的比贯入阻力厚度加权平均值Psm可按下式计算:

式中:Psi——每层土的比贯入阻力;

hi——按Psi变化的分层厚度。

5.4.4 软质岩屑地基设计宜符合下列规定:

1 地基承载力宜采用浸湿条件载荷试验确定;

2 软质岩屑地基的湿陷程度评价方法与分级标准可按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定确定;

3 湿陷性软质岩屑地基宜采用现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑标准》GB 50025中规定的地基处理、防水和结构等防护措施;

4 未经处理的软质岩屑不宜作为地基基础设计等级为甲级与乙级的建(构)筑物地基持力层。


5.5 软弱地基

5.5.1 建在软弱地基上的煤炭工业地面建(构)筑物,设计时应计入上部结构和地基的共同作用。上部结构措施、基础类型与相应的地基处理方法,应综合建筑体型、荷载情况、结构类型和岩土工程条件确定。

5.5.2 煤炭工业地面建(构)筑物符合下列条件之一时应进行地基处理:

1 天然地基承载力或变形不能满足工程要求;

2 地基有暗沟、暗河、池塘、陷穴、土洞或溶洞等;

3 地震区存在可液化土层的地基,不能满足抗液化要求。

5.5.3 同一建(构)筑物地基宜采用一种地基处理方法;当有困难时,也可采用两种或两种以上的组合型复合地基方法综合处理。

5.5.4 位于软弱地基上的储煤场构筑物,应计算大面积煤堆荷载引起地基的不均匀沉降及对上部结构的影响,并应采取相应的地基处理措施。

5.5.5 处理浅层软弱或不良地层可采用换土垫层法、加筋垫层、复合地基或桩基等方法。当软弱或不良地层较厚,无法全部处理时,下卧土层应满足承载力与变形要求。

5.5.6 垫层的压实标准可按表5.5.6选用。

5.5.7 当地基存在排水因素作用时,宜采用排水垫层;湿陷性土和遇水软化的地基应采用防水垫层;当地下水有腐蚀性时,宜采用耐腐蚀材质垫层;当存在地下水流速较大的因素时,垫层材料应有抵抗潜蚀和冲刷的能力。

5.5.8 地基基础设计等级为甲级、乙级的建(构)筑物,垫层的承载力特征值等设计指标应通过载荷试验确定。

5.5.9 加筋垫层中的筋带应具有抗拉强度高、表面摩阻力大且受拉延伸变形率小的性能,用作筋带的土工合成材料可选用土工带、土工格栅等。

土工带的抗拉强度应大于或等于120MPa,断裂延伸率宜为2%~3%,似摩擦系数大于等于0.5时,在无试验资料条件下可取填土内摩擦角正切值的0.6倍~0.7倍。

5.5.10 加筋垫层的厚度应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定,并应符合下式规定:

式中:pz——垫层底面处的附加压力值(kPa);

pcz——垫层底面处的附加自重压力值(kPa);

faz——垫层底面处的经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。

5.5.11 垫层底面处的附加压力值可按下列公式计算:

条形基础:

矩形基础:

式中:b——矩形基础或条形基础底面的宽度(m);

l——矩形基础底面的长度(m);

p——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值(kPa);

pc——基础底面处土的自重压力值(kPa);

z——基础底面下垫层的厚度(m);

θ——垫层的压力扩散角,宜通过试验确定;当无试验资料时,加筋砂石垫层可取36°~38°,加筋灰土垫层可取32°~34°;当基础底面下垫层的厚度与矩形基础或条形基础的宽度之比小于0.25时,θ值不变。

5.5.12 加筋垫层的厚度不宜超过2.5m,垫层宽度每边超出基础宽度不应小于垫层厚度的0.85倍。

5.5.13 加筋垫层中土工筋带布置应符合下列规定:

1 加筋带层应采用双向网格编织敷设,并应符合下列规定:

1)首层筋带距垫层顶面的距离(首层距)宜取垫层厚度的0.25倍~0.33倍;

2)多层筋带的层间距宜为200mm~500mm;

3)多层筋带的层数不宜多于3层;

4)中间层筋带的中心距离宜取250mm~500mm,筋带宽度与筋带间水平距离之比宜取12%~17%,且不宜大于20%;

5)垫层边缘处,筋带应反包回折压入垫层,回折长度不应小于1m且不应小于垫层厚度;反包回折的端部应先设置土工编织袋,然后再回折;

6)土工筋带的连接宜采用搭接法,搭接长度不应小于1m。

2 垫层材料应按设计承载力要求选用粗砂、砾砂、圆砾、卵石、碎石或级配砂卵(碎)石或灰土,砂石垫层的压实系数应符合本标准第5.5.6条的规定。

5.5.14 加筋垫层铺设应符合下列规定:

1 高灵敏度软弱土层,宜在基底先铺一层土工编织袋;袋内装砂石,其材质、规格、密实度应与垫层要求相同;编织袋上应用中、粗砂填缝补平,并应用振动板振实;

2 在软土上宜先铺砂石垫层,再覆盖筋带;砂石垫层厚度在陆上施工时不应小于200mm,水下施工时不应小于500mm;筋带上覆盖土层厚度不应小于200mm;

3 铺设土工筋带时,应平顺、拉紧、铺平,应避免长时间暴晒或暴露,并应将筋带即时定位或压重。

5.5.15 建在复杂软弱岩土上的煤炭工业地面建(构)筑物,当采用浅地基处理且不能满足上部结构荷载和变形限值要求,或经技术和经济比较更合理时,可采用桩基础。桩基础可采用混凝土预制桩和混凝土灌注桩低桩承台基础。

5.5.16 桩端全断面进入持力层的深度应符合下列规定:

1 黏性土、粉土不宜小于桩径或桩短边长度的2倍,砂土不宜小于桩径或桩短边长度的1.5倍,碎石类土不宜小于桩径或边宽的1倍;

2 当存在强度相对较低的下卧土层时,桩端下硬持力层厚度不宜小于桩径或桩短边长度的4倍。

5.5.17 当采用挤土桩时,应采取减小成桩产生的挤土效应对邻近桩、建(构)筑物、地下管线的不利影响的措施。

5.5.18 采用桩端后注浆灌注桩的单桩极限承载力应通过静荷载试验确定。当符合本标准附录D中柔性胶腔式桩端后注浆技术工法的条件时,后注浆单桩极限承载力标准值可按下式计算:

式中:qsik——常规工法灌注桩单桩极限侧阻力标准值(kPa);

qpk——极限端阻力标准值(kPa);

u——桩身周长(m);

li——桩周第i层土的厚度(m);

βsi——第i层土侧阻力增强系数,可按表5.5.18取值,对桩端以上8.0m~10.0m的桩侧阻力应进行增加修正;对于非增强影响范围,可取1;

βp——端阻力增强系数,可按表5.5.18取值。


5.6 湿陷性黄土地基

5.6.1 建在湿陷性黄土地区的煤炭工业地面建(构)筑物,应根据建设场地湿陷性黄土的特点、工程地基浸湿可能性的大小和在使用期间建筑结构对不均匀沉降限制的严格程度,采取以地基处理措施为主、防水措施和结构措施并重的综合措施。

5.6.2 根据地基受水浸湿的可能性大小和浸湿后产生的后果以及使用上对不均匀沉降限制的严格程度,湿陷性黄土地区煤炭工业地面主要建(构)筑物可按表5.6.2做重要性分类。

5.6.3 建在自重湿陷性黄土场地上的甲类建(构)筑物,应采取消除基础下土层全部湿陷量的处理措施。

在湿陷性黄土层很厚的场地上,乙、丙类建(构)筑物当消除地基的全部湿陷量或穿透全部湿陷性黄土层确有困难时,应按现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑标准》GB 50025的有关规定同时采取“结构措施”和“严格防水措施”,并应符合下列规定:

1 应采取整片处理措施,处理范围应大于建(构)筑物底层平面的面积,其超出外墙基础外缘的宽度,每边不宜小于处理土层厚度的1/2,且不应小于2m,对非自重湿陷性黄土地基,超出基础外缘的宽度大于4m时可采用4m;对自重湿陷性黄土地基,超出基础外缘的宽度大于5m时可采用5m;在湿陷土层下限深度大于20m的大厚度湿陷性黄土场地。对大厚度湿陷性黄土地基,超出基础外缘的宽度大于6m时可采用6m;

2 整片处理的厚度,在非自重湿陷性黄土场地不应小于4m;在自重湿陷性黄土场地不应小于6m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量对乙类建筑不宜大于150mm,对丙类建筑不宜大于200mm。

5.6.4 建在湿陷性黄土地基上的主要设备基础,应采用与建(构)筑物一致的地基处理措施。

5.6.5 对自重湿陷性或中~强湿陷性的非自重湿陷性黄土边坡,应对边坡和坡脚浸水的可能性及浸水后的稳定性进行分析。


5.7 基础

5.7.1 煤炭工业地面建(构)筑物的基础型式应根据上部结构型式、荷载大小、地基承载力和变形特性等因素确定。

5.7.2 基础设计应考虑相邻建(构)筑物的影响。新建建(构)筑物基础埋深不宜大于原有建(构)筑物基础。当基础埋深大于原有建(构)筑物基础埋深时,两基础间应保持一定净距,距离应根据原有建(构)筑物荷载大小、基础形式和土质情况确定。当上述要求不能满足时,应采取相应的工程措施。

5.7.3 基础的埋置深度应结合建(构)筑物功能、工程地质和水文地质条件确定,并应符合下列规定:

1 在满足地基承载力、地基稳定和变形要求的前提下,基础宜浅埋,除岩石地基外,深度不宜小于0.5m;

2 基础宜埋置在地下水位以上;当必需埋在地下水位以下时,应采取地基土在施工时不受扰动的措施;

3 基础宜埋置在冻胀土以下;在冻胀土地基中的建筑构件,应采取防冻害措施;

4 当基础埋置在易风化的岩层上,施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。

5.7.4 同一建(构)筑物不宜埋置在不同的土层上,同一建(构)筑物不宜采用两种以上基础形式。

5.7.5 地基基础设计时,荷载效应的最不利组合及其相应的抗力值应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定采用。

5.7.6 当地下水埋藏较浅时,地下室箱体结构应按基本组合进行抗浮验算。对抗浮力有利的永久荷载分项系数应取0.9;抗浮验算中的地下水浮力荷载分项系数应取1.0。

5.7.7 当抗浮措施采用抗拔构件时,抗拔构件的强度验算应采用安全系数法确定抗拔承载力特征值,安全系数应取2.0。

5.7.8 承受水平力较大的基础除应按本节的规定进行计算外,尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。

5.7.9 承受水平力较大的基础,其底面边缘的最小压力值宜大于0,当底面边缘的最小压力值小于0时,可采取偏心基础、锚杆基础或桩基础。

5.7.10 承受水平力较大的浅基础应按下列规定进行稳定性验算:

1 抗滑移稳定性应按下式验算:

式中:Fk——按荷载效应基本组合计算的上部结构传至基础顶面的竖向力(kN),基本组合分项系数均为1.0;

Gk——基础自重和基础上的土重标准值(kN);

μ——基础底面与地基土体间的摩擦系数,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定;

Vk——按荷载效应基本组合计算的上部结构传至基础顶面的水平力(kN),基本组合分项系数均为1.0。

2 抗倾覆稳定性应按下式验算:

式中:x1——Fk合力作用点与基础边缘的水平距离(m);

x2——Gk合力作用点与基础边缘的水平距离(m);

y——水平力作用点距基底的距离(m)。

5.7.11 当需要提高基础(或承台)的抗滑能力时,可采取下列构造措施:

1 设置刚性地坪,基础周围的回填土分层夯实;

2 基础底面下换土,换土厚度不应小于500mm;

3 加大基础埋置深度或增设基底抗剪键;

4 设置基础连系梁。

5.7.12 当采用锚杆基础时,锚杆的受拉承载力应符合下式规定:

式中:N——锚杆所承受的拉力设计值(kN)(图5.7.12);

Rk——锚杆抗拔承载力特征值,宜由现场试验测定。

5.7.13 锚杆杆体的截面面积应按下式确定:

式中:As——锚杆杆体的截面面积;

k——锚杆的抗拉安全系数,可取2.0;

fk——钢筋、钢绞线的抗拉强度标准值(kPa)。

5.7.14 锚杆与基础的连接应满足钢筋或钢绞线的锚固和构造要求。

5.7.15 锚杆基础下为较完整的中、微风化岩石时,锚杆基础应与基岩连成整体,基础嵌入基岩的深度不应小于500mm。

5.7.16 地下水、土对基础结构有腐蚀性时,应根据腐蚀等级采取相应的防腐蚀措施。

5.7.17 符合下列条件之一的煤炭工业建(构)筑物在施工期间应进行沉降观测:

1 复杂的软弱地基条件下的建(构)筑物;

2 按规定需进行地基变形计算的建(构)筑物;

3 经过地基处理的建(构)筑物。

对于重要的或对沉降有严格要求的建(构)筑物,在使用过程中应继续进行沉降观测。


6 提升系统建(构)筑物

6.1 结构布置

6.1.1 井口房宜采用钢筋混凝土框(排)架结构或钢结构。

6.1.2 井口房不应与井架、井颈联结。

6.1.3 容量较大的箕斗受煤仓宜与井口房脱开。

6.1.4 井口房的柱距应根据热风道、安全出口、管井位置、井架基础等因素综合确定。

6.1.5 主斜井强力带式输送机驱动装置与头部设备支承结构应采用钢筋混凝土结构,并宜与主体结构脱开。带式输送机驱动装置及头部设备应布置在梁上或钢筋混凝土墙上,带式输送机的拉力方向应与梁或墙的纵轴方向一致。

6.1.6 井颈设计应符合下列规定:

1 井颈结构宜与井壁分别形成独立的结构受力单元;

2 井颈宜采用素混凝土结构或钢筋混凝土结构;

3 井颈埋深应满足风道、防火门、安全出口及井架底框梁等布置的要求;

4 钢筋混凝土壁座型式可选用直角单锥形或直角双锥形(图6.1.6)。

6.1.7 单绳缠绕式提升机房可采用单层排(框)架结构或门式刚架结构,多绳摩擦式提升机房宜采用两层钢筋混凝土框(排)架结构。提升机基础与楼层应设缝分开。

6.1.8 提升机房屋面结构宜采用钢屋架、网架等轻型屋面结构。屋面跨度不大于15m时,也可采用钢筋混凝土结构。

6.1.9 提升机房基础与井架基础宜取同一埋置深度且应避免相碰;当不能满足时,应计入相邻基础引起的地基附加应力和变形的影响。

6.1.10 提升机基础与主体结构基础宜分开设置。

6.1.11 单绳缠绕式提升机基础可采用素混凝土基础,多绳摩擦式提升机基础宜采用钢筋混凝土基础。

6.1.12 提升机基础下为较完整的中、微风化岩石时,宜采用岩石锚杆基础。提升机基础嵌入岩石的深度不宜小于500mm。

6.1.13 提升机基础的重心宜与钢丝绳合力作用点的平面投影位置接近。


6 提升系统建(构)筑物

6.1 结构布置

6.1.1 井口房宜采用钢筋混凝土框(排)架结构或钢结构。

6.1.2 井口房不应与井架、井颈联结。

6.1.3 容量较大的箕斗受煤仓宜与井口房脱开。

6.1.4 井口房的柱距应根据热风道、安全出口、管井位置、井架基础等因素综合确定。

6.1.5 主斜井强力带式输送机驱动装置与头部设备支承结构应采用钢筋混凝土结构,并宜与主体结构脱开。带式输送机驱动装置及头部设备应布置在梁上或钢筋混凝土墙上,带式输送机的拉力方向应与梁或墙的纵轴方向一致。

6.1.6 井颈设计应符合下列规定:

1 井颈结构宜与井壁分别形成独立的结构受力单元;

2 井颈宜采用素混凝土结构或钢筋混凝土结构;

3 井颈埋深应满足风道、防火门、安全出口及井架底框梁等布置的要求;

4 钢筋混凝土壁座型式可选用直角单锥形或直角双锥形(图6.1.6)。

6.1.7 单绳缠绕式提升机房可采用单层排(框)架结构或门式刚架结构,多绳摩擦式提升机房宜采用两层钢筋混凝土框(排)架结构。提升机基础与楼层应设缝分开。

6.1.8 提升机房屋面结构宜采用钢屋架、网架等轻型屋面结构。屋面跨度不大于15m时,也可采用钢筋混凝土结构。

6.1.9 提升机房基础与井架基础宜取同一埋置深度且应避免相碰;当不能满足时,应计入相邻基础引起的地基附加应力和变形的影响。

6.1.10 提升机基础与主体结构基础宜分开设置。

6.1.11 单绳缠绕式提升机基础可采用素混凝土基础,多绳摩擦式提升机基础宜采用钢筋混凝土基础。

6.1.12 提升机基础下为较完整的中、微风化岩石时,宜采用岩石锚杆基础。提升机基础嵌入岩石的深度不宜小于500mm。

6.1.13 提升机基础的重心宜与钢丝绳合力作用点的平面投影位置接近。


6.2 结构计算

6.2.1 井颈结构计算时,应根据井筒施工方法确定受力状态。荷载计算时除应计算井塔、套架、设备等直接荷载作用外,尚应计入车场荷载、地面堆载、地下水和相邻建(构)筑物基础所产生的附加水平荷载。附加水平荷载可按现行国家标准《煤矿立井井筒及硐室设计规范》GB 50384的有关规定计算。

6.2.2 当井颈壁上开设洞口且洞口短边尺寸不小于1m时,应设置洞口加强边框,边框长度不小于2倍井颈厚度。井颈环向内力可按支承在洞口边框上的开口圆环计算。

6.2.3 位于地下水位以下的混凝土井颈应进行裂缝宽度验算,其最大裂缝宽度不得大于0.2mm。

6.2.4 钢筋混凝土壁座计算应符合下列规定:

1 壁座底面压力可按环型钢筋混凝土墙下条形基础计算;

2 壁座应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定进行受弯和受剪承载力计算。

6.2.5 主斜井强力带式输送机驱动装置及头部设备支承结构应按工作荷载基本组合进行倾覆和滑移稳定验算,基本组合分项系数均为1.0。倾覆稳定安全系数不应小于1.6,滑移稳定安全系数不应小于1.3。

6.2.6 提升机房采用框架、框(排)架结构时,宜按空间结构体系分析。提升机基础孔洞周边的楼板,应按弹性楼板参与结构整体分析,并应计算开洞对其周边柱计算长度的影响。

6.2.7 提升机钢丝绳荷载应符合下列规定:

1 正常工作时提升机钢丝绳荷载标准值Qk,应按下列公式计算:

箕斗或罐笼上提时:

箕斗下放时:

罐笼下放时:

式中:Smax——提升钢丝绳的最大静张力;

Smin——提升钢丝绳的最小静张力;

a——提升加速度(m/s2),由工艺提供;

g——重力加速度(m/s2);

fμ——运行阻力系数,可取0.1。

2 断绳时提升机钢丝绳荷载标准值可按下列原则确定:

1)对于单绳提升,其中一根钢丝绳取断绳荷载标准值,另一根取正常工作荷载的2倍;

2)对于多绳提升,其中一侧取所有钢丝绳的断绳荷载标准值,另一侧取所有钢丝绳断绳荷载标准值的0.33倍。

6.2.8 当提升机基础采用大块式基础时,可按构造配筋;采用墙式或柱承式基础时,除应满足构造要求外,其配筋尚应按承载力计算确定。

6.2.9 提升机基础中的螺栓孔宜采用预埋钢管,并应验算螺栓垫板处混凝土的局部受压承载力。局部压力应按断绳荷载作用下的螺栓拉力设计值确定。

6.2.10 提升机前的型钢抗剪键截面应按断绳荷载作用下的水平力计算确定。型钢埋入基础的长度应满足混凝土局部受压承载力的要求。

6.2.11 提升机墓础的基底压力应按正常工作条件下荷载效应标准组合进行计算,且基底合力的偏心距不应大于基础宽度的1/6。

6.2.12 提升机基础抗滑移稳定性应按下式验算(图6.2.12):

式中:kc——滑移稳定安全系数,按本标准表6.2.14选用;

Gk——基础自重和基础上的土重;

Gk2——设备自重;

Rv——提升机正常工作或断绳时,钢绳通过提升机滚筒作用在主轴上的合力的竖向分力;

Rh——提升机正常工作或断绳时,钢绳通过提升机滚筒作用在主轴上的合力的水平分力;

μ——基础底与地基土体间的摩擦系数,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定。

6.2.13 提升机基础抗倾覆稳定性应按下式验算:

式中:k0——倾覆稳定安全系数,按本标准表6.2.14选用;

x1一一Gk合力作用点与基础边缘的水平距离;

x2——Gk2合力作用点与基础边缘的水平距离;

xf——Rv作用点与基础边缘的水平距离;

y——Rh作用点与基础边缘的竖向距离。

6.2.14 提升机基础滑移、倾覆稳定安全系数应按表6.2.14选用。

6.2.15 当提升机基础抗滑移、抗倾覆稳定系数不满足本标准表6.2.14的要求时,可采取加大基础自重,设置锚杆、锚桩、抗剪键和抗滑板等技术措施。


6.3 构造要求

6.3.1 井颈应符合下列构造规定:

1 混凝土强度等级不宜低于C30,且不应低于井筒的混凝土强度等级;

2 井颈壁厚应按计算确定,其最小厚度不得小于300mm;

3 普通凿井法施工的井颈结构在井口标高下应设置环梁,环梁高度可取4倍井颈壁厚,环梁厚度不应小于2倍的井颈壁厚且不小于600mm;

4 冻结法施工的井颈结构在井口标高下应设置环梁,环梁高度可取4倍井颈壁厚,环梁厚度同井颈壁厚,环梁范围内应采用加强与临时井颈的连接构造措施,连接短筋直径不应小于12mm,间距不应大于600mm。

6.3.2 立架支承梁的支承长度不宜小于400mm,立架支承梁支座处应进行局部受压验算。

6.3.3 井颈壁上开设的洞口宽度和高度均小于2m时,应按下列规定在洞口四周配置附加构造钢筋:

1 洞口每边附加钢筋截面面积不应小于被洞口切断的钢筋截面面积的0.6倍,且不小于四根直径为18mm的钢筋;

2 洞口四角处各配置三根直径不小于16mm的斜向钢筋。

6.3.4 井颈壁上洞口尺寸不小于2m时,洞口的四周应设置钢筋混凝土边框,边框应按封闭刚架计算。

6.3.5 井颈与井壁间的施工缝构造应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的有关规定。

6.3.6 提升机房出绳孔周边宜设置钢筋混凝土边框。

6.3.7 提升机基础的混凝土强度等级不应低于C30。

6.3.8 提升机基础宜沿四周和顶、底部配置钢筋网,钢筋直径应为10mm~14mm,钢筋间距应为200mm~300mm。

6.3.9 提升机基础四周填土应及时回填并分层夯实,填土压实系数不应小于0.95。

6.3.10 设备基础地脚螺栓的设置应符合下列规定:

1 预留孔的孔底面下的混凝土净厚度不应小于150mm,预埋地脚螺栓底面下的混凝土净厚度不应小于100mm;

2 地脚螺栓轴线距基础边缘不应小于螺栓直径的4倍,预留孔边距基础边不应小于150mm;当不能满足要求时,应采取加强措施。

6.3.11 设备底座下应设置厚度不小于50mm的二次灌浆层,灌浆层应采用微膨胀混凝土或无收缩灌浆料并浇筑密实。微膨胀混凝土强度等级应比设备基础的混凝土强度等级提高一级。


7 运输系统建(构)筑物

7.1 结构布置

7.1.1 输送机栈桥应根据工业场地地形、场地布置、地震烈度、使用功能、跨度及高度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构或砌体结构。地道宜采用素混凝土结构或钢筋混凝土结构,半地下通廊或埋深较浅的地道也可采用砌体结构,有抗震设防要求或有地下水时宜采用钢筋混凝土箱形结构。

7.1.2 栈桥支承结构宜采用钢筋混凝土结构。当跨间结构采用钢结构时,支承结构可选用钢结构或钢筋混凝土结构。

7.1.3 栈桥应根据跨间结构型式的不同、下部支承结构类型的不同,划分成若干独立单元。相邻单元间可设置变形缝或采用简支栈桥连接。当栈桥地基差异较大时,应根据不同地基情况划分单元。

7.1.4 每一结构单元应形成独立的结构受力体系。在同一受力区段内,不宜全部采用单列柱支承,宜结合拉紧装置设置四柱框架支承。

7.1.5 输送机栈桥的支承结构不宜埋入煤中,当无法避开时,宜采用圆形截面,且应计入煤堆的侧压力;埋入煤中的支承结构不宜采用钢结构。

7.1.6 栈桥跨间结构采用钢筋混凝土结构和砌体结构时,楼板宜采用现浇钢筋混凝土结构,屋面和墙面宜采用轻钢结构。

7.1.7 栈桥跨间结构采用钢桁架时,钢桁架可采用型钢板节点体系或钢管空心球体系,屋面和墙面应采用轻质材料围护,楼板可采用预制混凝土板、压型钢板组合楼盖或花纹钢板。

7.1.8 钢桁架高度可取跨度的1/12~1/8,并应满足工艺检修要求。桁架节间尺寸可取2.0m~3.0m,桁架节间尺寸应与桁架高度协调,斜腹杆与桁架上下弦的夹角可取30°~60°。

7.1.9 钢桁架栈桥应在端部和支座位置设置封闭刚架。

7.1.10 钢桁架上下弦支撑桁架的分格应分别与承重桁架的上下弦分格相同。

7.1.11 转载站结构选型应符合下列规定:

1 全地下转载站宜采用钢筋混凝土箱型结构;

2 半地下转载站的地下部分室内地面高于最高地下水位500mm时,侧壁可采用素混凝土或毛石混凝土结构,地面可采用素混凝土;在其他条件下,侧壁和底板应采用现浇的钢筋混凝土结构;半地下转载站的地上部分仅为一层时可采用砌体结构;

3 转载站为两层及以上时,宜采用钢筋混凝土或钢框架结构;

4 转载站中的缓冲仓宜采用柱承式或筒承式,缓冲仓外形宜简单、规则,质量和刚度分布宜均匀对称。

7.1.12 带式输送机机头和机尾的设备基础应布置在梁上,带式输送机的拉力方向宜与梁的纵轴方向一致。

7.1.13 支承在转载站上的栈桥或其他结构宜采用简支方式与其连接。

7.1.14 转载站中的矩形缓冲仓宜采用浅仓结构。柱承式结构的柱应伸至仓顶。


7 运输系统建(构)筑物

7.1 结构布置

7.1.1 输送机栈桥应根据工业场地地形、场地布置、地震烈度、使用功能、跨度及高度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构或砌体结构。地道宜采用素混凝土结构或钢筋混凝土结构,半地下通廊或埋深较浅的地道也可采用砌体结构,有抗震设防要求或有地下水时宜采用钢筋混凝土箱形结构。

7.1.2 栈桥支承结构宜采用钢筋混凝土结构。当跨间结构采用钢结构时,支承结构可选用钢结构或钢筋混凝土结构。

7.1.3 栈桥应根据跨间结构型式的不同、下部支承结构类型的不同,划分成若干独立单元。相邻单元间可设置变形缝或采用简支栈桥连接。当栈桥地基差异较大时,应根据不同地基情况划分单元。

7.1.4 每一结构单元应形成独立的结构受力体系。在同一受力区段内,不宜全部采用单列柱支承,宜结合拉紧装置设置四柱框架支承。

7.1.5 输送机栈桥的支承结构不宜埋入煤中,当无法避开时,宜采用圆形截面,且应计入煤堆的侧压力;埋入煤中的支承结构不宜采用钢结构。

7.1.6 栈桥跨间结构采用钢筋混凝土结构和砌体结构时,楼板宜采用现浇钢筋混凝土结构,屋面和墙面宜采用轻钢结构。

7.1.7 栈桥跨间结构采用钢桁架时,钢桁架可采用型钢板节点体系或钢管空心球体系,屋面和墙面应采用轻质材料围护,楼板可采用预制混凝土板、压型钢板组合楼盖或花纹钢板。

7.1.8 钢桁架高度可取跨度的1/12~1/8,并应满足工艺检修要求。桁架节间尺寸可取2.0m~3.0m,桁架节间尺寸应与桁架高度协调,斜腹杆与桁架上下弦的夹角可取30°~60°。

7.1.9 钢桁架栈桥应在端部和支座位置设置封闭刚架。

7.1.10 钢桁架上下弦支撑桁架的分格应分别与承重桁架的上下弦分格相同。

7.1.11 转载站结构选型应符合下列规定:

1 全地下转载站宜采用钢筋混凝土箱型结构;

2 半地下转载站的地下部分室内地面高于最高地下水位500mm时,侧壁可采用素混凝土或毛石混凝土结构,地面可采用素混凝土;在其他条件下,侧壁和底板应采用现浇的钢筋混凝土结构;半地下转载站的地上部分仅为一层时可采用砌体结构;

3 转载站为两层及以上时,宜采用钢筋混凝土或钢框架结构;

4 转载站中的缓冲仓宜采用柱承式或筒承式,缓冲仓外形宜简单、规则,质量和刚度分布宜均匀对称。

7.1.12 带式输送机机头和机尾的设备基础应布置在梁上,带式输送机的拉力方向宜与梁的纵轴方向一致。

7.1.13 支承在转载站上的栈桥或其他结构宜采用简支方式与其连接。

7.1.14 转载站中的矩形缓冲仓宜采用浅仓结构。柱承式结构的柱应伸至仓顶。


7.2 结构计算

7.2.1 栈桥跨间结构宜与下部支承结构整体分析。

7.2.2 栈桥结构应进行纵、横向水平地震作用计算。在抗震设防烈度为8度和9度,且栈桥跨度大于24m或采用长悬臂结构时,尚应进行竖向地震作用计算。

7.2.3 采用砌体结构支承时,栈桥纵向墙体应落地支承,端部应采用横墙封闭,中部应根据抗震设防烈度适当增设抗震横墙。栈桥楼、屋面应采用现浇钢筋混凝土结构,栈桥结构可按砌体房屋设计。

7.2.4 当跨间结构采用钢筋混凝土结构并采用钢筋混凝土柱支承时,宜采用纵横向框架结构。纵向可采用单层框架结构,横向可采用多层框架结构。

7.2.5 当跨间结构选用钢桁架结构并采用钢筋混凝土柱支承时,钢桁架宜采用简支型式,下部单排钢筋混凝土柱沿栈桥纵向宜按悬臂柱设计,横向应按有侧移框架设计。当采用连续桁架型式时,纵向可按排架体系设计,横向应按有侧移框架体系设计。

7.2.6 当跨间结构采用钢桁架结构和钢柱支承时,其计算模型可与钢筋混凝土柱相同。当柱采用H型钢截面时,应注意H型钢的布置方向,采用单列柱支承时,应保证沿栈桥纵向柱脚形成刚接,并应避免采用摇摆柱,支承结构横向宜加斜撑形成桁架体系。

7.2.7 采用连续结构的栈桥,应计算活荷载不利布置时的荷载效应。

7.2.8 当栈桥采用连续结构时,支承结构的横向刚度宜接近。与两端建筑相连时,中部支承体系的横向刚度尚应与两端建筑的水平刚度相协调。

7.2.9 当支承结构埋在煤堆中时,应计入煤堆对支承结构的附加作用,附加作用可按下列方法计算:

1 柱承受煤侧向压力范围可按下列公式计算:

1)当柱宽度(直径)不大于1m时,作用在每一柱上的煤压力计算宽度可按下式计算:

式中:bs——煤压力计算宽度(m);

b——柱的宽度或直径(m);

n——每行(列)柱数,n≥2。

2)当柱宽度(直径)大于1m时,作用在每一柱上的煤压力计算宽度可按下式计算:

式中:bs——煤压力计算宽度(m);

b——柱的宽度或直径(m);

n——每行(列)柱数,n≥2。

2 横梁承受煤竖直压力可按下列公式计算:

1)横梁顶部承受的煤垂直压力Pvn可按梯形楔体计算:

式中:sn——第n层梁顶的埋深(m);

sn+1——第n+1层梁顶的埋深(m);

b——梁宽(m);

γ——堆料重力密度;

φ——堆料内摩擦角。

2)楔体与垂线的夹角可按下式计算:

式中:α——楔体与垂线的夹角。

3)横梁侧面承受煤的竖直摩擦力可按下式计算:

式中:sn——第n层梁顶的埋深(m);

μ——堆料与结构构件间的摩擦系数;

k——堆料侧压力系数;

hn——第n层梁的高度(m)。

3 横梁单侧煤的侧向压力可按下式计算:

式中:sn——第n层梁顶的埋深(m);

hn——第n层梁的高度(m)。

4 煤堆对支承结构的附加作用,应按可能出现的煤堆分布工况计算。

7.2.10 埋入煤堆中的钢筋混凝土支承结构,除应进行承载力、刚度和抗震计算外,尚应进行煤压作用下构件的裂缝宽度验算,最大裂缝宽度不得大于0.2mm。

7.2.11 跨间结构采用钢桁架时,上下弦支撑可按支承于封闭刚架处的桁架计算,栈桥悬挑端的封闭刚架不应作为支点。上下弦支撑计算时,可不计交叉斜杆中受压斜杆的作用。

7.2.12 承重桁架按平面桁架计算时,上下弦杆的内力应与上下弦支撑的弦杆内力组合后再用于杆件设计。

7.2.13 支座处的封闭刚架应具有足够的刚度和承载力。封闭刚架应能承受上下弦支撑传来的水平荷载和承重桁架传来的垂直荷载。

7.2.14 斜桁架下端支座可采用固定铰支座,上端和中部支座可采用滑动铰支座,支座应保证足够的承载力和刚度。

7.2.15 栈桥的下弦横梁可采用方钢管或H型钢,横梁除应承受下弦支撑传来的轴向力外,尚应承受楼板作用下的弯矩和剪力。

7.2.16 当钢桁架采用钢管空心球体系时,空心球节点在轴力、弯矩作用下的承载力可分别按下列公式计算。

1 单项荷载作用下圆钢管空心球节点的承载力,应按下列公式计算:

1)轴向拉力作用下:

式中:Nt——轴向拉力设计值(N);

Ntu——轴向拉力作用下空心球节点的受拉承载力设计值(N);

t——空心球壁厚(mm);

b——钢管外径(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηt——受拉空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηt=1.0,加肋ηt=1.1。

2)轴向压力作用下:

式中:Nc——轴向压力设计值(N);

Ncu——轴向压力作用下空心球节点的受压承载力设计值(N);

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——钢管外径(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηc——受压空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηc=1.0,加肋ηc=1.4。

3)弯矩作用下:

式中:M——弯矩设计值(N·mm);

Mu——弯矩作用下空心球节点的受弯承载力设计值(N·mm);

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——钢管外径(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηm——受弯空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηm=1.0,加肋ηm=1.5。

2 单项荷载作用下方钢管空心球节点的承载力,应按下列公式计算:

1)轴向拉力作用下:

式中:Nt——轴向拉力设计值(N);

Ntu——轴向拉力作用下空心球节点的受压承载力设计值(N);

t——空心球壁厚(mm);

b——方钢管边长(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηt——受拉空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηt=1.0,加肋ηt=1.1。

2)轴向压力作用下:

式中:Nc——轴向压力设计值(N);

Ncu——轴向压力作用下空心球节点的受压承载力设计值(N);

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——方钢管边长(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηc——受压空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηc=1.0,加肋ηc=1.4。

3)弯矩作用下:

式中:M——弯矩设计值(N·mm);

Mu——弯矩作用下空心球节点的受弯承载力设计值(N·mm):

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——方钢管边长(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηm——受弯空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηm=1.0,加肋ηm=1.5。

3 单项荷载作用下H型钢空心球节点的承载力,应按下列公式计算:

1)轴向拉力作用下:

式中:Nt——轴向拉力设计值(N);

Ntu——轴向拉力作用下空心球节点的受拉承载力设计值(N);

t——空心球壁厚(mm);

h——H型钢高度(mm);

b——H型钢翼缘宽度(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2);

ηt——受拉空心球加劲肋承载力提高系数,不加肋ηt=1.0,加肋ηt=1.1。

2)轴向压力作用下:

式中:Nc——轴向压力设计值(N);

Ncu——轴向压力作用下空心球节点的受压承载力设计值(N);

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——H型钢截面宽度(mm);

h——H型钢截面高度(mm);

tw——H型钢腹板厚度(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2)。

3)弯矩作用下:

式中:M——弯矩设计值(N·mm);

Mu——弯矩作用下空心球节点的受弯承载力设计值(N·mm);

D——空心球的外径(mm);

t——空心球壁厚(mm);

b——H型钢截面宽度(mm);

h——H型钢截面高度(mm);

tw——H型钢腹板厚度(mm);

f——钢材强度设计值(N/mm2)。

4 轴力与弯矩共同作用下空心球节点的承载力,应按下列公式计算:

1)轴向拉力与弯矩共同作用下:

式中:Nt——轴向拉力设计值(N);

Ntu——轴向拉力作用下空心球节点的受拉承载力设计值(N);

M——弯矩设计值(N·mm);

Mu——弯矩作用下空心球节点的受弯承载力设计值(N·mm)。

2)轴向压力与弯矩共同作用下:

式中:Nc——轴向压力设计值(N);

Ncu——轴向压力作用下空心球节点的受压承载力设计值(N);

M——弯矩设计值(N·mm);

Mu——弯矩作用下空心球节点的受弯承载力设计值(N·mm)。

5 当采用焊接空心球节点承受弯矩时,宜在内部加肋板。

6 当空心球节点的空心球壁厚和圆钢管壁厚满足下列公式时,可不计算空心球的受拉承载力:

1)空心球有肋时:

2)空心球无肋时:

7.2.17 钢筋混凝土结构的地道可按封闭刚架计算。采用混凝土结构或砌体结构的地道可按排架结构计算。

7.2.18 储煤场返煤地道应计入堆料荷载对侧壁及顶板的附加压力。

7.2.19 当地基为不均匀地基或贮料荷载不均匀时,返煤地道沿纵向可按箱形截面弹性地基梁计算。

7.2.20 转载站结构分析时,除应计算自身恒载、活载、风载等常规荷载外,尚应计入相邻结构传来的荷载及带式输送机水平拉力的作用。

7.2.21 作用于转载站缓冲仓竖壁上的荷载应按漏斗的重心分配。当为群仓时,尚应按空仓、满仓的荷载效应组合计算。

7.2.22 带缓冲仓的转载站,宜按空间结构体系分析,也可按下列规定计算:

1 当仓壁全跨布置时,竖壁的线刚度计算应计入斜壁有效宽度的影响;

2 每个斜壁的有效宽度可取仓壁跨度的1/6,且不应大于斜壁厚度的6倍。

7.2.23 缓冲仓的仓壁计算和构造措施尚应符合现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077的有关规定。


7.3 构造要求

7.3.1 埋入煤中的栈桥支承结构宜采用可靠的防护措施,并应采取防止推煤机碰撞的措施。

7.3.2 栈桥采用砌体结构时,楼(屋)面宜采用现浇或预制钢筋混凝土结构。输送机栈桥承重侧墙楼(屋)面处应设现浇钢筋混凝土圈梁,预制楼(屋)面板与圈梁间应有可靠连接,墙体内应按要求设置钢筋混凝土构造柱。6度、7度、8度、9度构造柱间距分别不应大于8m、6m、5m、4m。

7.3.3 栈桥跨间承重结构采用混凝土大梁时,应符合下列规定:

1 宜将大梁上翻并应考虑梁的整体稳定性;

2 钢筋混凝土大梁悬臂端箍筋应通长加密;

3 铰支在建(构)筑物上的大梁端部预埋钢板厚度不应小于16mm,且应加强锚固。

7.3.4 钢桁架支座应采取避免整体掉落的措施。

7.3.5 栈桥钢桁架采用的焊接空心球应符合下列规定:

1 空心球外径与壁厚的比值宜取25~45,空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜取1.5~2.0,空心球外径与连接钢管外径之比宜取2.4~3.0,空心球壁厚不宜小于4mm;

2 钢管构件与空心球连接时,钢管应开坡口;在钢管与空心球之间应留有一定缝隙予以焊透,并应实现焊缝与钢管等强的要求,未焊透的焊缝应按角焊缝计算;

3 钢管内壁加套管作为单向焊接坡口的垫板时,坡口角度、间隙及焊缝外形应符合图7.3.5-1的规定;

4 钢管内壁不用套管时,管端的坡口角度、间隙及焊缝外形应符合图7.3.5-2的规定;

5 当钢管壁厚小于或等于4mm时,角焊缝的焊脚尺寸应小于或等于钢管壁厚的1.5倍;当钢管壁厚大于4mm时,角焊缝的焊脚尺寸应小于或等于钢管壁厚的1.2倍。

7.3.6 焊接空心球球面上相邻杆件钢管间的净距不宜小于10mm;当节点汇交杆件较多时,部分杆件可相贯连接,但应符合下列规定:

1 汇交杆件的轴线应通过球体中心线;

2 相贯连接的两杆中,截面积大的主杆件应全截面焊在球上(当两杆截面相等时,取拉杆为主杆件),另一杆件则坡口焊在主杆上,但应保证3/4截面焊在球上;如果汇交杆件受力较大,可用加劲肋板补足削弱的面积。

7.3.7 当空心球外径不小于300mm且杆件内力较大时,可在内力较大杆件的轴线平面内设加劲肋,环肋的厚度不应小于球壁的厚度。


8 储煤系统建(构)筑物

8.1 结构布置

8.1.1 翻车机房结构布置及选型应符合下列规定:

1 地上部分宜采用钢筋混凝土排架、框排架结构或门式刚架结构;

2 地下部分宜采用钢筋混凝土箱形结构;

3 屋面结构的选型应按翻车机的安装方式确定;

4 排架与箱体(筒体)可自成结构体系,亦可在箱体(筒体)上端采取相应的结构支承排架,结构型式应结合岩土工程条件经技术经济比较后确定。

8.1.2 受煤坑建筑结构布置及选型应符合下列规定:

1 受煤坑屋盖净空高度应满足铁路建筑限界或自卸车卸煤高度的要求;当设有螺旋卸煤机时,卸煤机提起后的最低高度应满足铁路建筑限界的要求;

2 受煤坑的地上部分宜采用钢筋混凝土排架、框排架结构或轻钢门式刚架结构;地下部分宜采用带浅仓(漏斗)的钢筋混凝土箱形结构。

8.1.3 储煤场可按工艺分为落煤筒式储煤场、栈桥式储煤场和堆取料机储煤场。

8.1.4 落煤筒式储煤场结构布置与选型,应符合下列规定:

1 落煤筒应采用钢筋混凝土结构,筒上开设的卸煤孔除应满足工艺要求外,尚应符合下列规定:

1)卸煤口沿落煤筒高度方向在直径两端成90°交错均匀布置;

2)同一列卸煤孔的净距不宜小于仓体周长的1/2,且上下层卸煤孔的净距不应小于洞口高度的1.5倍;

3)每一卸料口的圆心角不宜大于40°,且卸料口宽度不宜小于1.0m。

2 仓下受煤漏斗应采用钢筋混凝土结构。

3 返煤地道及受煤坑应采用钢筋混凝土结构。

8.1.5 栈桥式储煤场的配煤栈桥支承结构基础不宜与返煤地道重叠。当重叠时,配煤栈桥支承结构的柱距可与地道同宽,且基础应与地道整体浇筑,栈桥基础和地道整体浇筑部分与地道间宜设置沉降缝。配煤栈桥的跨间结构不宜选用带下撑的钢桁架。

8.1.6 堆取料机储煤场的堆取料机基础,根据不同的地质条件可采用钢筋混凝土或素混凝土条形基础。

8.1.7 封闭式储煤场的围护结构,可采用平板网架、网壳或门式刚架等结构型式,并应符合下列规定:

1 圆形储煤场可采用混凝土柱或混凝土挡煤墙支承的球面网壳结构;

2 矩形储煤场可采用门式刚架结构及混凝土柱或混凝土挡煤墙支承的轻型屋盖结构;跨度大于36m时,宜采用钢拱架、网架或网壳结构;

3 储煤场屋盖也可采用铝合金空间网格结构、张弦结构体系以及弦支穹顶结构体系等型式;

4 储煤场的屋面和墙体围护材料应采用轻质材料。

8.1.8 煤仓的平面布置和结构选型应根据工艺、地形、工程地质和施工等条件,经技术经济比较后确定。

8.1.9 煤仓的平面形状宜采用圆形。圆形群仓应采用仓壁和筒壁外圆相切的连接方式,平面布置宜采用矩形或三角形。直径大于或等于18m的圆形煤仓,宜采用独立布置的型式。

8.1.10 当圆形煤仓的直径小于或等于12m时,宜采用2m的倍数;大于12m时,宜采用3m的倍数。

8.1.11 抗震设防烈度6度和7度时及直径大于或等于12m的圆形煤仓,仓顶上不宜布置大型振动设备。抗震设防烈度8度和9度时,其仓顶均不应布置大型振动设备。

8.1.12 跨铁路专用线且列车限速5km/h的煤仓,其仓下洞口或柱子的内边缘距铁道中心线的距离不得小于2m,其他尺寸应符合现行国家标准《标准轨距铁路建筑限界》GB 146.2中“建限-2”的规定,且仓下应设置躲避空间。

8.1.13 直径大于或等于24m的深仓仓壁,宜采用预应力或部分预应力混凝土结构。


8 储煤系统建(构)筑物

8.1 结构布置

8.1.1 翻车机房结构布置及选型应符合下列规定:

1 地上部分宜采用钢筋混凝土排架、框排架结构或门式刚架结构;

2 地下部分宜采用钢筋混凝土箱形结构;

3 屋面结构的选型应按翻车机的安装方式确定;

4 排架与箱体(筒体)可自成结构体系,亦可在箱体(筒体)上端采取相应的结构支承排架,结构型式应结合岩土工程条件经技术经济比较后确定。

8.1.2 受煤坑建筑结构布置及选型应符合下列规定:

1 受煤坑屋盖净空高度应满足铁路建筑限界或自卸车卸煤高度的要求;当设有螺旋卸煤机时,卸煤机提起后的最低高度应满足铁路建筑限界的要求;

2 受煤坑的地上部分宜采用钢筋混凝土排架、框排架结构或轻钢门式刚架结构;地下部分宜采用带浅仓(漏斗)的钢筋混凝土箱形结构。

8.1.3 储煤场可按工艺分为落煤筒式储煤场、栈桥式储煤场和堆取料机储煤场。

8.1.4 落煤筒式储煤场结构布置与选型,应符合下列规定:

1 落煤筒应采用钢筋混凝土结构,筒上开设的卸煤孔除应满足工艺要求外,尚应符合下列规定:

1)卸煤口沿落煤筒高度方向在直径两端成90°交错均匀布置;

2)同一列卸煤孔的净距不宜小于仓体周长的1/2,且上下层卸煤孔的净距不应小于洞口高度的1.5倍;

3)每一卸料口的圆心角不宜大于40°,且卸料口宽度不宜小于1.0m。

2 仓下受煤漏斗应采用钢筋混凝土结构。

3 返煤地道及受煤坑应采用钢筋混凝土结构。

8.1.5 栈桥式储煤场的配煤栈桥支承结构基础不宜与返煤地道重叠。当重叠时,配煤栈桥支承结构的柱距可与地道同宽,且基础应与地道整体浇筑,栈桥基础和地道整体浇筑部分与地道间宜设置沉降缝。配煤栈桥的跨间结构不宜选用带下撑的钢桁架。

8.1.6 堆取料机储煤场的堆取料机基础,根据不同的地质条件可采用钢筋混凝土或素混凝土条形基础。

8.1.7 封闭式储煤场的围护结构,可采用平板网架、网壳或门式刚架等结构型式,并应符合下列规定:

1 圆形储煤场可采用混凝土柱或混凝土挡煤墙支承的球面网壳结构;

2 矩形储煤场可采用门式刚架结构及混凝土柱或混凝土挡煤墙支承的轻型屋盖结构;跨度大于36m时,宜采用钢拱架、网架或网壳结构;

3 储煤场屋盖也可采用铝合金空间网格结构、张弦结构体系以及弦支穹顶结构体系等型式;

4 储煤场的屋面和墙体围护材料应采用轻质材料。

8.1.8 煤仓的平面布置和结构选型应根据工艺、地形、工程地质和施工等条件,经技术经济比较后确定。

8.1.9 煤仓的平面形状宜采用圆形。圆形群仓应采用仓壁和筒壁外圆相切的连接方式,平面布置宜采用矩形或三角形。直径大于或等于18m的圆形煤仓,宜采用独立布置的型式。

8.1.10 当圆形煤仓的直径小于或等于12m时,宜采用2m的倍数;大于12m时,宜采用3m的倍数。

8.1.11 抗震设防烈度6度和7度时及直径大于或等于12m的圆形煤仓,仓顶上不宜布置大型振动设备。抗震设防烈度8度和9度时,其仓顶均不应布置大型振动设备。

8.1.12 跨铁路专用线且列车限速5km/h的煤仓,其仓下洞口或柱子的内边缘距铁道中心线的距离不得小于2m,其他尺寸应符合现行国家标准《标准轨距铁路建筑限界》GB 146.2中“建限-2”的规定,且仓下应设置躲避空间。

8.1.13 直径大于或等于24m的深仓仓壁,宜采用预应力或部分预应力混凝土结构。


8.2 结构计算

8.2.1 翻车机房车道板(梁)及受煤坑车道梁的活荷载应按现行行业标准《铁路桥涵设计规范》TB 10002的“中-活载”标准荷载及与其有关的荷载系数进行计算。

8.2.2 翻车机房、受煤坑及储煤场的地下结构应计入土压力、地下水压力及浮力,并与活荷载和结构自重进行最不利组合。

8.2.3 在水平力作用下,翻车机房、受煤坑及储煤场地下结构的各层楼、底板可作为侧墙的水平支点。

8.2.4 堆取料机钢筋混凝土条形基础沿纵向宜按弹性地基梁计算,基础梁可不做疲劳验算。

堆取料机荷载的动力系数可取1.1,其准永久值系数可取0.6。

8.2.5 落煤筒筒内储料所产生的侧压力、竖向压力及摩擦力应按现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077中有关深仓的规定计算;筒壁外堆料所产生的侧压力应按主动土压力公式计算;筒壁外侧所产生的摩擦力可按下式计算:

式中:Pf——筒壁外侧所产生的摩擦力;

Ph——筒壁外堆料所产生的侧压力,应按现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077中的规定取用,重力密度取自然堆积密度应按本标准第4.6.2条的规定选用;

δ——堆料对落煤筒外壁的摩擦角。

8.2.6 落煤筒的筒体结构和基础应按下列工况计算:

1 筒内满载,外部料堆完整,结构自重,楼面及屋面活荷载,输送机栈桥的永久荷载、可变荷载、胶带拉力,筒身外露部分及相连接的输送机栈桥的风荷载或地震作用;

2 筒内满载,除60°角的扇形面积外,料堆其他部分完整,其他与第1款相同;

3 筒内满载,外无堆料,沿落煤筒全高作用的风荷载或地震作用,其他与第1款相同;

4 筒内卸空,外部料堆完整,其他与第1款相同。

8.2.7 本标准第8.2.6条的四种工况中,除楼、屋面活荷载(包括落煤筒及输送机栈桥)的荷载组合值系数应取0.7外,其他可变荷载组合值系数均应取1.0。

8.2.8 落煤筒抗震计算应符合下列规定:

1 落煤筒应进行水平地震作用和作用效应计算,地震影响系数应按现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191规定的抗震计算水准B确定。

2 落煤筒水平地震作用和作用效应可采用底部剪力法计算,其水平地震影响系数应按现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191中的有关规定计算。

3 计算落煤筒自振周期及地震作用时,落煤筒内储料荷载可取用满筒储料荷载标准值的80%。

4 作用于落煤筒的堆料压力标准值可按下列公式计算:

式中:Ea——煤顶以下h处堆料压力标准值;

h——煤顶至计算截面的高度;

Ka——煤堆地震或非地震侧压力系数;

η——落煤筒外壁与垂线夹角(°),逆时针为正值,顺时针为负值;

β——煤堆表面的倾斜角;

φ——堆料内摩擦角,动压力计算时取φ-θ;

δ——堆料对落煤筒外壁的摩擦角,动压力计算时取δ+θ;

γ——堆料重力密度,动压力计算时取γ/cosθ;

θ——地震角,当基本地震烈度为7度、8度、9度时,θ值分别取1°30′、3°、6°。

5 落煤筒水平地震作用标准值效应应按下式确定:

式中:SEK一一水平地震作用标准值效应;

SEK1、SEK2——分别为筒身第一、二振型的水平地震作用标准值效应;

ξ——地震效应折减系数,取0.5。

6 落煤筒筒身截面抗震强度验算时,地震作用效应和其他荷载效应的基本组合可按下列公式计算:

式中:S——筒身内力组合设计值(包括弯矩、剪力、轴向力的设计值);

γG——重力荷载分项系数,按本标准第4.1.10条采用;

γEh——水平地震作用分项系数,取1.3;

γS——堆料动压力分项系数取1.3;

γRE——承载力抗震调整系数,取0.85;

CG、CEh、CS——分别为重力荷载、水平地震作用及堆料动压力的作用效应系数;

GE——重力荷载代表值,除储料按本条第3款计算外,其他可变荷载的组合值系数按现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191中有关规定采用;

EhK——水平地震作用标准值,按现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191中有关规定计算;

FSK——堆料动压力标准值,按本条第4款计算;

ψS——堆料动压力组合系数,取1.0;

R——落煤筒筒身截面承载力设计值。

8.2.9 落煤筒基础底面在荷载基本组合作用下,基底不应出现零应力区;在地震组合作用下,可出现零应力区,但零应力区的面积不应大于底面全面积的1/4。

8.2.10 落煤筒筒壁最大裂缝宽度不应大于0.2mm。

8.2.11 落煤筒整体的倾覆验算应按本标准第4.1.10条进行计算,对抗倾覆有利的永久荷载的分项系数应取0.85。

8.2.12 受堆料荷载影响的构筑物、地道及挡墙应计入料堆附加荷载的影响。外围护结构利用中心筒支承时,应计算其对中心筒的影响。

8.2.13 料堆中支架构件所承受的堆料压力,应按梯形楔体计算,并应考虑堆料压力来自任何可能的方向。

8.2.14 储煤场的围护结构应计算场内堆煤对结构的不利影响。当采用网架、网壳等空间结构体系时,应采取消除、限制堆煤引起的地基不均匀沉降的措施。

8.2.15 煤仓的荷载分类及荷载效应组合应符合现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077的有关规定。

8.2.16 筒仓结构按承载能力极限状态设计时,所有结构构件均应进行承载力计算。对薄壁构件的水平、竖向及其安全控制部位的承载力使用软件计算时,应按筒仓结构的受力特性进行复核分析,确认其合理性、可靠性后方可作为工程设计的依据。

8.2.17 煤仓结构按正常使用极限状态设计时,仓壁、仓底的最大裂缝宽度允许值应符合下列规定:

1 对于干旱少雨、年降水量少于蒸发量、相对湿度小于10%的地区,且贮料的含水量小于10%时,筒仓最大裂缝宽度wmax的允许值应为0.3mm;

2 其他条件时,筒仓最大裂缝宽度wmax的允许值应为0.2mm;

3 对于受人为或自然侵蚀性物质严重影响的筒仓,应按不出现裂缝的构件计算。

8.2.18 抗震设防地区的煤仓应进行抗震验算。当圆形煤仓仓壁与仓底整体连接时,仓壁、仓底可不进行抗震验算。仓下支承结构为柱支承时,可按单质点结构体系简化计算,筒壁支承的煤仓仓上建筑地震作用增大系数宜取4.0。


8.3 构造要求

8.3.1 有地下水时,翻车机房、受煤坑及储煤场的地下结构外壁及底板应采用防水混凝土,其设计抗渗等级应符合表8.3.1的规定。

8.3.2 堆取料机基础为素混凝土刚性基础时,混凝土强度等级不宜低于C20,并应在基础受拉区配置构造钢筋。

8.3.3 堆取料机基础顶面宽度应满足轨道联结要求,并不宜小于500mm;预埋螺栓轴线距基础边缘不应小于螺栓直径的4倍,预留孔边距基础边缘不应小于150mm。

8.3.4 落煤筒的混凝土强度等级不应低于C30;筒壁最小厚度不应小于160mm;筒壁钢筋应内外双层配置,保护层厚度不应小于30mm;在筒体下端地面以上3m~5m范围内,外侧应增加25mm厚的附加保护层。

8.3.5 落煤筒筒壁水平配筋总的最小配筋率应为0.3%,筒壁竖向配筋总的最小配筋率应为0.4%。钢筋直径不宜小于10mm,且不宜大于25mm;最大钢筋间距不宜大于200mm,也不宜小于70mm。

8.3.6 落煤筒卸料口处的附加钢筋应按下列规定配置:

1 洞口上下每边附加的水平钢筋面积不应小于被洞口切断的水平钢筋面积的0.6倍;洞口左右每侧附加的竖向钢筋面积不应小于被洞口切断的竖向钢筋面积的0.5倍;

2 洞口附加钢筋的配置范围:水平钢筋应为筒壁厚度的1.0倍~1.5倍,竖向钢筋应为筒壁厚度的1.0倍;配置在洞口边的第一排钢筋数量不应少于3根;

3 附加筋锚固长度:水平钢筋自洞边伸入长度不应小于50倍钢筋直径,也不应小于洞口高度;竖向钢筋自洞边伸入长度不应小于35倍钢筋直径;

4 在洞口四角处的筒壁内外层各配置一根直径不小于16mm的斜向钢筋,其锚固长度两边应各为40倍钢筋直径;

5 被切断的筒壁竖向及水平钢筋应在洞口处弯折后相互搭接,搭接长度不应小于35倍钢筋直径,或在洞口另加U型封口钢筋,其直径与间距同筒壁钢筋。

8.3.7 卸料口应预埋封闭钢框,钢框用不小于10mm厚耐磨钢板焊成,顶部及底部应预弯曲,其曲率与筒壁一致。钢框宜用直径不小于12mm且间距不宜大于300mm的U型锚筋锚入筒壁,不得用封闭钢框与附加钢筋相互代替。

8.3.8 落煤筒抗震构造措施应符合下列规定:

1 筒壁的厚度:抗震设防烈度为6度和7度时不宜小于180mm,8度和9度时不宜小于200mm;

2 筒壁应采用双层双向配筋,水平钢筋的总配筋率不应小于0.3%,竖向钢筋的总配筋率不应小于0.4%;内外层钢筋间应设置拉结筋,其直径不宜小于6mm,抗震设防烈度为6度和7度时间距不宜大于600mm,8度和9度时间距不宜大于400mm。

8.3.9 煤仓的仓壁和筒壁的混凝土强度等级不应低于C30,仓壁内侧受力钢筋的保护层不应小于30mm。应严格控制混凝土的水灰比,并采取措施增强混凝土的密实性,冬季施工时不得掺加氯化物。

8.3.10 受煤漏斗及落煤筒内壁应采取耐磨、抗冲击措施。

8.3.11 地道侧壁顶部支承受煤坑漏斗壁处宜设暗梁,暗梁高度不宜小于500mm;暗梁纵向钢筋的总配筋率不宜小于1.2%;箍筋直径不宜小于8mm,其间距不宜大于200mm。

8.3.12 受煤坑、地道长度超过30m时应设伸缩缝,当有可靠设计经验或进行温度计算时可适当放宽。


9 洗选系统建(构)筑物

9.1 结构布置

9.1.1 选煤厂厂房的结构类型和结构体系,应根据工程特点、施工条件经技术比较后确定,并应符合下列规定:

1 厂房结构宜采用钢筋混凝土结构或钢结构,也可采用型钢混凝土组合结构或钢管混凝土结构;

2 厂房的结构体系宜采用框架结构、框排架结构或排架结构。

9.1.2 结构布置应加强厂房的横向刚度,并应使结构受力明确,荷载传递路径简捷。

9.1.3 在地震设防地区,选煤厂厂房布置除应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定外,尚宜符合下列规定:

1 厂房体型宜简单、规则、整齐,避免高低错落,凹进凸出,相邻层间高度不宜相差过大,不宜错层布置;

2 在同一结构单元内宜采用统一的柱网尺寸,框架中不宜出现短柱,各层框架梁宜贯通;凸出屋面部分结构宜与厂房主体结构相同;

3 在满足工艺要求的条件下,应减少缓冲仓、循环水箱、清水箱的容积;缓冲仓可采用钢结构,水箱壁不宜与框架整体相连;

4 设备平台不宜与框架柱或排架柱相连。

9.1.4 振动设备布置宜符合下列规定:

1 垂直振动为主的设备宜布置在梁的支座和柱子附近;

2 水平振动为主的设备宜布置在梁的跨中部位,并应使扰力沿梁的轴线方向作用;

3 跳汰机的水平振动频率应控制在厂房结构的自振频率以下;

4 厂房中布置有振动筛、跳汰机或摇床时,宜使其扰力方向与承重结构水平刚度较大的方向一致。

9.1.5 压滤机、过滤机、振动筛等大型设备跨越柱网轴线布置时,设备下的支承梁应贯通布置。

9.1.6 厂房内的破碎机、离心脱水机和大型振动筛的支承结构应有足够的刚度,支承梁除应满足承载力、变形等要求外,尚应满足垂直振动的要求。颚式破碎机应采用独立的支承结构。钢结构厂房内布置有卧式离心脱水机时,应在其支承结构的相关部位增设垂直、水平支撑结构。

9.1.7 主厂房内捞坑或角锥池的支承方式应符合下列规定:

1 当工艺布置允许时,应将其与主体结构脱开,支承在独立基础上;

2 当不具备独立支承条件时,可将其吊挂于主体结构的梁上;

3 不应将两种支承方式混合使用。

9.1.8 采用花纹钢板或钢格板楼面的钢结构厂房,除花纹钢板或钢格板楼面应与楼面钢梁可靠连接外,尚应增设楼面水平支撑。对7度及以上的抗震设防区或布置有振动设备的楼面,宜采用钢筋混凝土现浇楼盖。当楼面开孔较大时,应增设楼面水平支撑。

9.1.9 干燥车间加热炉体结构与厂房主体结构应脱开,支承炉体的受力构件应进行耐热设计。


9 洗选系统建(构)筑物

9.1 结构布置

9.1.1 选煤厂厂房的结构类型和结构体系,应根据工程特点、施工条件经技术比较后确定,并应符合下列规定:

1 厂房结构宜采用钢筋混凝土结构或钢结构,也可采用型钢混凝土组合结构或钢管混凝土结构;

2 厂房的结构体系宜采用框架结构、框排架结构或排架结构。

9.1.2 结构布置应加强厂房的横向刚度,并应使结构受力明确,荷载传递路径简捷。

9.1.3 在地震设防地区,选煤厂厂房布置除应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定外,尚宜符合下列规定:

1 厂房体型宜简单、规则、整齐,避免高低错落,凹进凸出,相邻层间高度不宜相差过大,不宜错层布置;

2 在同一结构单元内宜采用统一的柱网尺寸,框架中不宜出现短柱,各层框架梁宜贯通;凸出屋面部分结构宜与厂房主体结构相同;

3 在满足工艺要求的条件下,应减少缓冲仓、循环水箱、清水箱的容积;缓冲仓可采用钢结构,水箱壁不宜与框架整体相连;

4 设备平台不宜与框架柱或排架柱相连。

9.1.4 振动设备布置宜符合下列规定:

1 垂直振动为主的设备宜布置在梁的支座和柱子附近;

2 水平振动为主的设备宜布置在梁的跨中部位,并应使扰力沿梁的轴线方向作用;

3 跳汰机的水平振动频率应控制在厂房结构的自振频率以下;

4 厂房中布置有振动筛、跳汰机或摇床时,宜使其扰力方向与承重结构水平刚度较大的方向一致。

9.1.5 压滤机、过滤机、振动筛等大型设备跨越柱网轴线布置时,设备下的支承梁应贯通布置。

9.1.6 厂房内的破碎机、离心脱水机和大型振动筛的支承结构应有足够的刚度,支承梁除应满足承载力、变形等要求外,尚应满足垂直振动的要求。颚式破碎机应采用独立的支承结构。钢结构厂房内布置有卧式离心脱水机时,应在其支承结构的相关部位增设垂直、水平支撑结构。

9.1.7 主厂房内捞坑或角锥池的支承方式应符合下列规定:

1 当工艺布置允许时,应将其与主体结构脱开,支承在独立基础上;

2 当不具备独立支承条件时,可将其吊挂于主体结构的梁上;

3 不应将两种支承方式混合使用。

9.1.8 采用花纹钢板或钢格板楼面的钢结构厂房,除花纹钢板或钢格板楼面应与楼面钢梁可靠连接外,尚应增设楼面水平支撑。对7度及以上的抗震设防区或布置有振动设备的楼面,宜采用钢筋混凝土现浇楼盖。当楼面开孔较大时,应增设楼面水平支撑。

9.1.9 干燥车间加热炉体结构与厂房主体结构应脱开,支承炉体的受力构件应进行耐热设计。


9.2 结构计算

9.2.1 厂房结构进行内力和位移计算时,所选用的结构分析模型以及分析时采用的简化处理和计算假定,应符合结构的实际工作情况。

9.2.2 厂房结构的内力与位移,应按弹性方法计算。结构宜采用空间结构分析程序进行计算分析。结构分析所采用的计算程序应经鉴定和验证,其技术条件应符合本标准和有关标准的要求。对计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。

9.2.3 厂房结构构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,按使用工况满足承载力、稳定、变形、抗裂等要求。对直接承载大型动力设备的构件,应进行动力计算和抗疲劳验算。

9.2.4 结构的永久荷载与可变荷载应分别计算。在重型设备区域内楼面均布活荷载在计算中应予扣除;在设备等效均布活荷载小于4kN/m2的小型设备区域,可按楼面活荷载计算,不再计入设备荷载。

9.2.5 由设备产生的跨间水平荷载,可按设备中线至相邻两轴线距离的反比分配到框架上。

9.2.6 厂房内的缓冲仓、矸石仓、捞坑、角锥池及水池等与框架结构整体相连时,梁柱的线刚度应计入仓(池)壁刚度的影响。

9.2.7 当厂房的长度超过现行规范、标准允许的伸缩缝最大间距时,结构应进行温度作用计算。如有充分依据和可靠措施,伸缩缝最大间距可适当增大。

9.2.8 进行振动计算的结构构件.应以静内力和动内力的不同组合验算其承载力和变形。

9.2.9 作用在梁上用于设备检修的荷载或吊环荷载,在柱与基础计算中可不计入;在次梁和主梁计算中,提升场地、检修场地的荷载,应按安装或检修场地的楼面活荷载取值,柱与基础计算时可按相应厂房的楼面活荷载取值。

9.2.10 提升孔周围的梁,应按本层最大起重量作用在梁上产生的弯矩、剪力影响线的最大值进行计算,但框架计算时可不计入。

9.2.11 对于体型不规则的框排架结构,应计及扭转、位移对结构产生的不利影响。


9.3 构造要求

9.3.1 厂房结构材料的选取应符合下列规定:

1 钢筋混凝土结构厂房承重结构的混凝土强度等级不宜低于C25;

2 钢结构厂房的钢材牌号及质量等级不应低于Q235B;对焊接结构所用钢材,尚应具有碳含量(或碳当量)的合格保证;对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件所用钢材,尚应具有常温冲击韧性合格保证。

9.3.2 冬期施工的厂房承重结构的混凝土中,不得采用氯盐或含氯盐的复合早强剂作为防冻、早强的掺合料。

9.3.3 在寒冷和严寒地区,厂房地梁位于季节性冻土层时应采取防冻胀构造措施。

9.3.4 厂房内隔墙、填充墙应按有关要求设置拉结钢筋与梁、柱等构件柔性连接。

9.3.5 厂房内的楼梯不得支承在填充墙上。

9.3.6 在严寒地区,车间的外露或局部外露的缓冲仓应采取防冻保温措施。

9.3.7 动力设备作用下的现浇钢筋混凝土楼板宜采用连续式配筋。钢-混凝土组合楼盖的梁板之间应有可靠的连接。

9.3.8 受腐蚀介质侵蚀的厂房,应根据腐蚀介质及其对厂房的作用条件,结合所在环境及自然因素等采取相应防腐蚀措施,并应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046的有关规定。


10 煤泥水系统建(构)筑物

10.1 结构布置

10.1.1 沉淀塔结构应符合下列规定:

1 漏斗应采用钢筋混凝土结构;

2 支承结构可采用筒式砌体结构或钢筋混凝土支架;在地震区采用筒式砌体结构时,应按抗震设防要求进行构造处理;在抗震设防烈度为7度及7度以上地区,宜采用钢筋混凝土支架。

10.1.2 浓缩车间的浓缩池可分架空式和落地式两种类型。浓缩池的直径大于30m时,宜采用落地式。浓缩池不宜设置在工程地质条件相差较大的不均匀地基上;不能避开时,应进行地基处理或调整上部结构刚度。

10.1.3 圆形浓缩池直径小于或等于30m宜采用3m的倍数,浓缩池直径大于30m宜采用5m的倍数。

10.1.4 架空式浓缩池应采用现浇钢筋混凝土结构,池底可采用梁板结构,池壁与池底应整体连接。其支承柱宜沿径向单环或多环布置,柱截面宜采用正方形。

10.1.5 落地式浓缩池应符合下列规定:

1 浓缩池直径大于等于18m时,应采用钢筋混凝土结构;

2 浓缩池直径大于等于40m时,宜采用预应力钢筋混凝土结构;

3 落地式浓缩池底板可采用与池壁及中心柱整体连接、构造连接或脱开的结构型式。

10.1.6 封闭浓缩池的围护结构宜采用轻型结构;当浓缩池直径较大时,围护结构宜采用独立的结构体系。

10.1.7 落地式浓缩池的地道应采用钢筋混凝土箱型结构。地道分段长度不宜超过30m。

10.1.8 煤泥沉淀池、各种煤泥水水池及地下泵房,根据水池容量及高度可分别采用钢筋混凝土结构、素混凝土结构;当容量较小且结构安全等级低于二级时,可采用砌体结构。严寒地区露天布置的各种煤泥沉淀池、煤泥水水池不得采用砌体结构。

10.1.9 钢筋混凝土煤泥沉淀池可采用底板与池壁相连接的整体式结构,或底板与池壁脱开的挡墙式结构。挡墙式沉淀池的底板宜采用素混凝土结构。当采用抓斗清理煤泥时,池底板应采取抗冲击措施。

10.1.10 煤泥沉淀池吊车栈桥,应采用钢筋混凝土柱或钢柱。柱基础宜独立设置,不宜与池壁相连。当柱基础附近有较大面积地面堆载时,应考虑地面堆载对栈桥柱及基础的不利影响。

10.1.11 煤泥水管道支架根据支架间有无结构构件联系可分为:独立式支架、管廊式支架;按煤泥水管道与支架的连接构造做法可分为:活动式支架、固定式支架。

10.1.12 煤泥水管道靠近厂房一侧布置时,管道宜支承于厂房结构上。有抗震设防要求时,支架宜采用钢筋混凝土结构或钢结构。沿管道纵向支架宜采用刚性支架。


10 煤泥水系统建(构)筑物

10.1 结构布置

10.1.1 沉淀塔结构应符合下列规定:

1 漏斗应采用钢筋混凝土结构;

2 支承结构可采用筒式砌体结构或钢筋混凝土支架;在地震区采用筒式砌体结构时,应按抗震设防要求进行构造处理;在抗震设防烈度为7度及7度以上地区,宜采用钢筋混凝土支架。

10.1.2 浓缩车间的浓缩池可分架空式和落地式两种类型。浓缩池的直径大于30m时,宜采用落地式。浓缩池不宜设置在工程地质条件相差较大的不均匀地基上;不能避开时,应进行地基处理或调整上部结构刚度。

10.1.3 圆形浓缩池直径小于或等于30m宜采用3m的倍数,浓缩池直径大于30m宜采用5m的倍数。

10.1.4 架空式浓缩池应采用现浇钢筋混凝土结构,池底可采用梁板结构,池壁与池底应整体连接。其支承柱宜沿径向单环或多环布置,柱截面宜采用正方形。

10.1.5 落地式浓缩池应符合下列规定:

1 浓缩池直径大于等于18m时,应采用钢筋混凝土结构;

2 浓缩池直径大于等于40m时,宜采用预应力钢筋混凝土结构;

3 落地式浓缩池底板可采用与池壁及中心柱整体连接、构造连接或脱开的结构型式。

10.1.6 封闭浓缩池的围护结构宜采用轻型结构;当浓缩池直径较大时,围护结构宜采用独立的结构体系。

10.1.7 落地式浓缩池的地道应采用钢筋混凝土箱型结构。地道分段长度不宜超过30m。

10.1.8 煤泥沉淀池、各种煤泥水水池及地下泵房,根据水池容量及高度可分别采用钢筋混凝土结构、素混凝土结构;当容量较小且结构安全等级低于二级时,可采用砌体结构。严寒地区露天布置的各种煤泥沉淀池、煤泥水水池不得采用砌体结构。

10.1.9 钢筋混凝土煤泥沉淀池可采用底板与池壁相连接的整体式结构,或底板与池壁脱开的挡墙式结构。挡墙式沉淀池的底板宜采用素混凝土结构。当采用抓斗清理煤泥时,池底板应采取抗冲击措施。

10.1.10 煤泥沉淀池吊车栈桥,应采用钢筋混凝土柱或钢柱。柱基础宜独立设置,不宜与池壁相连。当柱基础附近有较大面积地面堆载时,应考虑地面堆载对栈桥柱及基础的不利影响。

10.1.11 煤泥水管道支架根据支架间有无结构构件联系可分为:独立式支架、管廊式支架;按煤泥水管道与支架的连接构造做法可分为:活动式支架、固定式支架。

10.1.12 煤泥水管道靠近厂房一侧布置时,管道宜支承于厂房结构上。有抗震设防要求时,支架宜采用钢筋混凝土结构或钢结构。沿管道纵向支架宜采用刚性支架。


10.2 结构计算

10.2.1 煤泥水系统贮水构筑物及地下、半地下泵房结构应按下列三种荷载工况计算:

1 结构自重,活荷载,池内满水压力及温度作用;

2 结构自重,活荷载,池内无水池外填土压力,地下水压力及地面堆载附加压力;

3 抗浮验算时,结构自重,池内无水池外填土压力,地下水压力。

10.2.2 煤泥水系统构筑物结构内力分析,应按弹性分析方法计算。

10.2.3 各种煤泥水水池及泵房均应按荷载基本组合进行结构构件承载力计算,并应按荷载标准组合、准永久组合验算结构的裂缝宽度及变形。

10.2.4 结构的抗滑移、抗倾覆、抗浮验算除应按现行国家有关标准计算外,尚应符合下列规定:

1 落地式浓缩池、沉淀池或水池当采用分离式底板时,应按荷载的基本组合验算整体结构的抗滑移、抗倾覆;分离式底板受地下水影响时,尚应验算池底板的抗浮稳定性;

2 地下水埋藏较浅时,地下式或半地下式水池及泵房尚应按荷载的基本组合进行结构的抗浮验算。

10.2.5 按荷载标准组合并考虑准永久组合的贮水构筑物的各类构件,裂缝控制等级相关要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。荷载效应为轴心受拉或小偏心受拉时,其裂缝控制等级应为二级,在荷载标准组合下混凝土构件受拉边缘应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值;荷载效应为受弯、大偏心受压或大偏心受拉状态时,裂缝控制等级应为三级,其最大裂缝宽度应符合表10.2.5的规定。

10.2.6 组合壳体的贮水结构,在内力计算时应根据侧壁与顶板、底板的连接情况及构造做法采取与实际较为接近的边界约束条件,并应使约束构件的刚度满足内力分析时的边界约束条件。

10.2.7 浓缩池或其他圆柱壳池壁在侧向荷载作用下的受力条件应按表10.2.7确定。

10.2.8 露天吊车栈桥柱应分别按横向排架、纵向框架或排架计算结构的内力和变形。吊车荷载的取值及荷载组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的相关规定。作用于吊车栈桥梁柱上的风荷载应按下列规定确定:

1 作用于吊车桥架端面上的受风面积按下式计算:

式中:A——吊车栈桥端面的受风面积(m2);

Bk——吊车大车桥架宽度(m);

Hk——吊车轨道面至起重机顶端距离(m);

C——司机操纵室的受风面积,一般取3m2。

2 作用于吊车梁及柱上的风荷载,其风荷载体型系数应取1.3,风压高度变化系数宜取1.0。

10.2.9 煤泥水管道支架的计算单元和计算模型可按下列规定采用:

1 独立式支架的纵向计算单元长度可采用主要管道补偿器中至中的距离;横向计算单元宽度可采用相邻两跨中至中的距离。支架纵向可按排架结构计算,横向可按悬臂柱计算或框架结构、格构柱计算;

2 管廊式支架的纵向计算单元长度可采用结构变形缝之间的距离;横向计算单元长度可采用相邻两跨中至中的距离。支架纵向可按排架结构计算,横向可按框架结构或格构柱计算。


10.3 构造要求

10.3.1 煤泥水系统构筑物的环境类别及混凝土强度等级应符合下列规定:

1 室内正常环境:环境类别一类,混凝土强度等级不应低于C20;

2 非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性地下水或土壤直接接触的环境:环境类别二a类,混凝土强度等级不应低于C25;

3 非严寒和非寒冷地区与煤泥水直接接触的环境,严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性地下水或土壤直接接触的环境,环境类别二b类;混凝土强度等级不应低于C30;

4 严寒和寒冷地区露天结构与煤泥水直接接触的环境,环境类别三类;混凝土强度等级不应低于C35。

10.3.2 煤泥水系统构筑物最大水灰比、最小水泥用量、最大氯离子含量、最大碱含量等耐久性要求应按本标准第10.3.1条环境类别及现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定采用。

10.3.3 煤泥水系统构筑物各部位构件混凝土保护层最小厚度应符合表10.3.3的规定。

10.3.4 煤泥水系统钢筋混凝土构筑物宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求,与水接触的构件表面应设防水砂浆面层,面层厚度不宜小于20mm。混凝土的抗渗等级应符合现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069的有关规定,且不应小于P6。

10.3.5 煤泥水系统各贮水构筑物在冬期施工中应采取必要的保温措施。采用外加剂时,不应采用氯盐或含氯盐的复合早强剂作为防冻、早强掺合料使用。

10.3.6 池壁、板内的预埋件锚筋,不应贯通壁、板截面,预埋件的外露部分以及与其连接的铁件应做防腐蚀处理。贮水结构池壁及池底混凝土中宜掺加钢筋阻锈剂或混凝土表面保护剂。

10.3.7 敞口矩形水池的壁顶宜配置2根水平附加加强钢筋;浓缩池池壁顶宜配置4根水平附加加强钢筋。水平加强钢筋的直径不应小于池壁的竖向和水平受力钢筋二者中的较大值,且不应小于14mm。水平加强钢筋应采用焊接连接。浓缩池池壁顶配筋示意见图10.3.7。

10.3.8 落地式浓缩池的底板采用与池壁、中心柱脱开的结构型式时,底板应按构造要求设置伸缩缝,底板伸缩缝及底板与中心柱间伸缩缝处宜设置柔性止水带,止水带处的底板局部厚度不应小于250mm。

10.3.9 浓缩池池壁采用混凝土结构时,厚度不宜小于150mm。

10.3.10 钢筋混凝土浓缩池池壁应采用双层配筋,竖向和水平钢筋每侧配筋率不应小于0.2%和45ft/fy二者的较大值。浓缩池中心柱纵向钢筋最小配筋率应符合表10.3.10-1的要求,箍筋的配置应符合表10.3.10-2的要求。架空式浓缩池除中心柱外,其柱、梁配筋要求应符合现行国家标准的有关规定。

10.3.11 煤泥沉淀池吊车栈桥纵向柱列应设置上、下柱间支撑;下柱支撑应与上柱支撑设置在同一柱间。柱间支撑应设置在伸缩缝区段的中央或中央附近。单元较长或8度抗震设防Ⅲ类、Ⅳ类场地和9度抗震设防时,宜在栈桥纵向柱列中部1/3区段内设置两道柱间支撑。

10.3.12 煤泥水管道支架横梁上的外侧管道应采取防止滑落的措施,管廊式支架的水平构件之间应设置水平支撑。


11 露天矿破碎站

11.1 结构布置

11.1.1 露天矿破碎站平台挡墙及边坡应根据露天运输要求、机械工艺要求、场地地形、场地布置、地质条件及地震烈度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构或直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

11.1.2 露天矿破碎站平台挡墙及边坡高度高于6m、需要垂直挡墙且其上部直接承受运输荷载的挡墙宜采用钢筋混凝土结构,结构型式可采用扶壁式钢筋混凝土结构挡墙。

11.1.3 需要重复利用及施工工期、施工季节需要的露天矿破碎站平台挡墙及边坡可采用钢结构,钢结构可选用锚拉系统及扶壁式钢结构挡墙。

11.1.4 露天矿破碎站平台挡墙及边坡高度小于6m且其上部直接承受较小运输荷载的挡墙宜采用砌体结构,结构型式可采用重力式毛石结构挡墙。

11.1.5 露天矿破碎站平台挡墙及边坡,根据地质条件可采用直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

11.1.6 露天矿破碎站挡墙及边坡为非垂直或部分非垂直情况,可采用多种结构型式组合应用。

11.1.7 露天矿破碎站汽车卸料平台,可采用钢筋混凝土结构或钢结构。

11.1.8 露天矿破碎站平台边坡边缘,应设置与挡墙相同结构警示墙或土堤。


11 露天矿破碎站

11.1 结构布置

11.1.1 露天矿破碎站平台挡墙及边坡应根据露天运输要求、机械工艺要求、场地地形、场地布置、地质条件及地震烈度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构或直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

11.1.2 露天矿破碎站平台挡墙及边坡高度高于6m、需要垂直挡墙且其上部直接承受运输荷载的挡墙宜采用钢筋混凝土结构,结构型式可采用扶壁式钢筋混凝土结构挡墙。

11.1.3 需要重复利用及施工工期、施工季节需要的露天矿破碎站平台挡墙及边坡可采用钢结构,钢结构可选用锚拉系统及扶壁式钢结构挡墙。

11.1.4 露天矿破碎站平台挡墙及边坡高度小于6m且其上部直接承受较小运输荷载的挡墙宜采用砌体结构,结构型式可采用重力式毛石结构挡墙。

11.1.5 露天矿破碎站平台挡墙及边坡,根据地质条件可采用直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

11.1.6 露天矿破碎站挡墙及边坡为非垂直或部分非垂直情况,可采用多种结构型式组合应用。

11.1.7 露天矿破碎站汽车卸料平台,可采用钢筋混凝土结构或钢结构。

11.1.8 露天矿破碎站平台边坡边缘,应设置与挡墙相同结构警示墙或土堤。


11.2 结构计算

11.2.1 破碎站边坡及挡墙计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330边坡支挡结构的有关规定。

11.2.2 破碎站挡墙及边坡接触运输车辆处除按边坡支挡结构土压力作用计算,尚应加上运输车辆轮压垂直作用与水平作用。

11.2.3 破碎站挡墙及边坡计算可根据使用时间确定结构类别。


11.3 构造要求

11.3.1 露天矿破碎站平台挡墙采用钢筋混凝土结构,除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《建筑地基基础设计规范》GB 50007和《建筑边坡工程技术规范》GB 50330的有关规定外,尚应符合下列规定:

1 混凝土强度等级不应低于C30;挡墙顶端最小厚度不应小于150mm;挡墙扶壁最小厚度不应小于200mm;挡墙钢筋应内外双层配置,保护层厚度不应小于30mm;挡墙内侧接触岩土部分,应增加50mm厚的附加保护层;

2 挡墙壁板水平配筋总的最小配筋率应为0.4%,挡墙壁板竖向配筋总的最小配筋率应为0.3%;钢筋直径不宜小于10mm,且不宜大于25mm;最大钢筋间距不宜大于200mm,也不宜小于70mm。

11.3.2 露天矿破碎站平台挡墙采用钢结构,除应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定外,尚应符合下列规定:

1 挡墙主体构件的连接应采用高强螺栓、螺栓连接,附属构件连接应采用高强螺栓、螺栓连接或焊接连接;

2 挡墙构件必须采取除锈防腐处理,防腐处理应满足潮湿环境条件要求,若接触的土体对防腐有特殊要求的应满足其特殊要求。

11.3.3 破碎站挡墙及边坡直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330、《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086的有关规定。直接利用岩体的挡墙及边坡,需对岩体表面采取防止风化掉落的保护措施。

11.3.4 露天矿破碎站汽车卸料平面宜设置钢筋混凝土卸料平台,平台平面尺寸可依据运输车辆型号设计,最小厚度不宜小于300mm。

11.3.5 露天矿破碎站平面边坡边缘处的警示墙或土堤高度应依据运输车辆型号设计,最小高度不宜小于800mm。


附录A 煤矿行政和公共建筑分项设施及面积指标


附录B 自振频率系数


附录C 集中质量换算系数

C.0.1 计算多跨连续梁的第一、二频率密集区内最低自振频率f1l、f2l时,集中质量换算系数kj可按单跨梁选用;计算第一、二频率密集区内最高自振频率f1h、f2h时,集中质量换算系数kj应根据跨数及跨度序号确定。

C.0.2 第一频率和第二频率密集区集中质量换算系数kj,应根据跨度数分别按表C.0.2-1、表C.0.2-2取用。


附录D 柔性胶腔式桩端后注浆法钻孔灌注桩

D.0.1 桩端后注浆装置应包括桩端隔离钢板、封闭胶腔、腔内充填料、进浆管及进浆单向阀、排浆管及排浆逆止阀,并应符合下列规定:

1 隔离钢板的圆形板径应为桩径的0.9倍;

2 充填料宜用小直径卵、砾石及混合料;

3 进浆管与排浆管(含单向阀门)管内径不宜小于30mm;

4 水泥宜采用P·O型32.5级;水灰重量比应为0.55~0.60,必要时可掺加减水剂。

D.0.2 注浆压力应符合下列规定:

1 当桩端持力层为砂层或卵砾石层时,注浆压力不宜超过4MPa~5MPa;

2 当桩端持力层为硬黏性土或粉土时,注浆压力不宜超过3MPa。

D.0.3 注浆量可按下式估算:

式中:Gc——注浆量,以水泥量计(t);

αp——桩端注浆经验系数,可取1.8~2.2,持力层好者取大值;

d——桩径设计值(m)。

D.0.4 实际注入浆量可按下列条件控制:

1 注浆最大压力值宜维持5min~10min;

2 胶腔不应发生破裂,按注浆压力不应出现突降为准;

3 桩顶出现抬升趋向,且抬升量不超过0.5mm~1.5mm;

4 注浆流量宜为50L/min~70L/min。

D.0.5 在桩身混凝土强度接近设计强度时,通过设置在桩内的注浆管路,将一定数量的水泥浆液压入桩端柔性胶腔内,达到使桩底沉渣脱水压实、消除桩端持力层的扰动层并应达到压密、桩头扩径和增强桩周土对桩端的握持作用。

D.0.6 有需要时,尚可在桩身一定高度处预置桩侧注浆管进行桩侧土层加强。

D.0.7 基桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定:

1 单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定;

2 后注浆钻孔灌注桩单桩竖向承载力的估算,可采用本标准式(5.5.18)计算,或采用打入式预制桩的端阻力与侧阻力相关参数值计算确定。


本标准用词说明

1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。


引用标准名录

《建筑地基基础设计规范》GB 50007

《建筑结构荷载规范》GB 50009

《混凝土结构设计规范》GB 50010

《建筑抗震设计规范》GB 50011

《建筑设计防火规范》GB 50016

《钢结构设计标准》GB 50017

《岩土工程勘察规范》GB 50021

《建筑抗震鉴定标准》GB 50023

《湿陷性黄土地区建筑标准》GB 50025

《压缩空气站设计规范》GB 50029

《建筑采光设计标准》GB 50033

《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046

《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069

《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077

《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086

《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087

《地下工程防水技术规范》GB 50108

《构筑物抗震鉴定标准》GB 50117

《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144

《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153

《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183

《公共建筑节能设计标准》GB 50189

《构筑物抗震设计规范》GB 50191

《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292

《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325

《建筑边坡工程技术规范》GB 50330

《屋面工程技术规范》GB 50345

《混凝土结构加固设计规范》GB 50367

《绿色建筑评价标准》GB/T 50378

《煤矿立井井筒及硐室设计规范》GB 50384

《矿山井架设计标准》GB 50385

《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878

《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044

《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180

《矿山提升井塔设计规范》GB 51184

《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245

《标准轨距铁路建筑限界》GB 146.2

《宿舍建筑设计规范》JGJ 36

《饮食建筑设计标准》JGJ 64

《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229

《铁路桥涵设计规范》TB 10002


中华人民共和国国家标准

煤炭工业建筑结构设计标准

GB 50583-2020

条文说明

编制说明

《煤炭工业建筑结构设计标准》GB 50583-2020,经住房和城乡建设部2020年1月16日以第26号公告批准发布。

本标准是在《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010和《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的基础上合并修订而成的。《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010的主编单位是煤炭工业太原设计研究院,参编单位是中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司、天津大学,主要起草人员是董继斌、刘晓勇、王步云、万汇、陈志华、李丁、崔红、陈春元、李照亮、赵秀芹。《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的主编单位是中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司,参编单位是煤炭工业太原设计研究院、中煤西安设计工程有限责任公司、中国建筑科学研究院建筑材料研究所,主要起草人员是李丁、陆清彦、李振民、贾冠华、李玉昌、董继斌、王志杰、万宇。

本标准修订过程中,编制组对我国煤炭工业建(构)筑物近年来的发展、技术进步与工程应用情况进行了大量调查研究,总结了多年来我国煤矿矿井和选煤厂建设中建筑结构设计的实践经验,引入了经实践检验已成熟的新技术、新工艺及新的科研成果,同时参考了国内外相关行业的先进技术法规、技术标准,在收集了大量试验资料的同时补充了多项试验,并与国内新颁布的相关标准进行了协调,为标准修订提供了重要依据。对煤矿矿井和选煤厂特有建(构)筑物的建筑结构设计提出了统一规定,并对露天矿特有的破碎站内容做了补充规定。

为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时正确理解和执行条文规定,《煤炭工业建筑结构设计标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明,还着重对强制性条文的强制性理由做了解释。但是,本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。


1 总则

1.0.1 本条阐述了制定本标准的目的和煤炭工业地面建筑建设的基本原则。煤矿矿井和选煤厂地面建筑多属于特种建(构)筑物,与一般工业与民用建筑物的设计有很大区别,有必要制定专门的标准来规范煤矿地面建(构)筑物的设计。条文体现了设计应贯彻国家提出的科学发展观的思想,项目建设应符合资源节约型、环境友好型社会的政策要求。

1.0.2 本标准适用于现代化煤矿矿井和选煤厂地面建(构)筑物的设计,山区小煤窑中的窑洞、土坯房等简易房屋的设计不在本标准的指导范围之内。

1.0.3 响应国家提倡技术创新的政策,结合国家的技术经济政策,本标准提出了在煤矿矿井和选煤厂地面建筑中推广使用新材料、新技术和采用新的结构体系。例如新型轻型材料及节能建筑材料的应用,大直径预应力筒仓和大直径预应力浓缩池的应用,网架、网壳、索膜结构在储煤场中的应用,以及钢管空心球节点桁架在大跨度栈桥方面的应用等,符合国家的科学发展观和节约型社会的政策,节约用地,符合安全节能的要求,并且符合煤矿矿井和选煤厂的生产环境的需要。采用新材料、新技术和新的结构体系,应通过合规性评估。

1.0.4 矿井建筑结构是为矿井生产服务的,其设计使用年限必须满足矿井设计服务年限的要求。本条为强制性条文,必须严格执行。

现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2015中根据年生产能力将矿井设计服务年限分为10年、15年、25年、40年、50年、60年、70年七个档次。对于设计服务年限低于50年的矿井,其主要建(构)筑物的设计使用年限应按现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008的规定采用50年设计;当矿井服务年限超过50年时,主要建(构)筑物的设计使用年限若仍取50年,则不能满足使用要求,若统一取100年设计,则过于严格,造成浪费。应从荷载取值、耐久性、构造措施、使用维护等方面满足实际服务年限的需要。对于那些不直接影响生产或者影响较小的、易于拆除重建的建(构)筑物,可不受此条限制。

建(构)筑物的安全等级是根据所属工艺系统破坏后可能产生的后果,按照现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的原则确定的。

基于煤矿生产的特点,井上系统的破坏后果不是很严重,其结构安全等级可取二级。

提升系统及为井下通风、供配电、给排水、通信系统服务的建(构)筑物如发生破坏,则直接危及到井下工人的生命;同时,若井下发生事故,这些系统又是维系井下安全和抗灾抢险的必要条件。因此,本标准将这些建(构)筑物的安全等级予以提高。矿山救护及消防系统承担着事故救援工作,该系统建(构)筑物的安全等级显然不能低于被救护系统的安全等级。为救灾用的六大系统构筑物,如矿井压缩空气站(救灾时井下供牛奶、气等)、井下消防洒水构筑物(救灾时井下供饮用水)等构筑物供电的地面变电所、配电室的安全等级和抗震设防类别也应予以提高。

同一建(构)筑物内各种结构构件宜与整个结构采用相同的安全等级。但也允许对部分结构构件根据其重要程度和综合经济效果做适当调整。如提高某一构件的安全等级所需额外费用很少,又能减轻整个结构的破坏,从而大大减少人员伤亡和财产损失,则可将该构件的安全等级提高一级;相反,如某一构件的破坏并不影响整个结构或其他构件,则可将其安全等级降低一级。

抗震设防类别是根据现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的原则制定的,本标准的规定忽略了大型矿区和矿井的界限。这主要是因为,无论井型大小,提升、通风、供配电、给排水、通信系统的功能都不能中断,而小井型的矿井,往往机械化程度较低,井下作业人员较多,地震危害后果反而更严重。

选煤厂建筑物、构筑物结构安全等级及建筑抗震设防类别是根据选煤厂的生产系统和辅助生产系统划分的,方便设计。其中考虑到煤泥沉淀池及材料棚在选煤厂中的使用情况,安全等级为三级。当设计使用年限超过50年且不大于100年时,安全等级的重要性系数,可适当提高。现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2018中规定“普通房屋和构筑物的结构设计使用年限为50年。在这个期限内只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用,完成预定的功能”。而选煤厂的服务年限和相配套的建筑物、构筑物设计使用年限就不能一概而论,要根据选煤厂的服务年限等因素来确定设计基准期。一般选煤厂为矿井型选煤厂,当矿井服务年限超过50年时,选煤厂的使用年限与矿井服务年限相协调。而中央型选煤厂使用年限与建设方协商来确定选煤厂的设计使用年限,或依据其中的矿井服务年限来确定。根据设计使用年限相应调整结构安全等级重要性系数、选择相应的材料及构造要求等。

选煤厂中的建筑物、构筑物抗震设防分类,一般情况下为丙类建筑,煤泥沉淀池及材料棚可划为丁类。

本条还给出了煤炭工业主要建筑物、构筑物的结构安全等级及抗震设防标准。本次修订删除了雷管库,增加了危废库、井下防火灌浆站和制氮站,由于矿井设有专门的爆炸材料库,所以这里的危废库仅仅用来存储废弃油脂等。

1.0.5 被加固的建(构)筑物,其加固前的服役时间各不相同,加固后的功能又有所改变,因此不能沿用新建矿井的要求,而应根据改扩建后继续使用年限进行加固设计。

1.0.6 本标准属专业标准,仅对煤炭工业地面建筑结构的特殊性作出规定,其他与一般工业与民用建筑通用的部分,本标准没有重复规定,可查阅国家现行的关于荷载、地基基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构及建(构)筑物抗震等有关标准。

供热、给排水、供配电系统的建筑物及井塔、井架、筒仓等构筑物,国家都有专项设计标准。本标准仅对煤矿矿井和选煤厂中以上建(构)筑物的安全等级、抗震设防类别等予以规定,具体单项工程设计还应按专项规范的规定执行。


2 建筑设计

2.1 一般规定

2.1.1 以往煤炭工业地面建筑设计时一般以满足工艺要求为主要目的,只重视安全,往往忽视建筑所在地域的气候、资源、生态环境、经济、人文等特点,造成煤炭工业地面建筑与周边环境的不协调,绿色建筑等概念更鲜有考虑。本条体现了工业建筑设计应贯彻国家提出的科学发展观的思想,项目建设应符合资源节约型、环境友好型社会的政策要求。

2.1.2 本条规定了煤炭工业地面建(构)筑物除满足工艺要求外,还应具备的建筑基本功能的要求。

节能要求,主要是指对行政、公共建筑及居住区建筑的节能设计应符合国家现行标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189和《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75等标准的规定。对于工业建筑的节能设计,应符合现行国家标准《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245的有关规定。

安全要求,主要是指对建(构)筑物内可能产生安全隐患的部位,设计中应予以重视。如在楼板上开设孔洞时,在孔洞周围应设置防护栏杆和挡台,或在孔洞上设置铁箅子或活动盖板,以防止人员不慎从孔中跌落和防止工具及其他小件重物坠落伤人。

环保要求,主要是指对建筑物室内环境污染的控制和煤炭生产过程中所产生的煤尘对周围环境污染的控制,对建筑物室内环境污染控制,国家已颁布《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325,矿井的行政及公共建筑、居住区建筑等民用建筑应严格遵守该规范的规定,工业建筑可参照执行。

为更好地贯彻执行国家关于环境保护的政策,本条提出了节能、节材、节水、节地及绿色建筑的要求。

2.1.3 本条明确了煤炭工业地面建筑设计的必备条件,缺失任何一项资料,都不允许也无法进行地面建筑、结构设计。

2.1.4 矿井地面建筑设计可结合煤炭地面生产工艺的特点,尽量设计联合建筑和多层建筑,发展主、副井联合建筑是矿井地面建设节约用地的方向。

2.1.5 近年来,我国大型工业与民用建筑的造型日趋复杂。不顾功能要求,盲目追求造型设计,不考虑结构体系的可行性和合理性,不仅造成很大的浪费,也留下了安全隐患。煤炭工业地面建(构)筑物应以适用、经济为原则,适当注意美观。同时,在建筑方案设计时,应充分考虑结构体系功能及其受力、变形特性,符合结构概念设计的要求。

合理的建筑布置在抗震设计中是非常重要的,提倡建筑平立面简单对称。地震震害表明,结构体型简单、对称的建筑在地震时破坏程度轻。而且简单对称的结构容易估计其地震时的反应,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。煤炭工业建筑结构要与工艺布置协调,防止只重视工艺布置而轻视建筑结构的合理性。

2.1.7 设计中采用的建筑材料优先采用节能环保材料,符合国家节约能源的方针,优先采用轻型、无污染、保温隔热性能的材料。如为节约用地,设计中禁用黏土砖,多采用矸石砖、粉煤灰砌块等。

2.1.8 根据现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013的有关规定,选煤配料间、原料间的采光等级为Ⅴ级,故选煤厂厂房的采光等级定为Ⅴ级。


2 建筑设计

2.1 一般规定

2.1.1 以往煤炭工业地面建筑设计时一般以满足工艺要求为主要目的,只重视安全,往往忽视建筑所在地域的气候、资源、生态环境、经济、人文等特点,造成煤炭工业地面建筑与周边环境的不协调,绿色建筑等概念更鲜有考虑。本条体现了工业建筑设计应贯彻国家提出的科学发展观的思想,项目建设应符合资源节约型、环境友好型社会的政策要求。

2.1.2 本条规定了煤炭工业地面建(构)筑物除满足工艺要求外,还应具备的建筑基本功能的要求。

节能要求,主要是指对行政、公共建筑及居住区建筑的节能设计应符合国家现行标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189和《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75等标准的规定。对于工业建筑的节能设计,应符合现行国家标准《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245的有关规定。

安全要求,主要是指对建(构)筑物内可能产生安全隐患的部位,设计中应予以重视。如在楼板上开设孔洞时,在孔洞周围应设置防护栏杆和挡台,或在孔洞上设置铁箅子或活动盖板,以防止人员不慎从孔中跌落和防止工具及其他小件重物坠落伤人。

环保要求,主要是指对建筑物室内环境污染的控制和煤炭生产过程中所产生的煤尘对周围环境污染的控制,对建筑物室内环境污染控制,国家已颁布《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325,矿井的行政及公共建筑、居住区建筑等民用建筑应严格遵守该规范的规定,工业建筑可参照执行。

为更好地贯彻执行国家关于环境保护的政策,本条提出了节能、节材、节水、节地及绿色建筑的要求。

2.1.3 本条明确了煤炭工业地面建筑设计的必备条件,缺失任何一项资料,都不允许也无法进行地面建筑、结构设计。

2.1.4 矿井地面建筑设计可结合煤炭地面生产工艺的特点,尽量设计联合建筑和多层建筑,发展主、副井联合建筑是矿井地面建设节约用地的方向。

2.1.5 近年来,我国大型工业与民用建筑的造型日趋复杂。不顾功能要求,盲目追求造型设计,不考虑结构体系的可行性和合理性,不仅造成很大的浪费,也留下了安全隐患。煤炭工业地面建(构)筑物应以适用、经济为原则,适当注意美观。同时,在建筑方案设计时,应充分考虑结构体系功能及其受力、变形特性,符合结构概念设计的要求。

合理的建筑布置在抗震设计中是非常重要的,提倡建筑平立面简单对称。地震震害表明,结构体型简单、对称的建筑在地震时破坏程度轻。而且简单对称的结构容易估计其地震时的反应,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。煤炭工业建筑结构要与工艺布置协调,防止只重视工艺布置而轻视建筑结构的合理性。

2.1.7 设计中采用的建筑材料优先采用节能环保材料,符合国家节约能源的方针,优先采用轻型、无污染、保温隔热性能的材料。如为节约用地,设计中禁用黏土砖,多采用矸石砖、粉煤灰砌块等。

2.1.8 根据现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013的有关规定,选煤配料间、原料间的采光等级为Ⅴ级,故选煤厂厂房的采光等级定为Ⅴ级。


2.2 建筑防火设计

2.2.1 本条为强制性条文,必须严格执行。矿井工业建(构)筑物的火灾危险性分类与耐火等级与原国家标准《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010及《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的规定基本一致。本条规定的厂房耐火等级是最低要求,当厂房耐火等级提高时,其防火分区可根据现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定相应扩大。

随着选煤技术的进步,出现了风选和干选工艺,选煤不用水,选后不等于洗后,洗后产品属于戊类,选后仍可能属于丙类,因此,选后产品输送机栈桥、选后产品仓(场)的火灾危险性分类应根据选煤工艺区分。

矿井油脂库不同于汽油库,一般存放润滑油、机油、重油、闪点不小于60℃的柴油等,油脂库储存的油脂火灾危险性为丙类。其防火间距要比甲类库房小很多,在总图设计时布置较灵活,可以达到布局紧凑,节约土地的目的。

原“蓄电池充电间”列为甲类是因为过去使用铅酸电池,现在井上、下蓄电池机车均采用安全的新型电池,《电动汽车充电站设计规范》GB 50966-2014规定电动汽车充电间的防火类别:采用油浸式变压器时充电间为丙类;高压充电(快充)时为丁类;低压充电时为戊类。本次修订将蓄电池充电间改为丁类,在丙类中增加采用油浸式变压器时的蓄电池充电间,这样对设计影响最大的是建筑物之间的防火间距将减小。

2.2.2 有关安全出口的规定与现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2015的条文完全一致,本条第3款、第4款是根据公安部公消[1992]176号“关于‘煤炭生产系统建筑物安全出口设置的补充规定’的复函”制定的。

2.2.3 近年来,随着《中华人民共和国大气污染防治法》的实施,环保意识、清洁生产意识不断加强,越来越多的省、市、自治区开始要求科学、有效控制煤场扬尘污染。2017年2月,山西省环保厅下发了《山西省煤场扬尘污染防治技术规范》,要求省内近万个储煤场在两年内关停或封闭。煤矿储煤场占地面积都很大,采用普通混凝土结构一般难以覆盖,大跨度钢结构成为储煤场顶盖的唯一选择。但煤是可燃固体,而钢结构却存在耐火极限低的致命缺陷,因此,防火设计成为储煤场设计的关键。

本次修订,煤炭工业太原设计研究院集团有限公司通过对电力、焦化、化工、建材等系统储煤场的调研,并结合本院多年来设计储煤场的经验,对封闭式储煤场的防火设计给出指导性意见。

1 现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2015第9.6.2条明确规定,原煤储煤场的总容量应按3d~7d的设计产量确定,矿井设计产量是按年工作日330d计算的。按照年产1000万t的特大型矿井计算,一般原煤储煤场的储煤量应在9万t~21万t,煤的容重为7kN/m3~12kN/m3,按10kN/m3估算,储煤场的占地面积在6000m2~21000m2。由于生产工艺的连续性,煤矿储煤场中间一般不能设置防火墙等隔离措施,因此整个储煤场只能划分为一个防火分区。现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018年版)对厂房或仓库的防火分区有不同的规定,当建筑耐火等级为二级时,单层丙类厂房的防火分区占地面积可达8000m2,在设置自动灭火系统后,可增加到16000m2;而单层丙类仓库的这两个指标分别为:6000m2和12000m2,差别很大,这一点需要予以明确。根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018年版)第3.1.1条条文解释中关于生产的火灾危险性分类举例,本次修订明确了封闭式储煤场属于丙类厂房,而不是仓库。

2 现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017-2017规定,“高温环境下的钢结构温度超过100℃时,应进行结构温度作用验算,并应根据不同情况采取防护措施”。当发生:①结构受到炽热熔化金属侵害;②受到短时间火焰直接作用;③高温下承载力不足;④高强螺栓连接长期受热达150℃以上等情况时,应采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等)。这是因为,钢材长期处于150℃~200℃时,将出现低温回火现象,加剧其时效硬化。储煤场在正常使用时,当然不会使屋顶钢结构长期处于150℃以上环境中,但是万一煤自燃起火将很难熄灭。煤发生自燃时,一般都是从煤堆内部(距表层1m~1.5m)开始的,煤堆表面几乎没有火焰,只有白烟,即使煤堆表面起火,火焰高度也只有0.5m~1m,热辐射区不超过3m,因此,这里参照《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229-2006第3.0.11条的有关规定,对封闭式储煤场的承重构件距煤堆的最小距离做了规定,以减少长期热辐射对结构带来的不利影响,当不满足这个要求时,结构需要采取必要的防火隔热措施。

3 煤矿储煤场的防火设计,应遵循“预防为主、防消结合”的消防工作方针,既要研究形成火灾后如何避免火灾蔓延的措施,也要研究如何主动避免火灾发生的措施、火灾初期快速灭火的措施,而不能简单的涂刷防火涂料了事。因为一旦靠防火涂料起作用时,就不再是防火设计,而变成“烤火”问题了。当封闭式储煤场设置挡煤墙时,由于挡煤墙一般较高,限制了消防车的进出,因此原规范规定可在挡煤墙顶部设置消防炮,并设置疏散楼梯。随着储煤场的面积的不断增大,现在越来越多的大跨度储煤场开始在屋盖中部悬挂消防炮,以减少死角。

4 当封闭式储煤场屋盖结构距煤堆表面小于第2款要求时,热辐射区范围内的屋盖钢结构承重构件就要采取有效的防火保护措施,现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014规定,耐火等级为二级时,屋盖结构耐火极限不应小于1.00h;当耐火等级为一级时,如果储煤场设置自动灭火系统,其耐火极限也可按1.00h设计。这就避免了在储煤场屋盖大范围涂刷防火涂料的问题。在储煤场建筑中,涂刷防火涂料的效果并不佳。一方面,由于储煤场经常洒水除尘,空气湿度较大,防火涂料很容易剥落;另一方面,防火涂料凹凸不平的表面容易吸附煤尘,在火灾发生时,煤尘比煤更容易着火。

2.2.11 本条为新增条文。矿区建设用地大多数属山区坡地,为了防止和减少坡地建筑的火灾危害,保护人身和财产的安全,根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2014,结合特殊地形条件和具体情况,本条对坡地建筑的防火设计做出了规定。

本条规定只是对坡地建筑消防设计中的特殊问题而现行国家标准部分未加以明确的情况进行细化补充。凡是国家标准已经明确的,本条不再述及,必须严格遵守。

1 民用建筑在防火设计分类上有使用性质和建筑高度两个主要判定因素,在这一点上,坡地建筑和非坡地建筑是一致的,而坡地建筑的建筑高度根据人员疏散和灭火救援条件与坡地基地条件的结合情况,可以有不同的判定。

本条规定对坡地建筑的分段设计原则,综合考虑了不同建筑性质部分,结合坡地地形因素的疏散、救援条件,在本条第2款中有详细的叙述。

2 使用性质相同的坡地建筑,除坡底层外,坡顶层还提供了相应的人员疏散和灭火救援条件,以坡顶层楼板为分段界面并设置所需的防火隔断,从而将上段建筑部分比照建筑高度相同、坐落在坡顶层室外设计地面的非坡地建筑进行防火设计,其疏散、施救等防火性能不会因此而降低,故上段部分用以判定防火类别的建筑高度从坡顶层室外计算地面起算,下段部分从坡底层室外设计地面起算至坡顶层楼板。

针对上、下段使用性质不同的坡地建筑,分三种情况:第一种情况为不同性质上、下段的分隔界面即坡顶层楼板,除了不同性质部分在坡顶层的疏散出口应严格分开等技术要求外,防火设计上的主要特征与上、下段使用性质相同的坡地建筑情况基本一致。第二种情况为下段建筑高出坡顶层一层或若干楼层。这种情况下,上段建筑用以判定防火类别的建筑高度从坡顶层室外设计地面起算,即建筑高度为上段部分楼层高度与下段建筑高出坡顶层部分楼层高度之和,而下段建筑的建筑高度为从坡底层室外设计地面至下段建筑楼顶层的高度,这种计算方式准确地反映了上、下段建筑在人员疏散的竖直距离及从相应室外设计地面进行灭火救援的难度等防火设计特性。第三种情况为下段建筑低于坡顶层一层或若干楼层。这种情况下,上段建筑用以判定防火类别的建筑高度从分段界面楼板面层起算至楼顶层,即上段建筑用以判定防火类别的建筑高度为坡顶层室外设计的地面楼层顶高度与上段建筑在吊层部分楼层高度之和,这种计算方式考虑了上段建筑的整体防火设计特性。而下段建筑的建筑高度为从坡底层室外设计地面至分段界面的楼板面层。如果出现多个不同性质建筑段交叠的情况,各段建筑用以判定建筑防火类别的建筑高度均应采用最高一个分界面作为判定条件,再参照上述只有两个不同性质建筑段的三种情况的判定方法进行确定。

分段界面对上、下段建筑的防火分隔是分段进行防火设计的基本前提和重要条件,其防火性能的要求应比常规建筑楼板有所提高,一级耐火等级的楼板耐火极限为1.50h,而此处楼板耐火极限提高至2.00h。

3 坡地建筑上、下段使用性质不同时,其疏散楼梯间分别独立设置并在坡顶层均有各自独立的对外安全出口,是本规定将上、下段使用性质不同的坡地建筑分段进行建筑防火设计的一个基本条件,体现了使用性质不同的建筑部分在防火分隔、独立疏散、整体施救条件下实现防火设计上各自独立的原则。

4、5 坡地建筑在坡顶层、坡底层设置对外安全出口和将防火分隔分段进行防火设计是坡地建筑防火设计的一个特点,在分段进行建筑分类定性和防火设计时,疏散楼梯间可以按各自分段内的建筑分类确定。当上下段建筑共用疏散楼梯间时,楼梯使用的人员多,竖向跨度大,为保证有效的防火防烟分隔,采用以建筑总高度确定的坡地建筑分类所对应的疏散楼梯形式。当在坡顶层处采用耐火极限不低于2.00h的隔墙和乙级防火门与其他部位隔开,并设置明显的疏散指示标志时,上下段的疏散楼梯间形式可分别按各自的建筑高度确定。

2.2.12 本标准仅对煤炭工业特有的建(构)筑物提出具体防火设计要求,其他地面建(构)筑物的防火设计应严格遵守现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。当建(构)筑物有专项防火规范或专项设计规范中有防火篇章时,还应符合专项规范的规定。


2.3 建筑安全设计

2.3.1 提升孔周围比较开阔,往往临近主要通道,为保障人员安全,提升孔周围应设栏杆等防护措施。

2.3.5 原煤装储运系统会产生大量的煤尘,为了安全和环境保护及生产人员的身体健康,应设置通风、除尘设施。对于防爆、泄爆设施,详见现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077的有关规定。

2.3.6 浮选药剂库(站)为防火重地,内设办公室、休息室将增加不安全因素,容易引起火灾等事故,因此,库房内不应设办公室、休息室。

2.3.9 准备车间、主厂房原煤筛分部分及于燥车间煤尘污染较严重,主厂房浮选部分有各种油剂、药剂挥发气味。为防止粉尘、可燃气体爆炸,改善工作人员工作环境,除应加强厂房的自然通风外,还应设置机械除尘通风。


2.4 建筑环保、卫生设计

2.4.1 对高噪声设备应采取措施降低对工作人员及周围环境的影响。噪声限制值参见现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087的有关规定。

2.4.2、2.4.3 现在的生产设备自动化程度比较高,集控室不仅是对主厂房的控制,往往是整个工厂的控制中心,也往往是一个厂向外展示的平台。因此可适当提高集控室的建筑及装饰标准。


2.5 建筑绿色、节能设计

2.5.1 为贯彻国家绿色发展和建设资源节约型、环境友好型社会的方针政策,执行国家对工业建设的产业政策、装备政策、清洁生产、环境保护、节约资源、循环经济和安全健康等法律法规,推进工业建筑的可持续发展,现行国家标准《绿色工业建筑评价标准》GB/T 50878规定了各行业评价绿色工业建筑需要达到的共性要求。

2.5.2 为贯彻执行节约资源和保护环境的国家技术经济政策,推进建筑行业的可持续发展,行政、公共建筑及居住区的绿色设计应符合国家现行标准《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229、《绿色建筑评价标准》GB/T 50378的规定。在设计中体现可持续发展的理念,在满足建筑功能的基础上,实现建筑全寿命周期内的资源节约和环境保护,为人们提供健康、适用和高效的使用空间。

2.5.3 建筑的节能设计必须结合当地的气候条件,在保证室内环境质量、满足人们对室内舒适度要求的前提下,提高围护结构保温隔热能力,提高供暖、通风、空调和照明等系统的能源利用效率;在保证经济合理、技术可行的同时实现国家的可持续发展和能源发展战略,完成建筑承担的节能任务。

2.5.4 现行国家标准《工业建筑节能设计统一标准》GB 51245是为适应国家经济建设以及节能、节水、节材、节地和环境保护的需要,结合我国工业建设领域标准规范工作实际而制定的。宏观的、导则性的工业建筑节能设计统一标准,涉及工业建筑节能设计分类、节能设计参数、建筑及其围护结构热工设计、暖通、空调、采光、照明、电力等专业节能设计的指导性条款,形成通用性标准。工业建筑节能标准的目标是在保证建筑物基本使用功能的前提下,利用现有的各专业技术追求最大的节能效果。以“工业建筑物”为目标,集成与建筑物相关的建筑、暖通、空调、照明电气等专业节能技术和节能要求。

2.5.5 现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189根据我国实际情况,通过技术经济综合分析,确定我国不同气候区典型城市不同类型公共建筑的最优建筑节能设计方案,进而确定在我国现有条件下公共建筑技术经济合理的节能目标,并将节能目标逐项分解到建筑围护结构、供暖空调、照明等系统,最终确定相关节能指标要求。


2.6 建筑构造

2.6.1 本次修订按照现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345-2012中第3.0.5条的有关规定,根据建筑物的类别、重要程度、使用功能要求,将屋面防水分为Ⅰ级和Ⅱ级,设防要求分别为两道防水设施和一道防水设施,并取消对防水层合理使用年限的规定。

井塔是矿井的重要建筑物,其顶层的大厅内电器设备较多。屋面漏水可能会造成严重事故;同时,井塔建筑高度较高,屋面维修比较困难,因此将其屋面的防水等级定为Ⅰ级。

2.6.2 严寒地区的大、中型工业建(构)筑物应采用有组织内排水,以防无组织排水时,因屋面积雪冻融,在檐口处结成的下垂冰柱伤人,或有组织外排水时,落水管因管内积水结冰冻胀而破裂。

2.6.5 矿井和选煤厂中经常使用水冲洗楼面,环境比较潮湿,且煤中含有硫磷等物质,对于钢结构厂房的耐久性影响较大。在20世纪80年代建成的选煤厂钢结构已出现过严重腐蚀的现象,危及结构的安全。钢结构需要采取有效防腐蚀措施,特别对于不易维护的死角部位,采用长效防腐蚀材料才能保证结构的设计使用年限。工程实践证明,采用钝化除锈和防腐蚀材料可以达到长效防腐的目的。

2.6.6 选煤厂厂房现在多采用冲水进行楼面清洗,设计楼面有一定的坡度,易于排水。厂房底层排水沟采用钢筋混凝土结构是为了防止地面下沉引起排水沟开裂。


2.7 主要工业建(构)筑物

2.7.1 本条结合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2015及《煤矿安全规程》的有关规定编制,其中第1款~第3款来源于《煤矿安全规程》的有关规定。

2.7.5 煤炭露天堆放时,会因扬尘污染周围环境,使用防尘墙、防尘网可少量减少煤尘的污染,但很难彻底消除。封闭式储煤场的推广是大势所趋,除可以基本消除煤尘对周边环境的污染外,还可以保证煤的含水量等工艺指标。

封闭式储煤场应有良好的自然通风,煤在碳化过程中往往产生甲烷、微量的乙烷及丙烷等可燃气体,一般封存在炭块内,在装卸过程中,这些可燃气体就会散发到空气中,当煤尘中混合这些可燃气体后,爆炸所需的煤尘浓度会显著降低。另外,煤堆如果已经发生自燃现象,也会放出大量可燃气体,会加剧煤尘爆炸的危险。煤尘爆炸会在瞬间形成高温、高压和冲击波,其火焰温度高达1600℃~1900℃,爆源温度甚至达到2000℃以上。一旦发生爆炸,一般建筑物根本无法承受。因此,除采取自然通风措施外,在建筑物的顶部还应设置有害气体监测和强制排风措施。

在封闭式储煤场内还应设置等喷雾抑尘装置,这不仅是清洁生产和职业卫生的需要,同时,也是为了避免煤尘积聚发生爆炸。

影响煤尘爆炸的因素主要有以下几个方面:①悬浮煤尘的浓度,一般来说,煤尘爆炸的下限浓度为30g/m3~50g/m3,因此适时通过雾炮等装置对起尘点实施降尘是必要的。②引燃煤尘爆炸的高温热源,煤尘的引燃温度随煤尘特性、浓度的不同而变化,一般为700℃~800℃,这样的温度条件,电气火花、机械摩擦火花等普通火源就完全可以达到,因此储煤场内的电气设备应具备防爆措施。③煤尘的性质,煤尘的可挥发成分越高,爆炸性越强,并不是所有煤尘都有爆炸的可能,储煤场设计前,应根据《煤矿安全规程》的有关规定,取得存储物料煤尘爆炸性鉴定资料。

2.7.7 压缩空气站应按全年风向频率,布置在空气清洁,受粉尘、废气污染较小的位置。储气罐宜设在阴凉处。空气压缩机房工作时会产生较高的噪声,对人体健康有不利影响,所以值班室应采取有效的消音措施。

2.7.8 介质库主要用于储存、添加生产用的介质,车间内没有介质生产设备;介质制备车间除储存、添加生产用的介质外,尚需在车间内对半成品介质进行二次加工,车间内还布置有介质生产设备。为了便于生产,介质制备车间(介质库)、机修车间应设置供机动车辆通行的水平运输通道。

介质添加池表面耐磨内衬常用材料有铸石板、高强耐磨料及铁屑混凝土,不应使用耐热性差、易燃且易脱落的聚酯材料作内衬。


2.8 行政及公共建筑

2.8.1 本次修订根据标准化智能矿井、一般矿井和低成本运营矿井的不同需求,对矿井行政及公共建筑面积指标做了必要的调整,调整后篇幅较多,分项设施及建筑面积指标的具体内容见本标准附录A。

附录A补充了调度中心、汽车库等设施的面积指标。表中体现了必要建筑和可选建筑,使建筑设计更为灵活,便于满足不同需求。

本标准中各类建筑指标根据国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2015、《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010及《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359-2016制定;同时参考《煤矿地面建筑行政公共建筑调研报告》进行调整。《煤矿地面建筑行政公共建筑调研报告》于2016年完成,通过了由陕西省煤炭工业学会组织的专家会议鉴定,获得科学技术成果鉴定证书(陕煤学鉴字[2016]第12号)。

标准化智能矿井对人员的知识、技能、经验水平要求高,办公所需装备、设备增加,同时由于标准化智能矿井在籍人员总数大幅减少,办公用房使用率相对降低,因此适当提高人均建筑面积指标,以满足实际使用要求。档案管理的电子化和信息化已较普遍应用,因此适当减少了档案及资料室面积指标。低成本运营矿井以满足生产及生活基本要求为目的,建筑面积指标在可能的情况下尽量选择较低值。

化验室应与办公楼或其他建筑合建,化验室宜设置在底层端部,天平室、发热量测量室宜设在北向房间。

保健急救室是矿井井口创伤急救应急处置的场所,应设置急诊抢救室,并配备心肺复苏器械、麻醉机、充气止血带、心电监护仪、简易呼吸器、负压骨折固定装置等急救器材和药品,也可管理职工健康保健档案。

2.8.2 本次修订对井口联合建筑中的重要组成部分——任务交待室的具体设计内容给出了指导意见,明确了任务交待室的功能和基本要求。

2.8.3 辅助用房包括男来宾浴室、太阳灯室、洗衣房、水加热及泵房、饮水室、管理室、储藏室、卫生间和联系厅廊等。

根据《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010的有关规定,煤炭采掘场所的卫生特征分级为2级。根据该标准的规定,按重作业者考虑,设部分浴池。浴池净面积可根据淋浴器占地面积换算。1个淋浴器为3个人使用,占地1m2,则浴池净面积折算为0.3m2/人(其面积每平方米可按1.5个淋浴器换算,当淋浴器数量少于5个时,浴池面积每平方米可按1个淋浴器换算)。

煤矿工人由于长期在井下工作,难以正常接受自然光的照射,长此以往,将对身体产生不利影响,井口浴室是工人上井的必经之路,在此设置太阳灯室,强制照射,将有益于工人的健康。

本次修订补充了辅助用房的具体设计内容,在更衣室部分补充了电动更衣吊篮的设计。

2.8.4 灯房设计补充了矿灯和自救器自助收发方式。设计矿灯总盏数为原煤生产人员在籍人数,存灯、自救器室应按原煤生产人员在籍人数的30%预留备用位置。

2.8.5 职工食堂的设计根据现代化矿井的需求,增加了自助餐方面的内容,增加了餐厅面积,相应减少了厨房的指标。并补充了存放蔬菜、肉食的备料间和储存米、面等的食品库、卫生间、小型超市等设计要求,并对餐厅、厨房和饮食制作用房的室内净高做出了具体要求。

根据现行行业标准《饮食建筑设计标准》JGJ 64,本标准仅规定每座最小使用面积,随着经济发展、社会进步和人民生活水平的提高,就餐者对就餐环境的要求也相应提高,有条件者可高出此要求。

《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010中餐厨比为1:1,其中厨房包括辅助部分的内容,在实地调查及设计实践中,认为厨房部分面积偏大,参照现行行业标准《饮食建筑设计标准》JGJ 64-2017中第4.1.4条对此条进行修订。

2.8.6 本条文明确了调度中心的基本内容,规定了调度室、设备间的净高要求,防静电活动地板的一般架空高度以及装修要求。

2.8.7 考虑到煤矿职工倒班制的工作特性和工作情况,在单身宿舍中活动室和无障碍居室可根据实际情况设计。


3 结构设计基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 本条是矿井和选煤厂建筑结构设计的基本要求,根据现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068的有关规定制定。

矿井和选煤厂建筑结构在设计使用年限内应具有足够的安全性、适用性和耐久性,具体体现在:①在正常施工和正常使用时,能够承受可能出现的各种直接作用,如重力、风、地震、贮料压力、设备荷载、设备拉力作用以及间接作用(温度效应、结构材料的收缩和徐变、环境侵蚀和腐蚀等),即具有足够的承载能力;②在正常使用时具有良好的工作性能和舒适性,满足适用性要求,如可接受的变形、挠度、裂缝和振动幅度等;③在正常维护条件下具有足够的耐久性能,即在规定的工作环境和预定的使用年限内,结构材料性能的恶化不应导致结构出现不可接受的失效概率;④在设计规定的偶然事件(如断绳事故)发生时和发生后,结构保持必要的整体稳定性,即结构可发生局部破坏或失效,但不应导致连续倒塌。

3.1.3 随着采矿和选煤技术水平的不断提高,新的采矿和选煤方法及设备不断推出和应用,一些老矿、老厂为了提高采矿和选煤效率,大多都选择了投资少、见效快的方法,即对老厂房进行改造和扩建。矿井和选煤厂厂房的结构工作环境较差,加固前的服务年限各不相同,厂房改造前业主应委托国家授权的鉴定机构按照《工业厂房可靠性鉴定标准》GB 50144,通过实测、验算并辅以专家评估做出可靠性鉴定结论,作为加固设计的基本依据。未经鉴定的房屋结构,不能进行加固、改造设计。地震区建筑尚应进行房屋抗震能力鉴定。

3.1.4 目前,钢筋混凝土结构厂房的补强加固,现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367都有较为详细的要求和规定,设计时应遵守和执行;而钢结构厂房的补强加固还没有国家标准可遵循,设计时可参考《钢结构加固技术规范》CECS 77:96进行。选煤厂的厂房和一般建筑相比有它的特殊性,一是以水为介质作业的车间居多,且经常用水冲洗楼面,环境比较潮湿,煤泥水对结构构件有一定的腐蚀性,对于结构耐久性影响较大;二是厂房内的煤炭分级、破碎、分选、脱水等机械设备大多数都有较为强烈的振动。由于选煤厂厂房的补强加固改造的经验积累和资料收集尚不足,所以在规范正文里未做要求,根据近年来完成的多座厂房改造的设计和施工经验总结,有以下几点值得在设计时注意:

(1)对振动较大的厂房结构构件加固时,慎用预应力加固法。在使用过程中,由于振动的存在,将会造成预应力产生较大损失,导致预应力失效和构件破坏。

(2)对直接承受动力设备的结构构件加固时,不应采用碳纤维布加固法。碳纤维布为软性材料,设备的碰撞、磨损,煤泥水的腐蚀,都可能会造成加固失效。

(3)结构加固用胶粘剂宜采用可灌性好、收缩小、黏结强度高、固化时间可调整、抗氧化能力强、耐久性好且无毒的浆液。

3.1.5 矿井和选煤厂建(构)筑物中,一般设备的振动较大,当房屋或构件的自振频率与设备振动频率出现在同一区间时,就会发生共振。设计时应通过改变房屋或构件的刚度或质量,在满足承载力的同时,使其远离设备振动频率。对直接承受动荷载的结构还应进行结构动力分析。


3 结构设计基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 本条是矿井和选煤厂建筑结构设计的基本要求,根据现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068的有关规定制定。

矿井和选煤厂建筑结构在设计使用年限内应具有足够的安全性、适用性和耐久性,具体体现在:①在正常施工和正常使用时,能够承受可能出现的各种直接作用,如重力、风、地震、贮料压力、设备荷载、设备拉力作用以及间接作用(温度效应、结构材料的收缩和徐变、环境侵蚀和腐蚀等),即具有足够的承载能力;②在正常使用时具有良好的工作性能和舒适性,满足适用性要求,如可接受的变形、挠度、裂缝和振动幅度等;③在正常维护条件下具有足够的耐久性能,即在规定的工作环境和预定的使用年限内,结构材料性能的恶化不应导致结构出现不可接受的失效概率;④在设计规定的偶然事件(如断绳事故)发生时和发生后,结构保持必要的整体稳定性,即结构可发生局部破坏或失效,但不应导致连续倒塌。

3.1.3 随着采矿和选煤技术水平的不断提高,新的采矿和选煤方法及设备不断推出和应用,一些老矿、老厂为了提高采矿和选煤效率,大多都选择了投资少、见效快的方法,即对老厂房进行改造和扩建。矿井和选煤厂厂房的结构工作环境较差,加固前的服务年限各不相同,厂房改造前业主应委托国家授权的鉴定机构按照《工业厂房可靠性鉴定标准》GB 50144,通过实测、验算并辅以专家评估做出可靠性鉴定结论,作为加固设计的基本依据。未经鉴定的房屋结构,不能进行加固、改造设计。地震区建筑尚应进行房屋抗震能力鉴定。

3.1.4 目前,钢筋混凝土结构厂房的补强加固,现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367都有较为详细的要求和规定,设计时应遵守和执行;而钢结构厂房的补强加固还没有国家标准可遵循,设计时可参考《钢结构加固技术规范》CECS 77:96进行。选煤厂的厂房和一般建筑相比有它的特殊性,一是以水为介质作业的车间居多,且经常用水冲洗楼面,环境比较潮湿,煤泥水对结构构件有一定的腐蚀性,对于结构耐久性影响较大;二是厂房内的煤炭分级、破碎、分选、脱水等机械设备大多数都有较为强烈的振动。由于选煤厂厂房的补强加固改造的经验积累和资料收集尚不足,所以在规范正文里未做要求,根据近年来完成的多座厂房改造的设计和施工经验总结,有以下几点值得在设计时注意:

(1)对振动较大的厂房结构构件加固时,慎用预应力加固法。在使用过程中,由于振动的存在,将会造成预应力产生较大损失,导致预应力失效和构件破坏。

(2)对直接承受动力设备的结构构件加固时,不应采用碳纤维布加固法。碳纤维布为软性材料,设备的碰撞、磨损,煤泥水的腐蚀,都可能会造成加固失效。

(3)结构加固用胶粘剂宜采用可灌性好、收缩小、黏结强度高、固化时间可调整、抗氧化能力强、耐久性好且无毒的浆液。

3.1.5 矿井和选煤厂建(构)筑物中,一般设备的振动较大,当房屋或构件的自振频率与设备振动频率出现在同一区间时,就会发生共振。设计时应通过改变房屋或构件的刚度或质量,在满足承载力的同时,使其远离设备振动频率。对直接承受动荷载的结构还应进行结构动力分析。


3.2 结构布置

3.2.1 煤矿矿井和选煤厂地面建(构)筑物的布置不仅要考虑工艺要求,还应结合当地地形、岩土工程条件和结构合理性等因素综合比较,经技术经济比较后确定。煤矿多建设于山区,结合地形合理地减少场地挖填方,避开不利场地、建设联合建筑等能有效减少投资。

3.2.2 矿井和选煤厂地面建筑结构由于工艺布置原因,通常柱距较乱、错层较多。建筑、结构设计人员应与工艺设计人员协商,尽量在一个建筑单元内实现标准化,以便于简化设计和工业化生产。当厂房内设置吊车时,应根据标准吊车梁的跨度,合理选择柱距。

3.2.4 矿井地面建(构)筑物的楼层上通常要布置很多设备或开设很多孔洞,本标准给出矿井地面建(构)筑物设备平台的一般布置原则。


3.3 结构静力分析

3.3.1 由于计算机技术的发展和技术手段的进步,矿井地面建(构)筑物已有可能采用空间模型进行整体分析,本标准推荐尽可能采用空间结构体系计算。

当沿用平面模型计算时,应将构件在两个方向的计算内力叠加、组合后,再用于构件设计。

3.3.2 结构计算时,通常需要将构件简化为梁、板、柱等有限元单元,这些简化单元及其之间的节点刚度应尽量符合实际条件。

3.3.3 矿井建筑结构中错层现象明显,特种构件也较多。而常用的建筑结构辅助设计程序往往是根据民用建筑的特点编制的,其计算假定通常不能完全符合矿井建筑结构的实际条件。因此,在利用这些程序设计矿井建筑结构时,一方面需将煤仓等特种构件做简化处理,以便于利用程序计算结构的整体内力;另一方面也要对计算结果做必要的分析整理,不能直接用于设计。

对于在结构整体计算时经过简化的构件,整体分析的计算结果显然不能满足或不能完全满足该构件的设计要求,需做局部补充分析。

3.3.4 目前,国内很多设计院不做屋面桁架或网架的设计,将这些钢构件的设计推给制造厂商。而钢结构制造厂商往往忽略房屋的整体受力特点,将桁架或网架作为简支体系设计。这样,一方面桁架、网架设计时没有考虑下部结构传来的水平荷载;另一方面其支座的构造也不能保证网架、桁架的链杆作用。不仅造成网架、桁架自身的安全度不够,也使房屋结构不能通过屋面构件连成整体,使排架体系失效。

3.3.5 计算内力与位移时,楼板在其自身平面内为刚度很大,可不考虑楼面变形,平面内只考虑有刚体位移,包括两个方向的平移和楼板的整体转动。当楼面有较大的开洞或缺口、楼面宽度狭窄,或者楼面的整体性较差时,楼板刚度无限大的假定不符合实际情况,应对采用刚性楼面假定的计算结果进行修正。

3.3.6 由于设备的更新换代很快,因此动力系数首选应由设备厂商提供。当无技术资料或经验时,也可参照表1选用。

本表源于《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-94,并参照电力系统的有关规范做了适当调整。动力系数尽管不能反映设备的实际振动,但对提高直接承受动力荷载构件的承载力还是很有帮助的。考虑动力系数的设计方法不能代替本标准第3.1.5条的规定。


3.4 结构动力分析

3.4.1 苏联《动载荷机器作用下的建筑物承重结构设计与计算规范》(-200-54)(以下简称苏联《动规》)将机器按三种方法分类:即机器运动部件的运动方式、扰力大小及频率,另外,还有按机器其对基座振动的敏感性划分的等级。我国冶金、有色金属行业标准《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程(试行)》YSJ 009-1990(以下简称冶金行业标准《动规》)是按机器对基座振动速度的要求分类。选煤厂的主要动力设备,可按表2分类。

本标准采用按频率对机器分类,原因是:经验表明在选煤厂常用的动力设备中影响楼面垂直振动的是中频率机器,而影响厂房水平振动的是低频率机器,按照频率进行动力设备分类,对合理布置动力设备及合理确定支承构件(骨架)的刚度以减小楼面(或厂房)的振动是至关重要的。

此外,选煤厂常用动力设备中,有些设备的运动部件的运动方式较为复杂,不是苏联《动荷载机器作用下的建筑物承重结构设计与计算规范》-200-54表1机器按其运动部件的运动方式分类所能概括的,如斜轮分选机和卧式振动离心机,前者运动部件绕斜轴转动,后者既有横轴旋转运动,还有前后往复运动。还有些设备其扰力并非由设备运动构件的运动所产生,而是由设备内部物料运动所产生的。目前常用的振动较大的选煤设备出厂时均带有弹性支承系统,其扰力可直接由该弹性支承的刚度与其相应的变位相乘而求得,从而避开了上部机构的运动方式。选煤厂设备对其基座的振动均属不敏感范畴。

3.4.2 动力设备产生的振动荷载标准值应理解为符合设备使用技术要求的正常状态下设备所引起的惯性力的参数值,以在制造厂试验中设备的相应特性平均值作为振动荷载标准值。该值应采用设备制造厂提供的数据。

动力设备的振动荷载计算值的确定是对振动荷载标准值乘以设备动力超载系数Kd,此系数是考虑到设备实际参数对其标准值偏离的可能性,以及因在使用过程中工作状态的改变、轴承间隙加大、零件磨损、有杂物等原因所引起这些参数的明显变化。公称均衡的机器中会出现于平均值偏差很大的参数,特别是旋转质量的偏心率。主要动力设备的动力超载系数在表3.4.2中给出。对具有试验数据的某些类型设备,允许采用试验得到的动力超载系数。

本次修订做了彻底修改,“扰力”全部改为“振动荷载”,本条只适合振动筛振动荷载计算,通风机、电机等旋转设备不完全适合,详见国家现行标准《建筑振动荷载标准》GB/T 51228-2017和《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL 5022-2012,钢筋混凝土结构构件除了计入超载系数4.0外,高频设备还应考虑钢筋混凝土疲劳影响系数2.0。明确荷载组合的规定,即与现行其他与振动有关的标准协调,又照顾过去的经验。

3.4.3、3.4.4 通过对正在使用的厂房和构筑物进行大量的振动观测,以及建筑结构振动时的强度进行计算表明,在选煤厂中大多数情况下必须减小在其上有人的结构振动速度,这是根据振动对人体的生理影响而确定的,而并非由于振动对结构强度的影响和设备基座的允许振动限值所致。

选煤厂常用设备对其基座的振动均属于不敏感范畴。设备基座的允许振动速度一般都在10mm/s~12.6mm/s,在满足振动对人体的生理影响而确定的允许振动限值时,一般均能满足设备基座允许振动限值,故在本章中未给出设备基座允许振动限值,仅给出了操作区的允许振动限值。

操作区的允许振动限值是以操作人员的健康不受损害、正常工作不受影响为依据确定的。在以往的选煤厂振动厂房的设计中,楼面的允许振动速度一般都采用[v]=6.4mm/s,未考虑在一班内受振动时间的长短和振动强度变化等因素,在本标准编制过程中,我们依照多年来的设计经验和计算、实测数据,参考冶金行业标准《动规》中的有关规定,综合考虑操作人员在8h内间歇受振时间等因素,给出了操作区的允许振动速度和允许速度的修正方法。这样比以往采用定值设计更趋于合理。但在确定允许速度修正系数时,作用于操作人员的振动时间应当以统计数据为依据。

3.4.5 条文中设备“不同工作状态”是指设备正常运转工作状态和停车工作状态。停车工作状态包括停车过程中设备自身的共振状态与设备和结构的共振状态两种情况。就设备启动和停车两种工作状态而言,启动过程比停车过程所需时间短得多。所以,停车状态比启动状态更为危险。因此,本条的设备不同工作状态不包括启动工作状态。

3.4.6 参考国内外有关技术统计资料,在中等应力状态下,现浇钢筋混凝土结构的阻尼比取0.05,钢结构的阻尼比取0.03是可行的。

3.4.7~3.4.9 在计算梁的截面惯性矩时,若板上在梁的一侧开有较大的孔洞,则可按倒L形截面计算;若在梁的两侧均开有较大的孔洞,则可按矩形截面计算。有的设备基座较大,并沿承受设备的梁呈条形布置且与梁是刚性连接的(如振动筛高架基座和跳汰机基座等),此时,设备基座对梁的刚度影响甚大,如果计算中忽略设备基座对梁的刚度影响,则梁的自振频率的计算值和实际值将会出现相当大的偏差,致使动力计算失去意义。因此,当设备基座与梁有可靠连接时。宜考虑设备基座对梁的刚度影响,以减小自振频率的计算误差。

3.4.10 楼盖上的临时质量是指楼面活荷载的质量。第2款规定“楼盖上的临时质量和设备上的物料质量应按实际情况采用”,是为了尽可能将梁的自振频率计算值更加准确而制定的。

3.4.11 本条给出的是楼面梁的自振频率的计算公式,对于楼盖的自振频率可按现行冶金行业标准《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程(试行)》YSJ 009-1990的规定计算。

3.4.12 一般来说,当确定承受周期荷载结构的自振频率时,建筑结构的原始数据(计算简图、荷载、杆件及其连接的刚度、质量等)精度均不是很高,而由此确定的自振频率也就可能产生偏差。同时,结构在简谐荷载作用下共振或接近共振时,计算结果对所计算动态体系特征的微小变化均非常敏感,甚至自振频率的微小变化都可大幅增大或减小振幅。因此,本条以频域的方法来考虑在自振频率中可能存在的偏差。参考国外的有关资料,对钢筋混凝土肋形楼盖中的主梁和次梁等构件,计算频率的可能误差ε取0.30。

3.4.13 采用“能量法”将集中质量换算成均布质量时,对于同时具有均布质量mu和集中质量mj的梁,假定其振型曲线Z(x)与具有均布质量m梁的振型曲线相同。

当仅有均布质量m时,体系的自振圆频率为:

当既有均布质量mu,又有集中质量mj时,体系的自振圆频率为:

令两者的自振频率和振型相同可得:

上述公式是按单跨梁推导的,关于连续梁上的集中质量换算成均布质量,其原理与单跨梁相同。

本标准附录C中的kj值是按照上述原理,根据现行国家标准《多层厂房楼盖抗微振设计规范》GB 50190-93和苏联《动规》中的有关数据整理而成。

3.4.14 设有众多不同类型的大型动力设备的多层厂房,其结构振动是十分复杂的,这种复杂性一方面来自振源,另一方面也来自结构本身。本标准的编制只能以现有研究成果、设计总结及对选煤厂各种振动问题的处理经验为依据,因此,本条在结构振动计算上,当条件不具备时仍允许沿用平面振动的计算模型。

3.4.16 本条第1款的频率条件使构件避开了共振和接近共振的状态,就是在启动和停车时也不会出现通过构件共振区的情况。此时,在动力荷载作用下结构将不会产生过大的动内力。第2款的振动位移条件,综合反映了动力计算实践和工业厂房振动研究的多年经验,结构按基本频率振动时符合足够的可靠性准则。所以,当结构符合本条的条件之一时,可不做动内力计算,仅需将重物或设备的荷载乘以动力系数后按静力计算进行,这样对结构的承载能力是同样可以保证的。


3.5 构造要求

3.5.4 振动设备较集中的楼面一般是操作人员活动最多、楼面振幅最容易超限的区域。调查显示,虽然板跨仍在常规经济跨度2.7m附近,在大型振动筛、离心脱水机等动力设备周围的楼板就很容易出现共振和振幅超限的情况。故标准中对楼板的跨度、厚度、整体性做出相应规定。

3.5.5 矿井地面建(构)筑物的楼层上通常要布置很多设备。本标准给出了矿井地面建(构)筑物设备与平台连接的原则。

3.5.6 本条对须埋入煤堆中的栈桥支承结构给出了构造加强措施。


4 荷载

4.1 荷载分类与组合

4.1.1 本标准荷载分类与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009基本类似,仅在可变荷载部分增加了设备检修荷载、管道荷载、堆料荷载和设备拉力荷载,在偶然荷载部分增加了断绳荷载。矿井建筑的主要设备荷载、检修荷载、管道荷载、贮料荷载、设备拉力荷载、断绳荷载等应由工艺提供。

可作为永久荷载的洗选设备自重是指:跳汰机、动筛跳汰机、浅槽分选机、主(斜)轮分选机、重介分选机、弧形筛、过滤机、加压过滤机、磁选机、压滤机、浮选机(柱)、破碎机、振动筛、离心机等。因为设备安装使用后,一般情况下是不会改变位置的,设备荷载符合永久荷载的特性,所以设备自重可作为永久荷载,但是设备中的物料为活荷载。

4.1.3~4.1.5 这三条内容是根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008的规定编制的,该标准增加了地震设计状况。

4.1.7、4.1.8 这两条给出了煤炭工业建筑结构的重要性系数和根据不同使用年限的荷载调整系数,系根据现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018确定的。

4.1.9 本条强调了必须按偶然组合验算结构的整体稳定、倾覆和滑移。在设计规定的偶然事件(如断绳事故)发生时和发生后,结构应保持必要的整体稳定性,即结构可发生局部破坏或失效但不应整体倒塌。

4.1.10 本条为强制性条文,必须严格执行。本条补充了堆(储)料荷载、设备拉力荷载和断绳荷载的分项系数,并给出了偶然荷载作用下,验算倾覆、滑移或漂浮时永久荷载的分项系数。现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018对恒荷载、活荷载的分项系数做了大幅度提高,本标准据此也相应提高了恒荷载、活荷载的分项系数。鉴于煤炭工业建(构)筑物的楼面活荷载往往大于4.0kN/m2,且以检修荷载为主,参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的条文解释,对于大于4.0kN/m2的活荷载、堆(储)料荷载、动水压力荷载、安装检修荷载、设备拉力荷载等活荷载的分项系数仍然予以折减。同时,按照现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018的规定,取消了恒荷载为主时分项系数1.35的规定。


4 荷载

4.1 荷载分类与组合

4.1.1 本标准荷载分类与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009基本类似,仅在可变荷载部分增加了设备检修荷载、管道荷载、堆料荷载和设备拉力荷载,在偶然荷载部分增加了断绳荷载。矿井建筑的主要设备荷载、检修荷载、管道荷载、贮料荷载、设备拉力荷载、断绳荷载等应由工艺提供。

可作为永久荷载的洗选设备自重是指:跳汰机、动筛跳汰机、浅槽分选机、主(斜)轮分选机、重介分选机、弧形筛、过滤机、加压过滤机、磁选机、压滤机、浮选机(柱)、破碎机、振动筛、离心机等。因为设备安装使用后,一般情况下是不会改变位置的,设备荷载符合永久荷载的特性,所以设备自重可作为永久荷载,但是设备中的物料为活荷载。

4.1.3~4.1.5 这三条内容是根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008的规定编制的,该标准增加了地震设计状况。

4.1.7、4.1.8 这两条给出了煤炭工业建筑结构的重要性系数和根据不同使用年限的荷载调整系数,系根据现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018确定的。

4.1.9 本条强调了必须按偶然组合验算结构的整体稳定、倾覆和滑移。在设计规定的偶然事件(如断绳事故)发生时和发生后,结构应保持必要的整体稳定性,即结构可发生局部破坏或失效但不应整体倒塌。

4.1.10 本条为强制性条文,必须严格执行。本条补充了堆(储)料荷载、设备拉力荷载和断绳荷载的分项系数,并给出了偶然荷载作用下,验算倾覆、滑移或漂浮时永久荷载的分项系数。现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018对恒荷载、活荷载的分项系数做了大幅度提高,本标准据此也相应提高了恒荷载、活荷载的分项系数。鉴于煤炭工业建(构)筑物的楼面活荷载往往大于4.0kN/m2,且以检修荷载为主,参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的条文解释,对于大于4.0kN/m2的活荷载、堆(储)料荷载、动水压力荷载、安装检修荷载、设备拉力荷载等活荷载的分项系数仍然予以折减。同时,按照现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068-2018的规定,取消了恒荷载为主时分项系数1.35的规定。


4.2 永久荷载

4.2.1 建筑面层的做法在实际施工和使用时,有可能更改,设计时应考虑其不利影响。

4.2.2 当建筑采用轻质围护材料时,围护材料的使用年限往往低于结构使用年限。而轻质围护材料的更新换代较快,实际更换时很难找到同样的材料,更换后的围护材料有可能比原设计围护材料重,设计时应适当考虑因更换围护材料造成的荷载增加。


4.3 楼(地)面活荷载

4.3.1 本条是根据现行国家标准《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010第5.4.1条和《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010第4.0.3条合并编制的,锅炉房属于煤矿常用建筑,本次修订根据现行国家标准《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359-2016的有关条文予以补充,并对灯房浴室联合建筑的楼梯荷载进行了调整。

近年来,大直径提升机在实际工程中的应用越来越多,本次修订增加了直径4.5m、5.0m的提升机荷载,按照中煤集团西安院调研和分析计算的结果,按照单向板等效计算,设计基准期为50年、保证率为98%的安装区活荷载标准值分别为27.5与34.0,检修区分别为61.0与67.5;设计基准期100年时,安装区分别为30.5与37.5,检修区分别为67.5与75.0。可以偏于安全取值:设计基准期T=50年时,安装区分别为30.0与35.0,检修区分别为65.0与70.0;T=100年时,安装区分别为31.0与38.0,检修区分别为68.0与75.0。

4.3.2 本条源于原国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-94,现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2016予以取消。但地面活荷载对估算地面混凝土垫层的厚度仍有参考作用,故本标准仍按原规范条文予以补充。

4.3.4 考虑到煤泥水管道直径大于或等于250mm和介质管道大于或等于150mm时,有的管道吊挂点已经超出楼面的活荷载值,故需要按实际情况计算。


4.4 吊车荷载

4.4.1 目前矿井建筑中吊车起重量越选越大,造成设备和结构的双重浪费。矿井建筑中检修吊车的起重量应根据设备拆卸后零件的最大重量确定,一般不会超过20t。

选煤厂中常用的起重机根据现行国家标准《起重机设计规范》GB/T 3811-2008,工作级别划分A1级~A5级,一般不经常使用,或经常用于检修设备时可采用工作级别A1级~A3级;对于受煤坑的卸煤机、介质准备车间的起重机及煤泥沉淀池中的抓斗,由于使用频率程度较高,可采用工作级别A4级~A5级。


4.5 风、雪荷载

4.5.2 煤矿一般建于山区,基本风压和基本雪压一般无法直接从现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009查得,需要采用当地气象资料统计分析后计算确定。

4.5.3 根据近年来储煤场建筑的风洞试验结果,补充了两端开口的柱面储煤场的风载体型系数。现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012取消了栈桥结构的体型系数,给栈桥设计带来不便,本条根据原国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ 9-87的规定予以补充。


4.6 堆料荷载

4.6.1 现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012中没有堆料荷载的计算方法,本标准予以补充。

4.6.2 表4.6.2来源于《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010的规定,并根据《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010的有关规定增加了煤泥、矿粉等内容。目前,仓内普遍使用内衬材料,煤与内衬材料的摩擦系数应通过试验确定,内衬材料生产厂家有责任提供这一参数。未提供设计参数的内衬材料显然不能用于工程实际。


5 地基基础

5.1 一般规定

5.1.1 煤炭工业地面建(构)筑物地基基础设计等级是根据矿井、选煤厂地面建筑的功能特征、产生地基问题引起的后果严重程度及多年建设工程的建筑经验而分级的。


5 地基基础

5.1 一般规定

5.1.1 煤炭工业地面建(构)筑物地基基础设计等级是根据矿井、选煤厂地面建筑的功能特征、产生地基问题引起的后果严重程度及多年建设工程的建筑经验而分级的。


5.2 地基计算

5.2.2 本条只列出矿井地面重要建筑的地基变形允许值,是以工程建设与运营中遇到的地基变形问题为基础,并考虑煤矿构筑物的特点而修改的。

采用筏板基础或箱型基础的钢筋混凝土筒仓等高大建(构)筑物,由于结构刚度较大,能够较好地调整建(构)筑物的不均匀沉降,这种调整作用随着基础、建(构)筑物在建筑过程中刚度的逐渐形成和加大而逐渐加强,但是基础及建(构)筑物刚度的增加不能调整整体倾斜,因此倾斜值是高大建(构)筑物的重要变形控制指标之一。

另外,国内外资料及大量煤矿建筑物沉降资料表明,建筑物差异沉降量与绝对沉降量存在统计规律,基本上呈沉降量增大,差异沉降量也增大的趋势。因此控制平均沉降量也是重要指标。

众多矿井地面结构,如落煤筒、煤仓等,虽然规模高大,但按其高宽(径)比却不是很大。不同于水塔、烟囱等高耸建(构)筑物,它的另一特点是与相邻的生产系统建(构)筑物有紧密联系,同时荷载较大,若允许较大的倾斜率将会给所支承的结构带来较大的附加应力,或影响系统的正常运转。

5.2.3 现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第7.1.5条指出,活荷载较大的构筑物或构筑物群(如料仓、油罐等),使用初期应根据沉降情况控制加载速率,掌握加载间隔时间,调整活荷载分布,避免过大倾斜。煤炭矿井地面建筑中的储煤仓、储煤棚等高大构筑物即属此类构筑物。它的特点就是储煤量是可变的,由最大储煤量产生的活荷载重可达到与结构自重产生的永久竖向荷载两者数值很相近的程度,而且设计采用的基底压力都相对较高。如果不能很好地按照地基土受荷压密或固结的机理规律装载,会影响地基合理、正常地适应构筑物工作要求,此类状况常有发生。

(1)使用初期不控制储料煤荷载的加荷速率带来的问题。

上海某焦化厂(配煤房)小型贮煤仓,由5个直径8m的钢筋混凝土煤仓组成。地面以上高度为31m,基础埋深1.5m,基础为带肋筏基,筏厚30cm,基底面积46.5×10.76m2,如图1所示。

配煤房自重38000kN,煤可变荷载21500kN,构筑物自重作用于基底压力为76kPa,地基土较软弱,土性指标见表3。基础南侧6m以下淤泥质黏土孔隙比稍大,西南面表土层中有暗浜填覆。淤泥质黏土层的抗剪强度,按未完全固结快剪试验为φ=13°,C=12kPa;三轴不固结不排水快剪为:φ=0°,Cu=20kPa;十字板抗剪强度为22kPa。地基承载力值:按未完全固结快剪指标计算,fk1=122kPa;按三轴快剪指标计算,fk2=90kPa;按十字板抗剪强度计算,极限承载力fu=135kPa。

沉降情况:

1)完工时的沉降:完工前最后3个月内平均沉降为4.7cm,沉降速率平均为0.5mm/d。沉降略有不均匀,南边稍大,但倾斜较小,为0.0027。

2)快速加煤后沉降速率和倾斜剧增:完工后6个月投入生产时,于5d内加满至2150t,基础平均压力达12t/m2,沉降速率剧增,加煤停止时,基础南边每天沉降10mm,北边每天沉降8mm;加煤停止后四天,南边每天沉降45mm,北边每天沉降27mm,以后又逐渐减少。加煤过程中,配煤房向南倾斜0.006,加煤后7个月倾斜已达到0.018,这一阶段沉降与倾斜都急剧发展,以后仍有增加,但速率已缓和;但加煤后2年3个月,沉降速率虽逐渐降至0.52mm/d,但平均沉降已增至67cm,北边沉降57cm,南边沉降78cm,倾斜达到0.024,结构安全、正常工作均受到影响。实测资料见图2~图4。

3)采取纠倾措施:北侧堆放钢锭,控制倾斜发展并纠倾。在北侧堆放12.5t/m2钢锭后仅2个月,倾斜就从0.024减至0.016,并继续减少。加载时间达到3年后逐渐卸载。卸载后6年实测最大沉降量达122cm,最小沉降量为110cm(倾斜为0.014),如图5所示。

分析总结:①地基土质在基础之南北侧虽有不均匀,但发生过大沉降的主要原因是快速加荷所致。纠倾时北侧堆荷载重为12t/m2,超过煤重1.395倍,但加载速率慢,历时2个月,降低为加煤速度的1/2,就能使孔隙水压力有所消散,地基的稳定性并未破坏,同时达到了预期的纠偏目的。证明上述分析论断正确。②快速加荷条件下,地基出于不排水快剪条件,承载力应取小值,而达不到设计取值。③分级限载与限制加煤历时,对煤仓构筑物是非常重要的指示性规定。

(2)减慢加荷速率对地基的有效作用。

减慢,是和一般施工条件下加荷速率相对而言。最典型的是软土地基上油罐充分预压,可使80kPa~100kPa地基承载力成功地提高至250kPa,而且整个油罐的沉降比较均匀。例如,从21世纪70年代开始应用于吹填土上建造20000m3及以上的油罐,经过97d的预压,地基承载力从50kPa增长到170kPa,平均沉降速率在5.0mm/d左右,实际最大速率达8.43mm/d。油罐边缘平均沉降量为最终沉降量的60%。与桩基、挖土填砂两个方案比较可分别节约75%与60%。

5.2.4 当井筒采用冻结法施工时,建造于其上的井架、井塔或井口房等建(构)筑物基础会受到人工冻融土的影响。由于各类岩土性质变化大,冻融对其融陷、融沉及承载力的影响是不同的,例如,淮北矿区与邢台矿区冻融土的工程性质差异显著,因此掌握设计矿区冻融土的基本性状参数是设计的必要条件。另外,随着井筒开凿而引起冻融土随所处位置不同与时间变化而产生的工程性质时空变化也是需要掌握的基本资料,这样才能较全面地了解冻融土的工程性质,做好地基基础设计。

5.2.5 高大建(构)筑物相对于一般多层建(构)筑物的主要特点是高度大、荷载大和基础宽度与埋深大。由于这些特点使得多用筏(箱)基础的高大建(构)筑物地基侧限条件、地基的应力-变形状态以及基础与上层结构的刚度与强度均与一般建筑有较大的差别,因此在确定其地基承载力和变形条件时也需多些思路。

目前,国内外普遍采用的承载力公式几乎还限于古典塑性理论中有关刚塑体的解答,本标准采用的极限承载力计算公式即属于此公式,同时符合国际上通行的极限状态设计原则。现行行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ 72-2004及地方标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 01-501等采用此公式,国际上《欧洲地基基础规范》EUROCODE7就规定了承载力系数与本标准完全相同的极限承载力公式。极限承载力计算公式主要是计算实际地基宽度和埋深下的地基极限承载力。另外,采用本标准推荐的极限承载力计算公式,也含有验算地基稳定性的意义。地基稳定性实质上就是地基极限承载力能否满足要求。

如前所述,此类高大建(构)筑物多用筏(箱)形大基础,宽度(直径)大,其变形特点可从太原地区软弱(均匀饱和黄土)地基上的不同尺寸的载荷板或基础变形监测数据反应看出,见表4、图6。

上述资料表明,基础面积的大小对于地基沉降变形的规律有非常复杂的影响。当基础宽度小于0.25m时,由于基础面积小,地基的塑性变形区相对占有较大的部分,因而地基沉降变形量迅速增大。随着基础面积的增加,塑形变形区相对减少,地基沉降变形也相对减少。当基础宽度b为0.5m~3.0m时,其沉降变形规律符合弹性理论的线性关系,当基础宽度b达到8.0m~10.0m,相对变形曲线近似过渡到水平直线。这种现象可认为是由于地基变形模量随深度的增加及荷载压力随深度的减少所产生的。总之,这是个很复杂的问题,对宽度b>8.0m的基础与中、小型基础相比,其地基沉降变形的分析应区别对待,许多大型煤炭工业构筑物的基础,其宽度远大于8.0m,即属于大板基础,在进行该类地基分析评价时宜区别于中小型基础。

关于应用公式时对基础宽度的限制,是借鉴《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ 024-85及《港口工程地基规范》JTJ 250-98确定承载力公式中对于基础宽度b限值的规定,结合上述实际工程基础变形监测资料,做了基础宽度大于8m时按8m考虑的限制条件。

基础埋深d的问题:

关于周边附属建筑为超补偿基础时,该段基础埋深的确定举下列例子说明。

(1)高层建(构)筑物的地下室,由于使用功能的需要,常将箱(筏)基础的一侧或两侧作为行车出入通道(图7),此时箱(筏)基础的一侧或两侧土体就被挖去,致使该侧的埋深接近于零。这种条件下就不能考虑地基承载力的深度修正。

(2)另有一些地下室向建筑主体之外扩展,功能部分地板为配筋有一定刚度的地面,顶部为工业场地或庭院绿化(图8),此时可将基础侧边地下构筑物的重量折算为土的重度,近似考虑深度影响及修正。

关于抗剪强度的试验条件:

确定抗剪强度参数c、tanφ的代表值是按本条公式进行承载力计算的具有关键意义的指标,因此在选用抗剪强度试验的方法时,应根据施工速度、地基土层条件(加荷前、后的应力状态,应力路径等),尽可能符合建筑和地基土实际受力状况。根据工程实践经验,一般采用等向固结不排水剪切试验,对施工速率较快(如滑模法施工的储煤筒仓等)、排水条件差的饱和黏性土可采用不固结不排水剪切试验,对饱和软土,特别是高灵敏度黏性土和粉土,应对试样在有效自重压力预固结后再进行试验。


5.3 采空区

5.3.1 随着工程建设的土地需求量越来越大,国家可资利用的土地资源日渐减少,煤炭等矿产资源的开采也破坏了大量的土地资源,实际工程中常常遇到的是采空区无可绕避的情况。如何治理利用采空区场地、节省土地资源、有利于区域整体规划建设成为摆在煤炭建设领域相关部门和技术人员面前亟待解决的大问题。

近年来,全国各地均有在采空区场地上进行建设的工程项目,积累了大量的采空区治理设计、施工、检测等方面的经验,发明了许多采空区治理的新技术、新方法、新材料等,对日益增多的采空区场地利用提供了丰富而可靠的先例。在此基础上国家陆续出台了《煤矿采空区岩土工程勘察规范》GB 51044及《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180,为采空区建设场地利用提供了应该遵循的技术标准。

5.3.2 采空区地表移动延续时间包括了由于采动引起的地表移动初始期、活跃期以及衰退期三个阶段。采空区场地当可修建建(构)筑物时,一般是处于地表移动延续时间的衰退期。此时虽然地表移动变形趋于稳定收敛状态,基本不会产生大的、剧烈的地表移动变形,但尚存在一定的残余变形量,当此部分残余变形量(含变形速率)与建筑附加荷载产生的正常地基沉降变形量(含变形速率)之和使得建(构)筑物结构抗力难以适应时,仍然可能造成建(构)筑物的损坏。因此,本条规定采空区地基变形计算应考虑采空区地表移动残余变形的影响。 目前残余变形计算研究程度较少,实际工程中应结合经验、实测及数值模拟分析等予以确定。

5.3.3 采空区的治理方案,是根据煤炭工业太原设计研究院集团有限公司在山西、陕西等矿区治理采空区的经验与山西太旧高速、大运高速祁临段、太长与长晋等高速公路跨越采空区的治理经验编制的。如太原李家楼煤矿筒仓采空区、古交西曲变电所采空区,采用了钻孔干料充填加水泥粉煤灰或水泥黄土混合注浆方法;汾西柳湾煤矿生产系统采用浆砌片石、土工袋回填和水泥黄土混合浆液补充注法;阳泉美锦大厦(地上12层,地下1层)采用ф1.5m,长20m~25m的钢筋混凝土钻孔灌注桩基穿越治理采空区。对采空区深度达到200m~250m,个别地段达到300m的山西几个高速公路,均采用粉煤灰水泥或黄土水泥混合浆液注入充填方法,不仅在技术上取得成功,而且在经济效益、社会效益方面也是很好的。采空区治理平面范围应按现行标准《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》确定。

本次修订结合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180的有关规定补充了剥挖回填法、强夯法、砌筑法、跨越法、桩基穿越法等多种采空区治理方法。

5.3.5 采空区上建(构)筑物的设计规定按现行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规范》规定的矿区建筑物保护等级划分、建筑物各保护等级的维护带宽度及保护煤柱留设方法相关条款进行了调整,并结合现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180补充了采空区治理若干建筑措施和结构措施。

5.3.6 本条为新增内容。采动边坡是现行国家标准《煤矿采空区建(构)筑物地基处理技术规范》GB 51180中出现的新术语。采动边坡是受采空区采动、变形影响控制的边坡。采动边坡易诱发产生采动滑坡或采动坡体崩塌,对建(构)筑物造成危害。


5.4 山区地基

5.4.1 工业场地应有稳定的工程地质条件,避免自然灾害的威胁,因山体滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用导致的地质灾害所造成的损失有时触目惊心,可能造成极大的社会、经济问题。因此,本条规定在不良地质作用发育的不稳定地段不得修建建(构)筑物。

5.4.3 在山区工程建设中,因受场地条件的限制,常需削高填低,因而出现大面积的填方地段,利用填方地段作建筑场地是山区建设难以避免的。但常遇到不论填土质量好坏,凡填土则一律不用,这显然不合适。能否安全利用填土作地基,关键是填土的压实质量。山区建设的经验证明,填方地段严格有序的压实填土,具有较好的力学性质,能满足地基设计要求,可达到满足工程工艺布置、扩大建筑场地、节约工程费用和工期等优点。因此,强调填土的压实质量是本节的重点。

应用静力触探方法检测压实填土质量是一种快速、分层精度高的原位测试方法。炭工业太原设计研究院30多年在多项工程实践中应用,包括对沉降敏感的多层砖拱砌体承重结构,地基填土厚达4.0m~5.0m及填高达10.0m的压实填土的成功经验。

5.4.4 软质岩屑是由软岩经风化剥蚀形成的次生沉积物,成分以泥页岩、砂质泥页岩、砂岩与煤的碎屑物为主,广泛赋存于我国西部矿区的山前阶地上,是煤炭工业与民用建筑的重要建筑地段。软质岩层的母岩是赋存于低山丘陵区煤系地层的软质岩石,经过长期剥蚀作用,使其破碎而裸露堆积于山体坡面,为岩屑堆积准备了充足的物质来源。在山前坡脚,往往形成以岩屑为主要物质成分的裙状地貌景观,在冲沟发育地段,由间歇性的山洪急流奔流下泻时携带着大量的山坡软质岩屑冲出沟口,形成扇状地貌景观,构成坡-洪积成因类型的软质岩屑(含碎石)。它的特征是对含水量变化敏感,低含水量时外观特征与颗粒组成是粗粒土(含碎石),受水浸湿后强度骤降,显现湿陷性土的特征。增湿过程中土的颗粒破碎,会显示粉性土的性质。这种情况在矿山多见,如甘肃窑街矿区、山西古交矿区等。


5.5 软弱地基

5.5.2 本次修订取消了《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010中第6.5.2条第4款的规定,如果天然地基强度及变形可以满足上部结构设计要求,应该首选天然地基。该规范第4款“处理的地基比天然地基更经济合理”的现象一般是不会出现的。如果存在地质环境改变导致的地基条件变坏的情况,在天然地基分析中也已经考虑到,需要时将建议采取地基处理措施,但不能说处理的地基比天然地基更经济合理。

5.5.8 设计等级为丙级的矿井地面建(构)筑物,且控制压实系数符合本标准表5.5.6的要求时,垫层承载力特征值可根据地区经验按表5选用。

5.5.9 加筋(砂石)垫层适用于浅层软地基与不均匀地基的处理。加筋垫层是由分层铺设于垫层内部的土工复合筋带与垫层填土构成。根据建筑经验作为加筋的土工合成材质,宜采用抗拉强度高、受拉伸长率ε较小、摩阻性与耐久性好、抗腐蚀性强的土工筋带。

加筋土垫层的设计包括以下内容:

(1)土工筋带材料的允许抗拉强度按下式确定:

式中:Ta——土工筋带(材料)的允许抗拉强度(MPa);

Tu——土工筋带(材料)拉伸试验得出的极限抗拉强度(MPa);

km——土工筋带(材料)安全系数一般取3,当有经验时,可适当减少(灰土可取2.5)。

(2)对于一般条、矩形基础(基础宽度b≤8m时),采用垫层扩散应力法检验垫层的厚度。根据加筋垫层载荷试验测得的垫层底面应力反算,得出垫层的压力扩散角θ,对于砂石垫层θ角取36°~39°,对于灰土垫层θ角取34°~36°。

对于筏形基础,也可采用下列修正的太沙基土拱理论公式计算加筋垫层底面处作用的附加应力:

式中:γ——垫层土的重度(kN/m3);

b——筏形基础的宽度(m);

z——加筋垫层的厚度(m);

k——满足筋带应力条件的筋带布设加筋作用系数宜在0.6~2.0之间。软层厚者取小值(此时,Ta值满足安全系数km≥3的要求)。

k可按下列公式计算:

当软弱下卧层厚度t≤3.0m,t/b≤0.2时,加筋作用系数k为:

当软弱下卧层厚度t>3.0m,或t/b>0.2时,加筋作用系数k为:

尚可用mc-k关系曲线图确定k值(图9),mc可按下式计算:

式中:li、di——分别为垫层中横向土工筋带第i根的长度及宽度(m);

lj、dj——分别为垫层中纵向土工筋带第j根的长度和宽度(m);

N——加筋层数;

F——筏形基础面积(m2)。

(3)对于筏基,一般垫层厚度与基宽之比均小于0.25,根据现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB 50290-2014,按加筋垫层下软弱土层挤出理论进行稳定性验算,垫层底下卧软弱土层的平均极限承载力Pu,采用修正Prandt1解,矩形基础按式(10)计算,圆形基础按式(11)计算。

1)对矩形基础:

式中:

ζt——与筏板基础密度、软弱下卧层强度特征相关的系数;

Nct、Nqt——薄层挤压的承载力系数;

γ——软弱土层顶面上覆土层的厚度加权平均重度(kN/m3);

H——软弱土层顶面的埋置深度(m);

φ——软弱土层的内摩擦角(°);

c——软弱土层的黏聚力(kPa);

b——筏板基础宽度(m);

b0——假定不受摩擦影响的基础边缘恒压段的宽度,它与筏板刚度及土的刚塑性有关,一般取(0.5~1.0)t,见图10。

Nc、Nq——无量纲的承载力系数(引自汉森承载力公式表),见表5.2.5-1。

2)对圆形基础:

式中:

Nctc、Nqtc一一圆形基础薄层挤压的承载力系数;

ζtc——与圆形基础直径、软弱下卧强度特征相关的系数;

符号意义同式(10)。

求得软弱土层极限承载力Pu值,则软弱土层承载力特征值:

式中:k为总安全系数,一般取3。

当Pz>faz,则加筋垫层满足稳定性安全度要求。

(4)筋带作用拉力Ti:

式中:f*s——土工筋带似摩擦系数;其余符号意义同前。

当Ti≤Ta时,符合安全要求。

5.5.16 《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010中第6.5.16条存在校对印刷错误,本次修订将原条文中的“碎石类土不宜小于桩径或边宽的4倍”改为“碎石类土不宜小于桩径或边宽的1倍”,并部分调整了前后次序。

5.5.18 桩端后注浆工法是2005年度建设部的实用新技术推广项目。它具有大幅提高桩基承载力和降低沉降的作用,操作简便,成本较低,经济效益好,是桩基工程与注浆加固地基相组合的先进、经济、实用的技术。西南交通大学岩土工程所研究开发的腔式桩端压力注浆装置,于1994年鉴定完成,从理论与实践上系统地进行了研究并得到较为广泛的应用。

从注浆技术的要求考虑,良好的土体注浆工法需满足定向、定域与定量的“三定”要求,即注浆机理明确,渗入充填、压密胶结还是劈裂注浆,浆液流动方向及注浆区域可控,注入量在预计量±20%为好。按照上述要求,有容器封闭式注浆工法应是桩端后注浆首选工法,欧洲很多国家多选此类工法。工艺流程见图11。

在多个工地进行P·O型普通硅酸盐水泥(或高早强水泥)、P·S型矿渣水泥两类试块的测试,后者早期强度低,干缩性大,且抗碳化能力差。平均结果见表6。

在工程中当水灰比小于0.8特别是达到0.5~0.6时,在小管径管内流动时比较困难,需要克服较大的阻力,要求加大供浆泵压。虽然压力大了易于流动,但是会使浆液在浆管出口及渗入胶腔中的流动状态和条件出现变化,如触变、紊流等,这将不利于渗入注浆与压密扩腔作业。因此,国内外许多注浆工法都建议,对水灰比小于0.8的浆液注浆时,注浆管径宜不小于30mm。

根据工程经验,为了增加浆液的流动性,采用水灰比为0.55~0.6的水泥浆,加入适量的木钙等减水剂是可行的,同时宜在浆液中加入少量的悬浮稳定剂。关于浆液结石率,一般为85%~88%,平均为86%,在腔内充填粒料设计合理,浆液中加必要的防止失水收缩的微膨胀剂时,会取得更好的注浆结石效果。

注浆终止压力:关于封闭式胶腔桩端后注浆工法的理论,采用Vesic提出的球体空腔扩张理论(膨胀理论),向桩端柔性胶腔注入水泥浆,浆液与腔内的填充骨料密实结合,并向外扩挤,形成向腔周围土体施加的压力。在这种均布径向膨胀力的作用下,腔外一定厚度的球形区域达到塑性平衡状态。随着压力增长,塑性平衡区也不断膨胀,直到腔体压力达到抗剪强度极限条件(见图12)。

注浆极限控制压力Pu可用下式确定:

式中:Pu——注浆控制压力(kPa);

q——桩端土的初始(上覆土体自重)压力(kPa);

c、φ——桩端持力土层的抗剪强度参数值(kPa、°);

Rp——腔体扩张引起的塑性区最大半径(m);

Ru——腔体半径,近似值

Q——腔体注浆量(m3);

Ir——刚度指标(模量强度比);

μ——桩端土的泊松比;

E——桩端土的弹性模量(kPa);

△——桩端土的塑性区平均体积应变。

上述各种因素中,桩端土的塑性区平均体积应变△应取精细。由于塑性区平均体积应变△与塑性区应力状态为正相关关系,△的选取应根据标准三轴压缩试验对体积变化进行精细量测,然后用统计分析的方法确定。对于无黏性土,主要的影响因素是桩端的埋置深度(即桩长)和桩端持力层的内摩擦角。

应用球体扩张理论和相应解析式,可得到压力控制的一些建议标准(见图13)供参考,这些建议标准的应用效果是良好的。

现行国家标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008的第3.3.3条条文说明中指出,桩端持力层是影响基桩承载力的关键性因素,不仅制约桩端阻力,而且影响侧阻力的发挥。桩端后压浆工法既可改良桩端土的承载性能,同时还能够提高其侧阻抗力,太原地区多项试验桩试验结果表明,端阻抗力平均提高160%以上,同时侧阻抗力亦平均提高25.4%。下面列举数个太原地区后压浆工程桩静载试验成果(表7)。关于后注浆灌注桩承载力值,同济大学陈强华教授根据试桩资料建议,用预制钢筋混凝土桩的承载力参数来估算。据此并结合山西省标准《建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 04-258-2008和60余根桩端后注浆钻孔灌注桩试桩资料统计、分析,得出本标准推荐的桩端阻力增强系数βp及桩侧阻力增强系数βs。


5.6 湿陷性黄土地基

5.6.1 湿陷性黄土是一种特殊性土,具有大孔和垂直节理,为非饱和、欠压密土。其在天然湿度下强度较高、压缩性较低,但遇水浸湿后,土体强度显著降低,在附加压力和土的自重压力共同作用下产生较大的湿陷变形量,对建构筑物造成极大的危害或安全隐患。

防止地基湿陷的措施分为地基处理措施、防水措施和结构措施三种,这三种措施的作用和功能各不相同。本条强调以地基处理措施为主,防水措施、结构措施并重的综合措施,是以治本为主、治标为辅,标本兼治,消除隐患。

5.6.2 本条是根据《选煤厂建筑结构设计规范》GB 50583-2010中第5.4.2条修订的。由于湿陷地基的处理依据之一就是建筑物的分类,也就是说处理前应该首先确定处理建筑物的类别。本次修订增加了矿井地面建筑的内容。

5.6.3 本条取消了《煤矿矿井建筑结构设计规范》GB 50592-2010按地基基础设计等级对湿陷性进行处理的要求,统一为按建筑物分类对湿陷性进行处理的标准。且对甲、乙、丙类建筑物的处理范围、处理厚度、剩余湿陷量做出了明确的规定,与现行国家标准基本保持了一致。

本条中出现的“大厚度湿陷性黄土场地”是本标准出现的新内容,对大厚度湿陷性黄土的地基处理应按本条执行,并符合新修订的现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025的要求。

5.6.5 湿陷性黄土边坡土体浸水,特别是坡脚土体一旦浸水后极易造成边坡的失稳,对边坡影响区域的建(构)筑物构成安全隐患或造成危害。对可能影响建(构)筑物安全的黄土边坡应考虑其受水导致地质环境发生改变后的边坡的稳定性,并提出边坡防治建议。


5.7 基础

5.7.2 当相邻建(构)筑物距离过近或新建建(构)筑物基础埋深超过原有建(构)筑物基础埋深时,可能会使建(构)筑物发生倾斜或者危及原有建(构)筑物的安全,因此当埋深大于原有建(构)筑物基础时,两基础间净距离应保证原有建(构)筑物基底土不被扰动。当上述要求不能满足时,应采取分段施工、设置临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施或加固原有建(构)筑物地基。

5.7.3 现有的防冻害措施,包括在基础侧面和地梁周围回填中砂、粗砂或炉渣等非冻胀性材料,其厚度不小于100mm。

5.7.6 进行抗浮力验算时,对抗浮力有利的活荷载不计,地下水位取最不利水位。现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069规定抗浮力验算时取荷载基本组合,但安全系数Ks=1.05。为了与现行国家标准统一,本标准规定按基本组合进行抗浮验算。

5.7.7 当采用抗拔桩(锚杆)作为抗浮措施时,如果按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,抗拔桩(锚杆)的强度验算应按照承载能力极限状态下作用的基本组合,采用相应的分项系数计算确定。由于抗拔构件的承载力是由构件杆体的岩土承载力和杆体材料强度的较低值控制的;构件杆体的岩土承载力是采用安全系数为2.0的安全系数法确定特征值,而杆体材料强度采用分项系数法确定特征值,如果简化计算配有钢筋或预应力钢筋的分项系数法特征值的安全系数,由于本标准将水的浮力按照可变荷载计算,荷载综合分项系数取1.4,材料的分项系数,钢筋取1.1,预应力钢绞线取1.2,则采用钢筋或钢绞线的安全系数分别是1.54或1.68,显然这样的安全系数小于作为地基设计要求的2.0,存在一定的安全隐患。同时抗拔构件在工程验收时要求试验加荷的极限抗拔力不小于2倍的特征值,对于按照分项系数配筋的抗拔构件这时有可能会使钢筋的强度超过屈服极限,受拉构件产生过大的裂缝和塑性变形。因此本标准专门提出抗浮措施采用抗拔构件时适当加大配筋量的要求。

5.7.8~5.7.11 煤矿地面建(构)筑物中,基础经常承受上部设备传下来的较大水平力。水平力作用下,基底反力分布很不均匀,一边大,一边小。《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定了基础边缘最大压力值不大于1.2倍地基承载力特征值。考虑到煤矿建(构)筑物的基础承受水平力相对较大,则偏心距较大,基底反力小的一侧基底与地基土容易脱开,减小基础底面的有效接触面积。另外考虑到基础上部设备倾斜等的要求,本标准规定承受水平力较大的基础,其底面边缘的最小压力值宜大于0。

为了满足规范要求,基础底面积要求做很大,基底平均压力很小,很不合理。此时,基础向弯矩作用方向一侧加长,做成偏心基础;也可在水平力相反方向设置锚杆平衡水平拉力,做成锚杆基础;或者采用桩基础。

另外,受水平力较大的基础也应进行抗滑移、抗倾覆稳定性计算。以保证基础的稳定性。

对于有倾斜要求的基础(如煤棚基础等)参考现行国家标准《高耸结构设计规范》GB 50135提出了基础倾斜的计算公式。

在基础抗滑移计算中,不考虑刚性地坪的抗滑作用。实际上构造合理的刚性地坪具有良好的防止基础滑移的功能,在设计中应重视抗滑的构造,可综合使用规范中列出的几项措施。

5.7.12~5.7.15 考虑到煤矿井下经常用锚杆(索)的便利条件,在煤矿地面建(构)筑物基础工程中可利用锚杆(索)来解决水平力大的问题,做到结构安全、经济合理。本标准列出锚杆的计算公式和基础共同作用的原则,实际工程设计时,可参考相关的规范和规程。

5.7.16 地下水包括地表渗水。常用的防腐蚀措施有混凝土表面刷沥青或其他防腐蚀材料、抹防腐蚀砂浆或采用特种混凝土等。

5.7.17 为了保证建(构)筑物的安全,对一些对沉降有严格要求的建(构)筑物或在复杂的地质条件下的建(构)筑物进行沉降观测,必要时在使用过程中应继续进行沉降观测,以便发现问题及时处理。


6 提升系统建(构)筑物

6.1 结构布置

6.1.1 井口房的结构型式应考虑矿井设计生产能力和斜井或立井开拓方式,对于大、中型矿井的立井井口房,当使用功能许可时,宜采用钢结构。钢结构自重轻,可以工厂化生产,缩短井口占用时间。

一般矿井的主、副斜井井口房可采用框架结构,当结构跨度较大时,屋面结构宜采用钢结构轻型屋面板型式。

6.1.5 带式输送机驱动装置及头部设备的布置应根据工艺专业的要求确定,当皮带拉力较大且使用功能允许与结构脱开单独布置时,应尽量与主体脱开。

6.1.6 由于井颈结构位于地表附近,所受井口与设备荷载较井壁结构复杂,与风道、安全出口等连接构筑物以及相邻建(构)筑物基础的相互影响密切,尤其是不均匀荷载的影响因素与井壁结构不同,所以第4款强调,井颈结构宜与井壁分别形成独立的结构受力单元。对于直接放在硬质岩石上的井颈结构可以与井壁结构共同受力,直径不大时也可以作为井塔结构的基础。由于形成独立结构受力单元的原因,井颈一般应设壁座,壁座截面型式可选用直角单锥形和直角双锥形。

对于冻结法施工时,井颈壁厚应与其下的内层井壁同厚,临时井颈应采用钢筋混凝土结构并设置壁座;井筒内壁套壁完成后,井颈连续浇筑,井颈与井壁宜整体连接,连接部位的钢筋同井壁;井颈下端不宜再设置壁座,以免破坏外层井壁和冻结壁,但应采取措施保证井颈与临时锁口的钢筋混凝土壁共同受力。冻结法施工时临时锁口不应采用砌体结构。

6.1.7 多绳摩擦式提升机基础与楼板设缝分开,避免提升机设备振动引起结构楼层振动。工程实践中为了降低天轮高度,也可将提升机房设为半地下室。

6.1.8 在地震高烈度区竖向地震作用影响较大。当屋架跨度较大时,最好采用钢结构,震害表明其抗震性能良好。

6.1.9、6.1.10 这两条规定了提升机基础、提升机房基础及井架基础间的关系。

6.1.12 提升机基础承受的水平力较大,基础嵌入岩石中有利于水平力的传递。

6.1.13 要求设计中对提升机基础的重心进行调整,使得提升机基础的重量全部充分发挥,因为在计算中一般考虑全部提升机基础重量参与抗滑移。


6 提升系统建(构)筑物

6.1 结构布置

6.1.1 井口房的结构型式应考虑矿井设计生产能力和斜井或立井开拓方式,对于大、中型矿井的立井井口房,当使用功能许可时,宜采用钢结构。钢结构自重轻,可以工厂化生产,缩短井口占用时间。

一般矿井的主、副斜井井口房可采用框架结构,当结构跨度较大时,屋面结构宜采用钢结构轻型屋面板型式。

6.1.5 带式输送机驱动装置及头部设备的布置应根据工艺专业的要求确定,当皮带拉力较大且使用功能允许与结构脱开单独布置时,应尽量与主体脱开。

6.1.6 由于井颈结构位于地表附近,所受井口与设备荷载较井壁结构复杂,与风道、安全出口等连接构筑物以及相邻建(构)筑物基础的相互影响密切,尤其是不均匀荷载的影响因素与井壁结构不同,所以第4款强调,井颈结构宜与井壁分别形成独立的结构受力单元。对于直接放在硬质岩石上的井颈结构可以与井壁结构共同受力,直径不大时也可以作为井塔结构的基础。由于形成独立结构受力单元的原因,井颈一般应设壁座,壁座截面型式可选用直角单锥形和直角双锥形。

对于冻结法施工时,井颈壁厚应与其下的内层井壁同厚,临时井颈应采用钢筋混凝土结构并设置壁座;井筒内壁套壁完成后,井颈连续浇筑,井颈与井壁宜整体连接,连接部位的钢筋同井壁;井颈下端不宜再设置壁座,以免破坏外层井壁和冻结壁,但应采取措施保证井颈与临时锁口的钢筋混凝土壁共同受力。冻结法施工时临时锁口不应采用砌体结构。

6.1.7 多绳摩擦式提升机基础与楼板设缝分开,避免提升机设备振动引起结构楼层振动。工程实践中为了降低天轮高度,也可将提升机房设为半地下室。

6.1.8 在地震高烈度区竖向地震作用影响较大。当屋架跨度较大时,最好采用钢结构,震害表明其抗震性能良好。

6.1.9、6.1.10 这两条规定了提升机基础、提升机房基础及井架基础间的关系。

6.1.12 提升机基础承受的水平力较大,基础嵌入岩石中有利于水平力的传递。

6.1.13 要求设计中对提升机基础的重心进行调整,使得提升机基础的重量全部充分发挥,因为在计算中一般考虑全部提升机基础重量参与抗滑移。


6.2 结构计算

6.2.1 目前立井井筒常用的施工方法包括普通法凿井、冻结法凿井、钻井法凿井,沉井法与帷幕法凿井近30年来极少采用。由于施工方法与施工顺序的不同,井壁结构与受力状态差异较大,而井颈结构应与井壁结构协调统一。普通法凿井的井颈结构一般采用单层结构;冻结法凿井一般采用双层井壁结构,一般先施工临时锁口,从下至上套内壁后再施工永久井颈;钻井法凿井一般先施工临时锁口,待悬浮法下沉预制井壁后再施工永久井颈。普通法凿井的井颈结构应承担所处环境的所有荷载;冻结法与钻井法由于临时锁口的存在,永久井颈应与临时井颈按照叠合构件共同承担所有荷载计算。

6.2.2 井颈连接着井筒和上部井架,井颈深度范围内工艺专业预留洞口较多,设计中应予以重视。井颈应根据承载能力极限状态进行承载力计算和稳定验算。井颈在竖向荷载作用下按圆环截面轴心受压或偏心受压构件进行竖向承载力计算;在水平荷载作用下按受弯构件、轴心受压构件、偏心受压构件计算环向承载力。

6.2.6 由于工艺布置原因,提升机房一般属于不规则结构。按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的有关规定,应采用空间结构计算模型,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。

6.2.7 提升机钢绳荷载按现行国家标准《矿山井架设计标准》GB 50385-2018的有关规定取值。

6.2.8 提升机基础作为一个整体为大块式基础,可按构造配筋。但提升机基础局部受力较大部位(如主轴承座、锚栓孔等部位)仍应按计算确定配筋。

6.2.9 螺栓拉力作用下,垫板处混凝土承受较大的集中力。通过垫板处混凝土局部承压螺栓将拉力传递到垫板周围混凝土中的钢筋。此处为竖向力传递的关键部位,设计中应高度重视。

6.2.10 提升机底座前的型钢抗剪键是传递水平力的重要构件,以往大多数由设备厂家提供规格,埋入基础混凝土中长度有深有浅,各不相同。因此,本条明确了型钢抗剪键的截面应由计算确定。水平力主要是通过型钢柱翼缘与混凝土间的承压产生的抵抗力和力矩传递。型钢埋入基础内的长度太短,则混凝土局部承压力加大,混凝土易压碎;加长型钢柱的埋深,则承压力的分布范围扩大。本条参考《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-2015中第8.6.2条制定。

6.2.11 按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,基底压力应按正常荷载效应标准组合进行计算,要求提升机基础基底压力不应出现拉应力。

6.2.12~6.2.14 验算提升机基础的抗滑移稳定性,旨在保证基础不沿基础底面滑动;抗倾覆稳定性验算旨在保证基础不向一侧倾倒(绕基底的某一轴转动)。

建在岩石上的基础是绕基底受压的外边缘而倾覆;建在弹性地基上的基础,随着倾覆力矩的增大,基础外边缘的应力不断增大,超过限值后基础边缘的塑性区扩展,基础转动轴的位置由外边缘向内部转移,此时基础最大受压边缘陷入土中。基底土越弱,基础转动轴越接近基底中心,基础的抗倾覆稳定性就越差。但在设计基础时,均要求基底边缘最大压应力小于1.2倍的基底土承载力,因此基底土的塑性区的扩展范围有限。从工程设计方便考虑,仍取基础外边缘为转动中心。

基础四周的回填土对基础的抗滑移、抗倾覆有一定的作用,然而在计算中一般不考虑,比较而言,它对抗滑移稳定的作用更大一些。基础前被动土压力的充分发挥,伴随着基础要有相对滑移出现。从理论上讲,不符合我们对基础进行抗滑移稳定性计算的初衷。另外,目前常用的库伦原理推导的被动土压力计算值偏大。所以在稳定计算中,被动土压力一般不考虑,将抗滑移稳定系数取小值。在构造措施中,要求基础四周回填土分层夯实。

《公路桥涵地基基础设计规范》JTJ 024—95第3.4.3条对墩台或挡土墙抗倾覆和抗滑动稳定系数,按荷载组合情况不同分别取不同的值。在地震作用或船只对桥台偶然碰撞时,稳定系数取1.2。现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077-2017第5.1.2条规定,多遇地震作用时,筒仓的抗倾覆系数为1.2。现行国家标准《矿山井架设计标准》GB 50385-2018第5.3.3条规定,地基及基础可不进行断绳、防坠制动荷载效应及地震作用效应组合的验算。从上述标准的规定看,对基础在偶然荷载作用的稳定性要求较低,稳定安全系数取值较小。因此,本标准针对提升机基础在断绳荷载作用下其抗倾覆稳定系数取1.2。抗滑移稳定系数取1.05,主要是考虑基础四周回填土的嵌固作用等有利因素。

6.2.15 在断绳力作用下,提升机基础的抗滑移、抗倾覆稳定均不易满足。本条提出几种技术措施,可根据工程实际情况采用。


6.3 构造要求

6.3.1 井颈结构的构造要求修改主要是两个方面。井颈壁最小厚度由原来的500mm修改为300mm。对于普通凿井法施工的小直径的井筒、围岩条件好的井筒或者不受竖向附加荷载的井颈,目前实际应用中有用300mm厚的井颈壁,受力也能够满足;现行国家标准《煤矿立井井筒及硐室设计规范》GB 50384中内层井壁的最小厚度也是300mm,井颈结构与内壁一起施工,所以应取相同的最小厚度。

原条文规定在井口1m~2m范围内,壁厚应增大至800mm~1200mm。对于有临时锁口的永久井颈无法实现,对于普通凿井法施工时的井颈,锁口盘与壁座共同形成井颈独立的竖向承载结构,锁口盘下的壁厚增大1倍、高度4倍壁厚范围内形成上环梁,可以显著提高井颈锁扣部位的刚度。

6.3.6 出绳孔周边设混凝土边框是防止钢绳摆动对填充墙的磨损。

6.3.7、6.3.8、6.3.10、6.3.11 提升机基础属于大体积混凝土基础,参考现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040-96的有关条文,提出配筋的构造要求。


7 运输系统建(构)筑物

7.1 结构布置

7.1.1 由于砌体结构延性差,唐山、海城地震中破坏严重甚至倒塌,在高烈度震区更甚。因此砌体结构应在低烈度区应用,同时高度也不能太大,并应有较严格的加强措施。现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012中建议地道采用现浇混凝土或钢筋混凝土结构,不宜采用砌体结构,主要考虑到这种结构地震作用下宜倒塌且人员逃生途径少,生存概率小,本标准考虑到山区煤矿的材料供应问题,对半地下通廊或埋深较浅的地道予以放宽。当然,在地震区还应满足现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012的规定。

7.1.2 输送机栈桥的跨间结构根据以往设计经验,当跨度小于15m时宜采用钢筋混凝土大梁,当跨度为15m~18m时宜采用钢筋混凝土大梁或轻钢骨架钢大梁,当跨度大于18m时宜采用钢桁架。

7.1.3 当栈桥倾斜且较长时,有可能出现一条栈桥同时采用砌体、混凝土、钢等多种结构的情况,其下部支承刚度相差甚远,应该分段设计。较长的栈桥,沿长度方向的地基条件不可能完全均匀,也应按沉降差异划分单元。

7.1.4 本条是对栈桥结构单元的基本要求。由于跨间结构与支承结构的联结节点很难保证完全刚接或铰接连接,为避免栈桥纵向形成机构,加强纵向柱列的稳定性和纵向刚度,每个结构单元内都至少有一个四柱框架支承,不能全部采用单列柱。这一点对于倾斜的栈桥尤为重要。

7.1.5 输送机栈桥支架不宜埋入煤中。埋入煤中的输送机栈桥支架刚度较小,变形过大,甚至断裂、倒塌,究其原因主要有:

(1)难以精确确定梁、柱各标高处煤堆侧压力值;

(2)煤块的冲击碰砸使梁柱缺角、露筋、变形、开裂,加之煤的自燃,大大降低了混凝土的强度和耐久性,并严重腐蚀着柱的纵筋。

当输送机栈桥支架受限,必须埋入煤中,应从计算和构造两方面采取有效措施避免上述两种不利情况。

由于煤中一般含有水分和硫等有害物质,因此,埋入煤堆中的支承结构不宜采用钢结构。

7.1.6 本条是根据现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012的相关规定及抗震概念设计的要求编制的。

7.1.7 输煤栈桥桁架过去一直沿用型钢板节点体系,煤炭工业太原设计研究院集团有限公司自20世纪70年代末期开始推广钢管空心球节点体系,对桁架采用满应力优化设计,技术经济指标明显好于传统的型钢板节点桁架体系。

7.1.8 桁架斜腹杆与上下弦杆的夹角不能太小,否则将造成节点设计和施工困难。

7.1.9 钢桁架栈桥由两榀平行的承重桁架和两榀上下平行的支撑桁架组成,因此需要在支座位置设置封闭刚架以避免因节点刚性不足形成空间机构。为避免悬挑部分发生扭曲,在桁架的悬挑端也应设置封闭刚架。

7.1.10 上下弦支撑桁架的分格应与承重桁架的分格相同,这样才能保证桁架杆件平面外计算长度与平面内计算长度相同。

7.1.11 半地下转载站的结构选型主要根据地下工程的防水等级决定。要求地下部分室内地面高于最高地下水位500mm,是考虑毛细管水上升的高度。

7.1.13 支承在转载站上的栈桥采用简支方式与其连接,受力最明确,有利于结构计算和施工。

7.1.14 转载站中的矩形缓冲仓应尽量减少其容积,对减小地震作用效应有明显效果。矩形缓冲仓的受力性能不如圆筒仓好,若为深仓宜做圆筒仓。

柱承式结构的柱应伸至仓顶,有利于加强结构的整体性。仓下柱间设置横梁使支承结构成为框架体系,以提高结构延性。


7 运输系统建(构)筑物

7.1 结构布置

7.1.1 由于砌体结构延性差,唐山、海城地震中破坏严重甚至倒塌,在高烈度震区更甚。因此砌体结构应在低烈度区应用,同时高度也不能太大,并应有较严格的加强措施。现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012中建议地道采用现浇混凝土或钢筋混凝土结构,不宜采用砌体结构,主要考虑到这种结构地震作用下宜倒塌且人员逃生途径少,生存概率小,本标准考虑到山区煤矿的材料供应问题,对半地下通廊或埋深较浅的地道予以放宽。当然,在地震区还应满足现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012的规定。

7.1.2 输送机栈桥的跨间结构根据以往设计经验,当跨度小于15m时宜采用钢筋混凝土大梁,当跨度为15m~18m时宜采用钢筋混凝土大梁或轻钢骨架钢大梁,当跨度大于18m时宜采用钢桁架。

7.1.3 当栈桥倾斜且较长时,有可能出现一条栈桥同时采用砌体、混凝土、钢等多种结构的情况,其下部支承刚度相差甚远,应该分段设计。较长的栈桥,沿长度方向的地基条件不可能完全均匀,也应按沉降差异划分单元。

7.1.4 本条是对栈桥结构单元的基本要求。由于跨间结构与支承结构的联结节点很难保证完全刚接或铰接连接,为避免栈桥纵向形成机构,加强纵向柱列的稳定性和纵向刚度,每个结构单元内都至少有一个四柱框架支承,不能全部采用单列柱。这一点对于倾斜的栈桥尤为重要。

7.1.5 输送机栈桥支架不宜埋入煤中。埋入煤中的输送机栈桥支架刚度较小,变形过大,甚至断裂、倒塌,究其原因主要有:

(1)难以精确确定梁、柱各标高处煤堆侧压力值;

(2)煤块的冲击碰砸使梁柱缺角、露筋、变形、开裂,加之煤的自燃,大大降低了混凝土的强度和耐久性,并严重腐蚀着柱的纵筋。

当输送机栈桥支架受限,必须埋入煤中,应从计算和构造两方面采取有效措施避免上述两种不利情况。

由于煤中一般含有水分和硫等有害物质,因此,埋入煤堆中的支承结构不宜采用钢结构。

7.1.6 本条是根据现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012的相关规定及抗震概念设计的要求编制的。

7.1.7 输煤栈桥桁架过去一直沿用型钢板节点体系,煤炭工业太原设计研究院集团有限公司自20世纪70年代末期开始推广钢管空心球节点体系,对桁架采用满应力优化设计,技术经济指标明显好于传统的型钢板节点桁架体系。

7.1.8 桁架斜腹杆与上下弦杆的夹角不能太小,否则将造成节点设计和施工困难。

7.1.9 钢桁架栈桥由两榀平行的承重桁架和两榀上下平行的支撑桁架组成,因此需要在支座位置设置封闭刚架以避免因节点刚性不足形成空间机构。为避免悬挑部分发生扭曲,在桁架的悬挑端也应设置封闭刚架。

7.1.10 上下弦支撑桁架的分格应与承重桁架的分格相同,这样才能保证桁架杆件平面外计算长度与平面内计算长度相同。

7.1.11 半地下转载站的结构选型主要根据地下工程的防水等级决定。要求地下部分室内地面高于最高地下水位500mm,是考虑毛细管水上升的高度。

7.1.13 支承在转载站上的栈桥采用简支方式与其连接,受力最明确,有利于结构计算和施工。

7.1.14 转载站中的矩形缓冲仓应尽量减少其容积,对减小地震作用效应有明显效果。矩形缓冲仓的受力性能不如圆筒仓好,若为深仓宜做圆筒仓。

柱承式结构的柱应伸至仓顶,有利于加强结构的整体性。仓下柱间设置横梁使支承结构成为框架体系,以提高结构延性。


7.2 结构计算

7.2.1、7.2.2 这两条规定了栈桥结构的计算方法和计算原则。本标准给出的栈桥抗震计算的原则比现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012的规定略显严格。但随着建筑结构计算程序的成熟,栈桥整体计算及水平地震作用的计算也趋于简单,已无须简化。而大跨结构和长悬臂结构需进行竖向地震计算则是现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016年版)的要求。

7.2.3~7.2.6 这几条分别给出了各种支承条件下栈桥结构的整体计算模型。需要引起结构设计人员注意的有以下两点:

(1)尽量采用简支桁架。这是因为近年来采用连续桁架的栈桥屡有事故发生。在分段施工吊装过程中因桁架杆件内力反号导致拉杆弯曲的现象屡见不鲜;在使用过程中由于支承结构不均匀下沉导致连续栈桥破坏的情况也很多。山西晋中某焦化厂输煤栈桥采用两跨连续桁架,由于中部支承结构基础浸水下陷,使得中部支架直接挂在了桁架上,不但没起到支承作用,反而成了桁架的跨中荷载,直接造成了栈桥的整体破坏。由于栈桥结构一般较长,很难保证每个支架的地基条件均匀一致,而支承结构又长年暴露在室外,基础浸水下沉的情况难以避免,因此设计时应尽量避免采用连续桁架。

(2)避免采用摇摆柱。近年来,随着轻钢结构在我国的推广,上下两端均为铰接的摇摆柱也在栈桥支承结构设计中有所体现。这一做法值得商榷:一方面,栈桥纵横两向的水平支承刚度本来就很弱,摇摆柱对水平支承刚度没有任何帮助作用,反而需要其他柱来维持稳定,会加大其他柱的计算长度;另一方面,摇摆柱的使用也给施工造成了很大困难,在桁架施工吊装过程中,其支承结构始终处于不稳定状态,很难保证定位。因此,本标准规定避免使用摇摆柱。

7.2.7 当确有必要采用连续栈桥时,计算时应考虑可能发生的各种活荷载不利组合。内蒙古某矿采用钢桁架连续栈桥,由于钢结构制造厂商在设计时未考虑活荷载的不利布置,在开始安装楼板时就发生了多根杆件弯曲的现象。弯杆现象甚至波及最远端的一跨,而且每跨楼板安装时,都会有新的杆件继续弯曲,最后不得不整体加固。

7.2.8 本条对连续栈桥的水平支承刚度提出了概念设计要求。支承结构的水平刚度等同于栈桥水平方向的弹性支承刚度,如果相差较大,跨间结构会产生较大的附加应力。调整支承结构的横向刚度可通过调整柱截面、横向柱距、横梁间距等方法实现。对于倾斜的连续栈桥,较高的支承结构应采用较大的柱截面、较大的横向柱距和较密的横梁间距。

7.2.9 过去支承结构埋入煤堆时,对煤压力荷载认识不够,设计时一般仅取梁、柱宽度范围内的煤柱压力。但从实际调查发现,梁柱的破坏很严重,梁柱所受的实际荷载要大得多,这一荷载与煤的物理性质(如粒度、凝聚力、内摩擦角、含水量等)有较大关系,煤越黏煤压越大。曾有资料介绍,横梁的受荷范围可取梁宽的3倍~5倍,但这一结论缺乏理论依据。

本标准按照挡土墙后土体破坏的特征来分析煤的滑动面,显然滑动面以上的煤对横梁才有竖向作用。

图14中煤柱Ⅰ和煤柱Ⅱ的摩擦角显然就是煤的内摩擦角,按照库伦理论:

对煤柱Ⅰ取水平向平衡:

对整个楔形煤柱取竖向平衡:

经简化,横梁顶部煤垂直压力可按下式计算:

式中:E、R——分别为Ⅰ区堆料对Ⅱ区堆料及滑移面的作用力;

G1、G2——分别为Ⅰ区、Ⅱ区堆料自重;

ф——堆料内摩擦角;

b、h一一分别为横梁宽度及埋深。

柱承受煤堆侧向压力的计算范围参照岩土工程有关标准制定,单柱支承时,单柱侧向压力可参照本标准落煤筒的计算方法确定。

7.2.10 考虑到煤堆中水分和其他有害成分的腐蚀作用,埋入煤堆中的混凝土构件应进行抗裂计算。

7.2.11 悬挑端的封闭刚架仅用于避免悬挑部分发生扭曲,其自身随桁架节点整体移动,不能作为支撑桁架的支点。

7.2.12 支撑桁架的弦杆与承重桁架的弦杆是同一构件,在风载等水平力作用下,弦杆将产生一定的内力。这一内力应与承重桁架在竖向荷载作用下产生的弦杆内力组合叠加。

7.2.13 支座处的封闭刚架是各榀桁架的支点,除满足承载力要求外,应构造加大截面以具有足够的刚度。

7.2.14 固定铰支座一般设置于支承高度较低的一端,这主要是避免让较高的支承结构承受水平力,同时也避免了由于桁架下滑引起的下弦杆件附加拉力。支座应具备足够的水平刚度和承载力。

7.2.15 栈桥下弦支撑桁架的直腹杆一般兼作楼面结构的横梁,设计时应考虑楼板传来的附加弯矩和剪力。

7.2.16 钢桁架采用钢管空心球体系,节点假定为铰接进行计算,这样空心球节点仅承担拉或压的轴向力。但对于矿井栈桥中的钢桁架,在桁架平面外也可能承担一定的弯矩和剪力。

本条关于空心球节点轴向拉压承载力的计算公式和相关内容是根据天津大学几十年来的理论分析和实验研究成果总结提炼而成的,天津大学所完成的成果除了基于理论推导、有限元数值分析和大量的节点破坏试验外,更重要的是还包括了关于空心球节点的贴片云纹干涉法试验。

受拉承载力计算是根据所得出的冲切破坏的机理,通过采用冲剪法,运用第四强度理论并考虑一定的安全度推导得出的。受压承载力计算公式是根据试验所得出的受压空心球节点失稳破坏的机理,通过多因素多水平分析和回归分析得出的。

对于同时承担弯矩的空心球节点,天津大学、浙江大学均开展了相关的研究,本标准公式是在相关试验和理论分析相结合的基础上提出的。研究表明,剪力对焊接空心球节点的承载力影响较小,可以忽略不计,所以公式中没有考虑剪力的影响。

把本标准与现行其他标准中采用的空心球承载力计算公式、实验数据等进行了对比分析和研究,发现本标准的公式不仅能反映空心球的受拉和受压破坏机理,且其得出的承载力值与试验数值最接近。

本条文中提出的一项构造措施,使得空心球节点的壁厚t和与之相连接的钢管壁厚δ之比t/δ满足一定条件时,受拉承载力不必计算,具体推导如下:

受拉球节点承载力公式如式(7.2.16-1)所示,而钢管的承载力为:

目前常用的钢管有ф60×3.5、ф76×3.85、ф89×4.0、ф108×4.5、ф114×5、ф127×6、ф140×8、ф159×10、12等。经统计计算后得出δ/d的平均值约为0.05,故将δ=0.05d代入得:

当Nt≥Ntube时,节点承载力可以不算,故有:

整理后得:

空心球加助时:

空心球不加肋时:

所以当焊接空心球节点的空心球壁厚t和钢管壁厚δ满足本条文的规定时,受拉承载力可不计算。

本次修订根据试验和大量的数值模拟分析结果增加了H型钢空心球节点的承载力计算公式。

7.2.19 一般情况下可不进行地道的纵向强度计算,但当纵向荷载不均匀、地基土压缩性较大、压缩层较深时,宜做纵向计算。

7.2.20 带式输送机水平拉力可按输送机中心线至相邻两轴线距离的反比分配到框架上。

7.2.22 斜壁的有效宽度是参照现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010(2015年版)确定的。整体计算时,竖壁的线刚度也可由截面矩形部分面积的线刚度做修改后确定。


7.3 构造要求

7.3.2 混合结构砌体墙延性很差,稍有侧向变形就会产生水平裂缝,随着侧移增加,水平裂缝向纵向延伸,致使灰缝剪切破坏、墙体倒塌。在地震区这种结构破坏严重,在墙内增设构造柱和圈梁可以有效地改善结构延性,约束裂缝的开展。

7.3.3 一般输送机栈桥跨间承重梁高均较大,上翻后可以减少输送机栈桥楼面上墙体高度,既经济又减少了梁上的荷载。当大梁与支承柱整体连接时为保证节点连接刚度,上翻量也不宜过大,不宜大于梁高的1/2。

7.3.4 支座设计应采取避免桁架在地震时整体掉落的措施。


8 储煤系统建(构)筑物

8.1 结构布置

8.1.1 我国生产的标准轨距翻车机有转子式及侧卸式两种,侧卸式翻车机的最大优点在于其所需的地下结构面积及深度均较转子式翻车机为小,但设备重量较大,功率较高,且车皮损坏严重,故采用不多,因此,本标准只涉及转子式翻车机房。

目前,国内还没有设有三台转子式翻车机的选煤厂,今后如遇三台转子式翻车机房的设计,可参照本标准处理。

两台翻车机的翻转车机房,翻车机的安装方式有两种:一种是用安装桥吊,另一种是每台用三根重型单轨吊,因此屋面结构的选型应根据其安装方式确定。

目前,轻钢门式钢架应用广泛且施工速度快,故建议采用。

8.1.2 受煤坑(槽)的浅仓的布置间距和伸缩缝的间距限制应考虑所用车辆的长度,使车辆能同时卸料,减少人工操作。

8.1.4 钢筋混凝土筒壁上洞口的竖向间距,在我国现行规范中未作规定,为避免卸料口竖向距离太近而出现应力重叠效应,参照国外资料,本条规定同一列洞口竖向净距不小于1/2筒体周长,否则,应假定按一组四个洞口来削减筒身任何部位的截面面积和截面模量。

关于洞口的圆心角,我国现行规范的规定不尽相同,本条参照现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012及国外设计,规定单个卸料口的圆心角不宜大于40°,同时考虑到卸煤的需要,规定卸料口宽度不宜小于1m。

8.1.5 配煤栈桥的跨间结构采用钢结构时,为不影响储煤高度,亦为避免煤对下弦拉杆的冲砸和腐蚀,建议不要选用带下撑的钢桁架。

8.1.11 仓直径大于或等于12m的圆煤仓布置大型的振动筛分设备时,其支承柱的间距不可能做大,这就需要仓顶结构增加复杂的构件作为厂房的支柱的柱底支承构件,从而使构造复杂传力不明确。但是本标准对于输送机减速机电机等小型振动设备不限定。

8.1.13 对于煤仓大于或等于24m的深仓仓壁应用普通的混凝土结构已经很难满足正常的使用极限状态,或不合理。现在预应力技术已经比较成熟,故直径大于或等于24m的深仓仓壁宜采用预应力结构。


8 储煤系统建(构)筑物

8.1 结构布置

8.1.1 我国生产的标准轨距翻车机有转子式及侧卸式两种,侧卸式翻车机的最大优点在于其所需的地下结构面积及深度均较转子式翻车机为小,但设备重量较大,功率较高,且车皮损坏严重,故采用不多,因此,本标准只涉及转子式翻车机房。

目前,国内还没有设有三台转子式翻车机的选煤厂,今后如遇三台转子式翻车机房的设计,可参照本标准处理。

两台翻车机的翻转车机房,翻车机的安装方式有两种:一种是用安装桥吊,另一种是每台用三根重型单轨吊,因此屋面结构的选型应根据其安装方式确定。

目前,轻钢门式钢架应用广泛且施工速度快,故建议采用。

8.1.2 受煤坑(槽)的浅仓的布置间距和伸缩缝的间距限制应考虑所用车辆的长度,使车辆能同时卸料,减少人工操作。

8.1.4 钢筋混凝土筒壁上洞口的竖向间距,在我国现行规范中未作规定,为避免卸料口竖向距离太近而出现应力重叠效应,参照国外资料,本条规定同一列洞口竖向净距不小于1/2筒体周长,否则,应假定按一组四个洞口来削减筒身任何部位的截面面积和截面模量。

关于洞口的圆心角,我国现行规范的规定不尽相同,本条参照现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191-2012及国外设计,规定单个卸料口的圆心角不宜大于40°,同时考虑到卸煤的需要,规定卸料口宽度不宜小于1m。

8.1.5 配煤栈桥的跨间结构采用钢结构时,为不影响储煤高度,亦为避免煤对下弦拉杆的冲砸和腐蚀,建议不要选用带下撑的钢桁架。

8.1.11 仓直径大于或等于12m的圆煤仓布置大型的振动筛分设备时,其支承柱的间距不可能做大,这就需要仓顶结构增加复杂的构件作为厂房的支柱的柱底支承构件,从而使构造复杂传力不明确。但是本标准对于输送机减速机电机等小型振动设备不限定。

8.1.13 对于煤仓大于或等于24m的深仓仓壁应用普通的混凝土结构已经很难满足正常的使用极限状态,或不合理。现在预应力技术已经比较成熟,故直径大于或等于24m的深仓仓壁宜采用预应力结构。


8.2 结构计算

8.2.6 由于落煤筒资料不多,国内尚无成熟的设计经验,本条是参照国外资料制定的。

8.2.11 考虑到堆料筒为高耸建筑和带式输送机的动力性,本标准的要求比现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012有所提高。

8.2.12 由于中心筒荷载比较大,沉降量相对较大,对外围护内力影响较大,故外围护利用中心筒支承时应考虑中心筒的沉降。

8.2.14 地基不均匀沉降会引起网架、网壳等空间结构体系的内力重分布,因此,设计中要特别注意控制网架、网壳相邻支座的沉降差。

8.2.16 筒仓仓壁属于薄壁构件,且贮料荷载首先作用于仓壁,该部分计算与普通梁板构件的计算存在原则上的区别,按照普通计算软件的计算结果,可能导致原则性错误,需要综合判断后方可使用。本条根据现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077-2017的规定重新修订。


8.3 构造要求

8.3.1 本条系根据现行国家标准《给排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069中的有关规定制订的,本次修订根据现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的规定修改了防水混凝土抗渗等级。

8.3.4、8.3.5 本次修订根据现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077-2017的有关规定对保护层、最小配筋率做了适当调整。

8.3.10 煤仓落煤漏斗及堆料筒内壁应根据不同的使用情况选用不同的耐磨、助滑与防冲击层。实践中煤仓选用铸石板材或高强耐磨料的比较多。高强耐磨料是一种新型的无机复合型建筑材料,具有高强、抗磨、整体性好等特性,在中矸仓中选用高强耐磨料比较好,比如中国建筑科学研究院建筑材料研究所研制生产的高强抗磨料等。

为避免落煤惯性直接冲击筒壁,可将落煤溜槽适当加长。


9 洗选系统建(构)筑物

9.1 结构布置

9.1.1 本条中厂房的结构类型选取主要基于以下原因:①目前钢筋混凝土结构仍是工业与民用建筑中应用最为广泛的结构类型,故规范中首推选用;②近年来,随着国家钢铁产量的增加和业主对建设工期的要求,钢结构以其自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、环境污染少等综合优势,也成了广泛应用的结构类型之一;③随着矿井生产规模和煤炭洗选能力加大,要求设备的通过能力和处理量也越来越大,设备的外形和动力性能也不断增大,砌体结构型式已经不能适应当前主要生产厂房的要求,故本标准不推荐采用;④随着新工艺、新技术、新材料的不断涌现,主要设备的支承结构与外围护结构各成体系的高效模块式厂房及下部为钢筋混凝土、上部为钢结构的混合结构厂房,以布置灵活、受力明确、充分发挥结构特点,也在工程中得到了广泛应用,由于本标准编制时资料搜集不够,未在条文中提及,设计人员可根据具体情况选择使用。

9.1.2 厂房一般以矩形和L形布置居多,据测试结果,厂房的自振频率两个方向都较低,厂房的横向更明显。对于布置有较大水平振动荷载的低频设备厂房,提高厂房的横向刚度,对避免产生共振和减小结构位移都是必要的。另外,根据选煤工艺布置的特点,往往以厂房的横向为主要受力方向,提高该方向的刚度对加强结构的整体性也是十分有利的。

9.1.3 本条是结合选煤厂在唐山地震中所出现的震害对选煤厂设计中厂房布置所做出的补充规定。结构的布置在抗震设计中比计算、构造措施更为重要,已成为人们的共识,选煤厂厂房内设备布置一经确定,其体型及结构布置也就没有多大的变化余地。因此,只有在选煤工艺布置与建筑结构设计的协调合作下,才能设计出抗震性能良好的厂房。位于厂房顶部的水箱、缓冲仓尽量减少其容积,对减小地震作用效应有明显效果。缓冲仓较好的结构型式是吊挂漏斗仓。采用钢筋混凝土高壁浅仓或低壁浅仓均使其所在跨间刚度发生突变,甚至可能出现短柱。水箱壁、设备平台与框架整体连接也将出现类似情况,这些对抗震都是不利的。

9.1.4 本条第1款、第2款的规定是为了减少梁垂直振动。第3款、第4款的规定是为了减少承重结构的水平振动。目前选煤厂中常用的跳汰机的工作频率为20次/min~80次/min(0.33Hz~1.33Hz),是具有较大水平振动荷载的低频设备,原煤炭部选煤设计研究院1983年7月《选煤厂钢筋混凝土框架厂房自振周期经验公式科研报告》中多座厂房的自振周期测试统计资料表明,厂房自振周期横向为Tx=0.26s~0.50s(fx=2Hz~3.85Hz),纵向为Ty=0.23s~0.45s(fy=2.22Hz~4.35Hz),厂房的两个方向自振频率都较低,一般厂房的单榀框架的自振频率都低于厂房的自振频率,所以当要求跳汰机的水平振动频率低于相邻框架的自振频率时,就能确保厂房避开水平方向共振状态。当跳汰机沿窄长型厂房的横向布置时,该条的要求更显得重要。振动筛和摇床在工作状态下其工作频率远远大于厂房的自振频率,但由于其水平扰力较大,使其扰力方向与厂房结构水平刚度较大的方向取得一致,对减小结构的水平振动是有益的。

9.1.5 本条规定是为了使厂房结构受力合理,保证结构的整体刚度。

9.1.6 根据近几年对生产厂房振动的调查统计,引起厂房振动的主要设备为破碎机、卧式离心脱水机和大型振动筛,大型振动筛位于榜首。厂房的振动类型均为垂直振动,振动的位置有时在板上,有时在梁上。总结以往楼层振动超限的处理经验,加大构件截面,增加楼层构件的刚度,可有效地减少楼层的振幅,故此本条要求重要振动设备的支承结构要有足够的刚度。由于钢结构厂房或钢支架的刚度较小,整体性差,曾经发生多起由卧式离心脱水机引起的晃动或振动,故要求在支承结构的相关部位增设垂直、水平支撑结构。

9.1.7 主厂房的捞坑或角锥池一般设在底层,物料荷载和自重都比较大,当地基条件允许时应首选独立支承方式,将荷重直接传递至地基。两种支承方式混合使用将导致结构受力不明确,且由沉降差所产生的附加内力不可精确计算,其后果既影响了使用又影响了结构安全,所以本条规定不应将两种支承方式混合使用。

9.1.8 本条规定是为了保证钢梁的稳定性和楼面的水平刚度,使各榀框架能协同工作,确保结构体系有良好的整体性。

9.1.9 干燥车间的加热炉体因本身温度较高,应与主体结构脱开,否则应进行抗热设计。高温作用下混凝土结构构件设计,不仅要考虑混凝土材料本身的耐热性能,更重要的是还要考虑温度应力。


9 洗选系统建(构)筑物

9.1 结构布置

9.1.1 本条中厂房的结构类型选取主要基于以下原因:①目前钢筋混凝土结构仍是工业与民用建筑中应用最为广泛的结构类型,故规范中首推选用;②近年来,随着国家钢铁产量的增加和业主对建设工期的要求,钢结构以其自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、环境污染少等综合优势,也成了广泛应用的结构类型之一;③随着矿井生产规模和煤炭洗选能力加大,要求设备的通过能力和处理量也越来越大,设备的外形和动力性能也不断增大,砌体结构型式已经不能适应当前主要生产厂房的要求,故本标准不推荐采用;④随着新工艺、新技术、新材料的不断涌现,主要设备的支承结构与外围护结构各成体系的高效模块式厂房及下部为钢筋混凝土、上部为钢结构的混合结构厂房,以布置灵活、受力明确、充分发挥结构特点,也在工程中得到了广泛应用,由于本标准编制时资料搜集不够,未在条文中提及,设计人员可根据具体情况选择使用。

9.1.2 厂房一般以矩形和L形布置居多,据测试结果,厂房的自振频率两个方向都较低,厂房的横向更明显。对于布置有较大水平振动荷载的低频设备厂房,提高厂房的横向刚度,对避免产生共振和减小结构位移都是必要的。另外,根据选煤工艺布置的特点,往往以厂房的横向为主要受力方向,提高该方向的刚度对加强结构的整体性也是十分有利的。

9.1.3 本条是结合选煤厂在唐山地震中所出现的震害对选煤厂设计中厂房布置所做出的补充规定。结构的布置在抗震设计中比计算、构造措施更为重要,已成为人们的共识,选煤厂厂房内设备布置一经确定,其体型及结构布置也就没有多大的变化余地。因此,只有在选煤工艺布置与建筑结构设计的协调合作下,才能设计出抗震性能良好的厂房。位于厂房顶部的水箱、缓冲仓尽量减少其容积,对减小地震作用效应有明显效果。缓冲仓较好的结构型式是吊挂漏斗仓。采用钢筋混凝土高壁浅仓或低壁浅仓均使其所在跨间刚度发生突变,甚至可能出现短柱。水箱壁、设备平台与框架整体连接也将出现类似情况,这些对抗震都是不利的。

9.1.4 本条第1款、第2款的规定是为了减少梁垂直振动。第3款、第4款的规定是为了减少承重结构的水平振动。目前选煤厂中常用的跳汰机的工作频率为20次/min~80次/min(0.33Hz~1.33Hz),是具有较大水平振动荷载的低频设备,原煤炭部选煤设计研究院1983年7月《选煤厂钢筋混凝土框架厂房自振周期经验公式科研报告》中多座厂房的自振周期测试统计资料表明,厂房自振周期横向为Tx=0.26s~0.50s(fx=2Hz~3.85Hz),纵向为Ty=0.23s~0.45s(fy=2.22Hz~4.35Hz),厂房的两个方向自振频率都较低,一般厂房的单榀框架的自振频率都低于厂房的自振频率,所以当要求跳汰机的水平振动频率低于相邻框架的自振频率时,就能确保厂房避开水平方向共振状态。当跳汰机沿窄长型厂房的横向布置时,该条的要求更显得重要。振动筛和摇床在工作状态下其工作频率远远大于厂房的自振频率,但由于其水平扰力较大,使其扰力方向与厂房结构水平刚度较大的方向取得一致,对减小结构的水平振动是有益的。

9.1.5 本条规定是为了使厂房结构受力合理,保证结构的整体刚度。

9.1.6 根据近几年对生产厂房振动的调查统计,引起厂房振动的主要设备为破碎机、卧式离心脱水机和大型振动筛,大型振动筛位于榜首。厂房的振动类型均为垂直振动,振动的位置有时在板上,有时在梁上。总结以往楼层振动超限的处理经验,加大构件截面,增加楼层构件的刚度,可有效地减少楼层的振幅,故此本条要求重要振动设备的支承结构要有足够的刚度。由于钢结构厂房或钢支架的刚度较小,整体性差,曾经发生多起由卧式离心脱水机引起的晃动或振动,故要求在支承结构的相关部位增设垂直、水平支撑结构。

9.1.7 主厂房的捞坑或角锥池一般设在底层,物料荷载和自重都比较大,当地基条件允许时应首选独立支承方式,将荷重直接传递至地基。两种支承方式混合使用将导致结构受力不明确,且由沉降差所产生的附加内力不可精确计算,其后果既影响了使用又影响了结构安全,所以本条规定不应将两种支承方式混合使用。

9.1.8 本条规定是为了保证钢梁的稳定性和楼面的水平刚度,使各榀框架能协同工作,确保结构体系有良好的整体性。

9.1.9 干燥车间的加热炉体因本身温度较高,应与主体结构脱开,否则应进行抗热设计。高温作用下混凝土结构构件设计,不仅要考虑混凝土材料本身的耐热性能,更重要的是还要考虑温度应力。


9.2 结构计算

9.2.5 根据计算软件的技术要求,跨间水平荷载必须转化为节点荷载。按空间结构分析程序进行计算,其假设条件为楼面刚度无穷大,结构整体协同工作,按照本条要求进行计算,对结果并不产生影响;按平面进行结构计算时,考虑结构整体协同工作,设备水平荷载的相邻两轴线框架实际分担的荷载,要比按照本条要求进行计算的要小,经实践证明也是安全可靠的。


9.3 构造要求

9.3.1 随着高标号水泥的大量应用和HRB400级(新Ⅲ级)钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋,过低的混凝土强度等级已不能与国家在该领域的发展要求相适应。对于钢结构而言,为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑,选用合适的钢材牌号和材性。本条根据选煤行业目前的实际情况和车间的环境条件,对使用的最低钢材牌号及质量等级做了规定,并对直接承受动力荷载的构件提出常温冲击韧性的要求。

9.3.3 厂房的底层框架梁一般埋深都比较浅,在寒冷和严寒地区往往由于土的冻胀使地梁产生反拱,出现裂缝,对结构的使用寿命和安全使用带来危害,所以应在地梁下采取架空或铺填松软非冻胀材料等防冻胀构造措施加以解决。

9.3.5 楼梯采用框架与填充墙混合支承将导致受力不协调,地震时,砌体填充墙极易开裂甚至倒塌破坏。

9.3.7 振动设备较集中的楼面一般是操作人员活动最多、楼面振幅最容易超限的区域。根据调查显示,虽然板跨仍在常规经济跨度2.7m附近,但在大型振动筛、离心脱水机等动力设备周围的楼板就很容易出现共振和振幅超限的情况,故本标准对楼板的整体性做出相应规定。


10 煤泥水系统建(构)筑物

10.1 结构布置

10.1.1 沉淀塔的支承结构应根据其高度、直径大小、抗震设防烈度和施工条件等因素确定。由于这种结构在地震作用下损坏较严重,故抗震设防烈度为7度及7度以上地区时宜优先采用钢筋混凝土支架。

10.1.2 浓缩池为一般选煤厂煤泥水系统常用构筑物。根据现行国家标准《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359有关规定要求,选煤厂必须设置事故煤泥水处理设施,我国选煤厂设计中常将多台浓缩机中某台设计成事故浓缩机,其型号与正常工作浓缩机相同互为备用,其浓缩池也相应相同互为备用,每一个都可为事故煤泥水水池。当然,根据实际情况也可以单独设置事故煤泥水水池。

浓缩池池底位于地面以上采用钢筋混凝土结构或其他结构类型支承时称为架空式浓缩池;浓缩池池底、池壁坐落在地面上时称为落地式浓缩池。落地式浓缩池又可根据池壁埋深分为半地下式和地面式两种。池壁埋深大于壁高一半时称为半地下式,池壁埋深不大于壁高一半时称为地面式。一般浓缩池直径较大,池壁高度较低,底部为扁锥形状(坡度很小),矢高很小,空间作用也小。分离式底板无法调整地基的不均匀沉降,较大的沉降差会造成底板接缝开裂渗漏煤泥水;较大的地基沉降差也会在架空式底板梁板内产生较大的附加应力,造成底板开裂。

10.1.3 浓缩池是煤泥水系统主要构筑物,规定浓缩池直径的模数,可以推动浓缩池设计走向定型化,有利于提高设计效率和质量,同时有利于施工模具定型化和重复使用。本标准采用的模数,是以我国多年来已建成的浓缩池为基础的。

10.1.5 落地式浓缩池可根据池壁埋入土中的深度、地下水位高低、直径大小等因素选择不同的结构型式。对位于地下水位以上且直径不大于15m的浓缩池可考虑采用素混凝土结构或砌体结构。根据多年的工程设计经验,当浓缩池直径大于或等于18m时采用钢筋混凝土结构经济、合理。当浓缩池直径大于或等于40m、池壁高大于3m时,若采用钢筋混凝土结构池壁厚度一般为350mm以上,配筋量也大;若采用预应力钢筋混凝土结构池壁厚度及配筋均较经济、合理。例如我国特大型选煤厂平朔安家岭选煤厂50m直径浓缩池池壁采用预应力钢筋混凝土结构,池壁厚度仅为250mm,水平非预应力构造筋也较小,经济效果及使用效果良好。有抗震设防要求时,浓缩池不宜采用砌体结构。由于浓缩池是用来储存煤泥水的,在地震作用下,砌体结构延性很差极易损坏,故有抗震设防要求时不宜采用砌体结构。

10.1.6 选煤厂位于我国寒冷及严寒地区或风沙较大的地区,由于生产需要需将浓缩池围护时,在抗震设防区宜将顶盖及围护墙做成轻型结构。关于外围护结构是自成体系还是架设在浓缩池池壁上,应根据工艺布置(如中心传动或周边传动等)及技术经济综合比较后确定。

10.1.7 一般落地式浓缩池地道顶部就是浓缩池分离式底板,且落地式浓缩池地道为地下结构,选煤厂浓缩池直径目前一般在50m以下,地道长不超过30m,且受温度影响不大,考虑到防水处理对其结构型式做此规定。

10.1.8 最冷月平均温度低于或等于-10℃的严寒地区,冻胀影响对砌体结构的影响很大,砌体结构破坏严重,极易造成煤泥水外泄的环境事故。

10.1.9 煤泥沉淀池池底板常采取的抗冲击措施一般是在刚性底板上做一层300mm~500mm厚的浆砌毛石或毛石混凝土,当被清理煤泥设备破坏后可以方便地进行更换。

10.1.10 煤泥中硫、磷及水分对吊车栈桥柱腐蚀很大,尤其是钢柱。当吊车栈桥柱为钢结构时,应对距离地面至少0.5m范围内采取包裹混凝土(也可将钢柱下部混凝土支墩升高至地面以上0.5m)或其他防腐蚀措施。

10.1.11 按照现行国家标准《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359-2016有关规定要求,一旦煤泥水管道支架出问题则会造成煤泥水管道损坏,导致整个选煤厂停产,厂房外生产管路多以煤泥水管道为主,且管径较大、荷载较重,煤泥水管道支架支承高度较高,故增加了对煤泥水管道支架的要求。

煤泥水管道支架之间无水平构件连接管道直接架设在支架上时称为独立式支架。相反,当支架间有水平构件连接时管道架设在支架间水平构件的横向构件上时称为管廊式支架。当与其他管线并行时宜综合设置。


10 煤泥水系统建(构)筑物

10.1 结构布置

10.1.1 沉淀塔的支承结构应根据其高度、直径大小、抗震设防烈度和施工条件等因素确定。由于这种结构在地震作用下损坏较严重,故抗震设防烈度为7度及7度以上地区时宜优先采用钢筋混凝土支架。

10.1.2 浓缩池为一般选煤厂煤泥水系统常用构筑物。根据现行国家标准《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359有关规定要求,选煤厂必须设置事故煤泥水处理设施,我国选煤厂设计中常将多台浓缩机中某台设计成事故浓缩机,其型号与正常工作浓缩机相同互为备用,其浓缩池也相应相同互为备用,每一个都可为事故煤泥水水池。当然,根据实际情况也可以单独设置事故煤泥水水池。

浓缩池池底位于地面以上采用钢筋混凝土结构或其他结构类型支承时称为架空式浓缩池;浓缩池池底、池壁坐落在地面上时称为落地式浓缩池。落地式浓缩池又可根据池壁埋深分为半地下式和地面式两种。池壁埋深大于壁高一半时称为半地下式,池壁埋深不大于壁高一半时称为地面式。一般浓缩池直径较大,池壁高度较低,底部为扁锥形状(坡度很小),矢高很小,空间作用也小。分离式底板无法调整地基的不均匀沉降,较大的沉降差会造成底板接缝开裂渗漏煤泥水;较大的地基沉降差也会在架空式底板梁板内产生较大的附加应力,造成底板开裂。

10.1.3 浓缩池是煤泥水系统主要构筑物,规定浓缩池直径的模数,可以推动浓缩池设计走向定型化,有利于提高设计效率和质量,同时有利于施工模具定型化和重复使用。本标准采用的模数,是以我国多年来已建成的浓缩池为基础的。

10.1.5 落地式浓缩池可根据池壁埋入土中的深度、地下水位高低、直径大小等因素选择不同的结构型式。对位于地下水位以上且直径不大于15m的浓缩池可考虑采用素混凝土结构或砌体结构。根据多年的工程设计经验,当浓缩池直径大于或等于18m时采用钢筋混凝土结构经济、合理。当浓缩池直径大于或等于40m、池壁高大于3m时,若采用钢筋混凝土结构池壁厚度一般为350mm以上,配筋量也大;若采用预应力钢筋混凝土结构池壁厚度及配筋均较经济、合理。例如我国特大型选煤厂平朔安家岭选煤厂50m直径浓缩池池壁采用预应力钢筋混凝土结构,池壁厚度仅为250mm,水平非预应力构造筋也较小,经济效果及使用效果良好。有抗震设防要求时,浓缩池不宜采用砌体结构。由于浓缩池是用来储存煤泥水的,在地震作用下,砌体结构延性很差极易损坏,故有抗震设防要求时不宜采用砌体结构。

10.1.6 选煤厂位于我国寒冷及严寒地区或风沙较大的地区,由于生产需要需将浓缩池围护时,在抗震设防区宜将顶盖及围护墙做成轻型结构。关于外围护结构是自成体系还是架设在浓缩池池壁上,应根据工艺布置(如中心传动或周边传动等)及技术经济综合比较后确定。

10.1.7 一般落地式浓缩池地道顶部就是浓缩池分离式底板,且落地式浓缩池地道为地下结构,选煤厂浓缩池直径目前一般在50m以下,地道长不超过30m,且受温度影响不大,考虑到防水处理对其结构型式做此规定。

10.1.8 最冷月平均温度低于或等于-10℃的严寒地区,冻胀影响对砌体结构的影响很大,砌体结构破坏严重,极易造成煤泥水外泄的环境事故。

10.1.9 煤泥沉淀池池底板常采取的抗冲击措施一般是在刚性底板上做一层300mm~500mm厚的浆砌毛石或毛石混凝土,当被清理煤泥设备破坏后可以方便地进行更换。

10.1.10 煤泥中硫、磷及水分对吊车栈桥柱腐蚀很大,尤其是钢柱。当吊车栈桥柱为钢结构时,应对距离地面至少0.5m范围内采取包裹混凝土(也可将钢柱下部混凝土支墩升高至地面以上0.5m)或其他防腐蚀措施。

10.1.11 按照现行国家标准《煤炭洗选工程设计规范》GB 50359-2016有关规定要求,一旦煤泥水管道支架出问题则会造成煤泥水管道损坏,导致整个选煤厂停产,厂房外生产管路多以煤泥水管道为主,且管径较大、荷载较重,煤泥水管道支架支承高度较高,故增加了对煤泥水管道支架的要求。

煤泥水管道支架之间无水平构件连接管道直接架设在支架上时称为独立式支架。相反,当支架间有水平构件连接时管道架设在支架间水平构件的横向构件上时称为管廊式支架。当与其他管线并行时宜综合设置。


10.2 结构计算

10.2.1 本条温度作用包括壁面温差和湿差当量温差,两项不需同时考虑,应取较大值计算。湿差当量温差可按10℃考虑。对于有围护结构或其他保温措施的地面煤泥水储水池可不考虑温度作用的影响。本条中“活荷载”主要指工作平台活荷载及贮水构筑物顶层均布面荷载(均布活荷载和雪荷载不同时考虑);工况3结构的抗漂浮验算中之所以不把工作平台活荷载及贮水构筑物顶层均布面荷载和侧壁上的摩擦力计入,是因为在使用过程中这些荷载可能被移走,而侧壁上的摩擦力有可能随土体情况的变化发生变化,这种变化可能对结构抗漂浮产生不利影响。地面式贮水构筑物可仅按工况1计算,地下式、半地下式及有覆土的地面式贮水构筑物应按三种工况计算;工况3中的活荷载为实际分布且不利时也应计算。

10.2.2、10.2.3 煤泥水系统构筑物一般对裂缝宽度有限值,不能采用考虑塑性内力重分布的分析方法或塑性铰线法、条带法等塑性极限分析方法。

10.2.4 在雨水较多、地下水位较高的地区,当贮水构筑物采用分离式底板时,作为整体结构一部分的底板也存在抗漂浮问题。为引起重视单独提出本条要求。

10.2.5 选煤厂中贮水构筑物构件一般与水接触或与潮湿的土壤接触,故其环境类别为二a类或二b类,考虑使用后工作环境及钢筋混凝土的耐久性并与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010衔接,除浓缩车间泵房地面以下部分及取清水构筑物常水位以下部分为0.25mm外,统一调整为0.2mm。

10.2.6 浓缩池等组合壳体侧壁与顶底板的边界约束较为复杂,根据不同的结构连接情况及构造做法可分别为:自由端(如无顶、底板情况,或顶板与侧壁端设有沥青滑动层)、铰接、弹性固定端、固定端等。不同的边界约束假定会使构件的内力分析和实际内力状况产生较大误差,不能真实地反映结构的受力状态。

10.2.7 圆柱壳的弹性特征系数是由H2/2rt=65时的状态推导而得。


10.3 构造要求

10.3.1 我国大部分煤中均含有对混凝土结构有害的硫、磷等元素,在部分高硫矿区矿井下煤泥水pH值甚至低于4,所以对与煤泥水直接接触的结构环境类别及混凝土强度等级等要求均有所提高。基于煤炭行业特点,本章煤泥水建构筑物在现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中环境类别中增加了与煤泥水直接接触的结构环境类别。当煤泥水池等构筑物迎水面有可靠防护面层且可以定期检查修补时,结构环境类别及混凝土强度等级可适当降低,但不应低于C25。

10.3.4 设计中可以通过采用骨料级配混凝土、限制混凝土最低强度等级及施工中加强振捣等措施提高混凝土的密实性满足抗渗要求,同时粗骨料最大粒径不宜大于40mm,含泥量不得大于1.0%。同时,构件表面的防水砂浆面层(特别是五层做法的20mm厚防水砂浆面层)对内部混凝土和钢筋的保护和阻水效果非常明显,且容易修补和更换。由于煤泥水泵房、管沟地道内很潮湿,渗漏水现象比较普遍,故对混凝土的抗渗做了不小于0.6MPa的最低规定。

10.3.5 地面式及架空式浓缩池、各种循环水池除受力及壁内外湿差等原因产生裂缝外,施工及使用过程中产生的外界气温变化也是造成池壁过早开裂和发展的重要原因。

10.3.6 煤泥水中含有氯、硫、磷等有害离子,加速腐蚀钢材,并对周围混凝土造成胀裂等破坏。预埋件锚筋贯通壁、板时会加剧混凝土内外通缝的形成,危害很大。根据对我国浓缩池及泵房的调查,由于大部分为露天环境及煤泥水的腐蚀,池壁顶环梁及外走道板开裂严重,造成钢材腐蚀,又加速了混凝土的胀裂剥离,故损害十分严重。简单的依靠增大混凝土保护层厚度很难满足耐久性的要求。近年来,中国建筑科学研究院建筑工程材料及制品研究所研制的MS-601阻锈剂(掺入型)替代了进口产品,使用效果较好。

10.3.9 对浓缩池池壁厚度的规定一方面是参考已有的设计经验,另一方面也考虑到施工的方便和对施工质量的保证。

10.3.10 一般浓缩池中心柱直径均较大,其直径不是结构受力及构造决定的,而是由工艺布置及设备决定的,其截面尺寸一般远超过受力要求,根据以往经验及有关标准、构造手册将浓缩池中心柱纵向钢筋最小配筋率做了调整。

10.3.11 柱间支撑是吊车栈桥纵向柱列主要抗侧力构件,当单元较长或8度抗震设防Ⅲ类、Ⅳ类场地和9度抗震设防时,纵向地震作用较大,设置一道柱间支撑不能满足受力要求时,可设二道柱间支撑,但应注意不宜设在两端以避免温度应力过大。


11 露天矿破碎站

11.1 结构布置

11.1.1 本标准的规定仅限于露天矿固定式(使用时间10年以上)及半固定式(使用时间5年左右)破碎站,破碎站挡墙平面与竖向应根据露天运输与工艺专业要求布置,根据破碎设备的布置有直立挡墙、斜坡挡墙形式,卸料台位设计有1台位、2台位及3台位平台等型式,见图15。

11.1.2~11.1.6 露天矿破碎站平台挡墙及边坡的结构型式选择,应根据露天运输及机械工艺要求、场地地形、场地布置、地质条件及抗震设防烈度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构或直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

我国的露天矿设计规模均较大,要求的破碎站平台挡墙高度通常在10m~16m之间,挡墙临空面要求是直立的,扶壁式钢筋混凝土结构挡墙是应用最多的一种形式;但在其使用周期时间较短和施工季节有要求的情况,钢结构形式是一种选择,设计采用钢结构时宜考虑其与设备联合考虑并能重复利用的方案。

砌体结构在实际工程中采用的型式除毛石砌筑挡墙外,还可采用重力式箱笼结构挡墙。

岩体加固复合体结构可选用锚索结构支护体系;土体处理结构可选用加劲土结构、桩基结构,桩基结构宜采用群桩体系。

11.1.7 露天矿破碎站汽车卸料平面卸车台位处的地面做法应根据运输车辆型号选择,载重量大的运输车辆卸车台位处宜设置卸料平台,卸料平台的结构根据车辆型号、使用要求、破碎站填土施工质量及原岩条件选择,可采用钢筋混凝土结构或钢结构,车挡应设置在卸料平台上。


11 露天矿破碎站

11.1 结构布置

11.1.1 本标准的规定仅限于露天矿固定式(使用时间10年以上)及半固定式(使用时间5年左右)破碎站,破碎站挡墙平面与竖向应根据露天运输与工艺专业要求布置,根据破碎设备的布置有直立挡墙、斜坡挡墙形式,卸料台位设计有1台位、2台位及3台位平台等型式,见图15。

11.1.2~11.1.6 露天矿破碎站平台挡墙及边坡的结构型式选择,应根据露天运输及机械工艺要求、场地地形、场地布置、地质条件及抗震设防烈度等情况采用钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构或直接利用岩体及加固复合体结构、土体处理结构。

我国的露天矿设计规模均较大,要求的破碎站平台挡墙高度通常在10m~16m之间,挡墙临空面要求是直立的,扶壁式钢筋混凝土结构挡墙是应用最多的一种形式;但在其使用周期时间较短和施工季节有要求的情况,钢结构形式是一种选择,设计采用钢结构时宜考虑其与设备联合考虑并能重复利用的方案。

砌体结构在实际工程中采用的型式除毛石砌筑挡墙外,还可采用重力式箱笼结构挡墙。

岩体加固复合体结构可选用锚索结构支护体系;土体处理结构可选用加劲土结构、桩基结构,桩基结构宜采用群桩体系。

11.1.7 露天矿破碎站汽车卸料平面卸车台位处的地面做法应根据运输车辆型号选择,载重量大的运输车辆卸车台位处宜设置卸料平台,卸料平台的结构根据车辆型号、使用要求、破碎站填土施工质量及原岩条件选择,可采用钢筋混凝土结构或钢结构,车挡应设置在卸料平台上。


11.2 结构计算

11.2.2 破碎站挡墙及边坡接触运输车辆处应考虑运输车辆轮压垂直作用荷载与水平作用荷载,其水平作用荷载主要是车辆在刹车时产生的。

11.2.3 本标准规定的露天矿固定式(使用时间10年以上)及半固定式(使用时间5年左右)破碎站,破碎站挡墙及边坡计算时的结构类别确定,要求相关专业提供准确的使用时间。


11.3 构造要求

11.3.2 露天矿破碎站平台挡墙通常情况下采用的结构应是钢筋混凝土结构、砌体结构及其同类材料加固结构,目前采用钢结构型式的较少,特别是其结构主体是与土体接触的应是更少,如何防腐处理是其构造设计的一个问题,需结合岩土特性与地下水情况处理。

11.3.3 岩体表面防止风化掉落的保护措施可采用挂网与喷射混凝土方案。

11.3.5 露天矿破碎站平面边坡边缘处设置的警示墙或土堤最小高度,由其多年的使用经验看不宜小于800mm。

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