Открытые горные работы при строительстве

785986 723655

УДК 622.271.3
ББК 33.22
 
Я52

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным 
для взрослых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным 
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124 —94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав 
потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.13

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской 
Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/310 от 
19.03.2013)
Рецензенты: 

д-р техн. наук, проф. В.П. Дробаденко (зав. кафедрой «Геотехнология и 
комплексное освоение россыпных и морских месторождений» Российского 
государственного геологоразведочного университета);
д-р техн. наук, проф. В.И. Емельянов (зав. кафедрой «Разработка месторождений полезных ископаемых» Московского государственного открытого 
университета);
председатель Совета директоров ЗАО «Сибгидромехстрой», канд. техн. наук 
Е.В. Лизунов

•

•

•

© И.М. Ялтанец, Д.В. Пастихин, 
 
Н.И. Исаева, 2014
© Издательство «Горная книга», 2014
© Дизайн книги. 
 
Издательство «Горная книга», 2014

ISBN 978-5-98672-365-5 
УДК 622.271.3
ББК 33.22

Ялтанец И.М., Пастихин Д.В., Исаева Н.И.
Я52  
Открытые горные работы при строительстве: Учебное 
пособие для вузов. — М.: Издательство «Горная книга», 
2014. — 384 с. 
ISBN 978-5-98672-365-5

Рассмотрены основные производственные процессы с использованием 
экскавационных машин и средств гидромеханизации открытых горных 
работ при строительстве промышленных, гражданских и гидротехниче ских 
объектов. Большое внимание уделено вопросам организации и производства 
земляных работ с использованием экскаваторов, бульдозеров, скреперов, 
грейдеров, гидромониторно-землесосных комплексов и плавучих землесосных снарядов. Даны технологические особенности производства земляных 
работ в гидротехническом строительстве с использованием средств гидромеханизации. Изложены основные организационно-технические и специальные требования по обеспечению безопасного ведения рассматриваемых 
работ, а также вопросы охраны окружающей природной среды.
Для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки (специальностям) «Горное дело» и «Физические процессы горного или нефтегазового производства».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Выполнение больших объемов земляных работ невозможно 
без применения основных производственных (технологических) 
процессов открытых горных работ. Технологические процессы 
в строительстве имеют место при выполнении следующих видов 
работ: устройство котлованов, выемок, траншей и каналов, намыв 
плотин, дамб и насыпей, углубление дна рек, планировка территорий, очистка от наносов строительных каналов, прудов и т.д.
Производственные процессы открытых горных работ при выполнении указанных видов работ следуют один за другим (подготовка горной массы к выемке (размыву), выемочно-погрузочные 
(размыв) работы, транспортирование и укладка (намыв) горной 
массы) и могут выполняться с использованием экскаваторов 
(экскаваторно-автомобильных, экскаваторно-железнодорожных 
и экскаваторно-конвейерных комплексов), экскавационнотранспортной техники (автопогрузчиков, бульдозеров, скреперов, 
грейдеров), средств гидромеханизации (гидромониторно-землесосных комплексов и плавучих землесосных снарядов).
При производстве различных видов строительных работ 
земляные работы являются сложным комплексом инженерных 
и технических решений, для осуществления которых необходимы глубокие знания и определенные навыки. Выполнять 
земляные работы следует по заранее разработанным проектам, 
основные задачи которых:
использование наиболее прогрессивных методов и высокопроизводительных машин и механизмов;
обеспечение при этом концентрации материальных и людских ресурсов;
организация производства работ с наиболее интенсивным 
использованием машин;
возможность ведения работ круглый год;
соблюдение правил производственной санитарии и техники безопасности.

•

•

•

•
•

Для выполнения вышеуказанного основной технической 
документацией являются проект организации строительства 
объекта, проект производства работ и рабочие чертежи.
При подборе отдельных материалов по оборудованию и технологии открытых горных работ в строительстве принимали участие 
канд. техн. наук И.В. Липский, инженер Н.Н. Кожевников ГУП 
«Трест “Энергогидромеханизация”», горные инженеры П.О. Исаев 
НПО «Гольфстрим», И.О. Исаев ОАО «НПП “Квант”».
Впервые в издаваемом такого рода учебном пособии использованы некоторые теоретические и практические (чисто технологические) положения, в разное время разработанные проф. 
Е.Ф. Шешко, акад. АН СССР и РАН России В.В. Ржевским, 
проф. М.М. Гришиным, проф. Д.Л. Меламутом, проф. Г.А. Нуроком и другими учеными, использованы достижения научнопедагогических школ Московского инженерно-строительного 
института (теперь МГСУ), Ленинградского политехнического 
института (теперь СПбГТУ) и других горных и строительных 
вузов СССР, труды ведущих научных и проектных институтов, 
строительных организаций (ВНИИГиМ, ВНИПИИстромсырье, 
Монтажгидромеханизация, Трансгидромеханизация, Энергогидромеханизация, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, ВОДГЕО и других 
организаций).
Авторы выражают глубокую признательность и благодарность 
кафедре «Технология, механизация и организация открытых 
горных работ» Московского горного института Национального 
исследовательского технологического университета «МИСиС», 
зав. кафедрой «Геотехнология и комплексное освоение россыпных и морских месторождений» Российского государственного геологоразведочного университета д-ру техн. наук, проф. 
В.П. Дробаденко, зав. кафедрой «Разработка месторождений 
полезных ископаемых» Московского государственного открытого университета д-ру техн. наук, проф. В.И. Емельянову, 
председателю Совета директоров ЗАО «Сибгидромехстрой» канд. 
техн. наук Е.В. Лизунову за большой труд по рецензированию 
учебного пособия и ценные замечания.
Все замечания и пожелания читателей, направленные на 
улучшение содержания учебного пособия, будут приняты авторами и издательством с благодарностью.

Часть 1
ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ 
ПРИ ПРОМЫШЛЕННОМ И ГРАЖДАНСКОМ 
СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТКРЫТЫХ 
ГОРНЫХ РАБОТАХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Необходимо иметь в виду, что данное учебное пособие не 
заменяет учебников, учебных пособий и многочисленной литературы, которые опубликованы по вопросам открытых горных 
работ (процессы, технологии, расчеты параметров элементов 
систем разработки и технологий).
В нем приведены некоторые нормативные и расчетные данные, порядок, организация, а также требования безопасности 
при производстве земляных работ, которые необходимы для 
получения знаний о проектировании работ при строительстве 
технических и гидротехнических объектов.
Строительство различных технических и гидротехнических сооружений, систем водоснабжения и водоотведения обычно сопряжено с необходимостью выполнения больших объемов 
земляных работ.
Под земляными работами подразумеваются все виды работ, 
связанные с разработкой, извлечением, укладкой и транспортировкой грунта. Именно земляные работы определяют надежность любой постройки. Различают открытые, подводные 
и подземные земляные работы.
В комплексном процессе земляных работ можно выделить 
три составляющие: подготовительные, основные и вспомогательные работы [1].
Подготовительные земляные работы: отвод поверхностных 
вод от территории строительной площадки, понижение уровня 
грунтовых вод ниже проектной отметки дна выемки (котлована). 
Объем земляных работ может быть значительным и зависит 
от параметров сооружения. Кроме того, скальные, прочные 
и мерзлые грунты предварительно разрыхляют специальными 
механизмами.

Подготовительные работы выполняются с целью повышения производительности землеройной и транспортной техники 
и создания благоприятных условий для рабочих при выполнении 
основных работ.
Основные земляные работы состоят из следующих процессов: 
разработка, перемещение и укладка грунта. Проведение земляных работ, как правило, осуществляется экскавационными 
машинами и механизмами — экскаваторами или экскавационно-транспортными — бульдозерами, скреперами, грейдерами. 
Перемещение грунта на большие расстояния производится 
автомобильным транспортом, на небольшие — экскавационно-транспортными машинами и механизмами. Укладка грунта 
может быть выполнена с применением вышеперечисленной 
техники с уплотнением его и созданием проектных параметров 
земляного сооружения.
В процессе проведения земляных работ выполняются вспомогательные земляные работы:
установка и разборка креплений вертикальных откосов 
выемки или насыпи;
откачивание воды из выемки (водоотлив);
выравнивание откосов, уплотнение грунта и т.п.
Комплекс технологических процессов, характеризующий земляные работы, обладает значительной трудоемкостью и стоимостью. Так, например, в промышленном строительстве земляные 
работы составляют около 15% общей стоимости возводимого 
объекта и около 20% трудоемкости от общего объема работ. 
В связи с этим объемы земляных работ стремятся сократить. 
Так, при планировке площадки это достигается за счет соблюдения нулевого баланса земляных масс, когда объем грунта из 
выемок полностью укладывается в полезные насыпи.
Кроме того, при проведении земляных работ используют 
наиболее эффективные по стоимости и трудоемкости методы 
производства и механизацию. Для этого прежде всего необходимо выбрать прогрессивную технологию с использованием 
комплекта машин, механизмов и транспорта.
Проведение земляных работ обычно осуществляется механизированным способом, однако при малых объемах, в стес
•

•
•

ненных условиях, когда невозможно использовать средства 
механизации, применяют ручной труд. Производительность 
ручного труда в 20–30 раз ниже механизированного, поэтому 
применение его должно быть обосновано.
Земляные сооружения — это инженерные сооружения, которые устраиваются в грунтовом массиве или возводятся из 
грунта на поверхности. Создание земляных сооружений — это 
тоже земляные работы.
По сроку службы (продолжительности использования) земляные сооружения бывают постоянными и временными. Постоянные земляные сооружения — это составные элементы строящихся 
объектов и предназначены для нормальной их эксплуатации. 
К числу таких сооружений относятся каналы, выемки и насыпи автомобильных и железных дорог, дамбы гидротехнических 
сооружений, скважины для снабжения водой и т.п. Временные 
земляные сооружения устраивают при возведении заглубленной 
части зданий и сооружений, инженерных сетей. После этого 
они частично или полностью ликвидируются. К ним относятся 
котлованы и траншеи.
По назначению различают основные, вспомогательные и защитные земляные сооружения. Комплекс таких сооружений 
наиболее характерен и необходим при строительстве и эксплуатации автомобильных и железных дорог, проезжая часть 
которых располагается в выемке или на насыпи.
Котлованами называются выемки, ширина которых мало 
отличается от длины, а траншеями — выемки, имеющие малые 
размеры поперечного сечения и большую длину. Котлованы 
необходимы для строительства сооружений, а траншеи — для 
прокладки трубопроводов и других коммуникаций.
Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей называют откосами, а горизонтальные поверхности вокруг них — бермами. Другие элементы земляных сооружений:
дно выемки — нижняя горизонтальная земляная поверхность выемки;
бровка — верхняя кромка откоса;
подошва — нижняя кромка откоса;

•

•
•

крутизна (или коэффициент) откоса, вычисляемая по формуле т = h/a, где h — глубина выемки или высота насыпи, 
а — заложение откоса.
К земляным сооружениям относятся также резервы и кавальеры. Резервы — это выемки, из которых берут грунт для 
устройства насыпи, а кавальеры — это насыпи, образуемые 
при отсыпке ненужного грунта, например для временного его 
хранения, используемого затем вновь для засыпки траншей или 
пазух котлованов. Земляные сооружения при их эксплуатации 
не должны изменять своей формы и основных размеров, давать 
просадок, размываться под действием текущей воды и поддаваться влиянию атмосферных осадков.
На производство земляных работ при реконструкции промышленных предприятий оказывают влияние следующие особенности:
стесненные условия их выполнения в цехах с действующим 
производством и на территории предприятия, занятой 
зданиями, сооружениями, коммуникациями;
сжатые сроки производства работ;
отрывка котлованов вблизи существующих фундаментов 
на глубину, превышающую отметку заложения фундаментов;
необходимость отрывки котлованов в насыпных грунтах, 
содержащих включения твердых предметов (кирпича, железобетона, сцементированного шлака, кусков металла);
необходимость разборки во многих случаях до начала 
земляных работ покрытий дорог, площадок, полов;
обеспечение достаточного уплотнения грунта в обратных засыпках котлованов и траншей, так как в скором времени над 
засыпками укладываются покрытия полов, дорог и др.;
наличие большого количества коммуникаций различного 
назначения в местах отрывки котлованов и траншей;
большое число ограничений в технологии земляных работ (невозможность применения машин с двигателями 
внутреннего сгорания на внутрицеховых работах, динамического воздействия на грунт вблизи коммуникаций, 
применения искусственного водопонижения и др.);

•

•

•
•

•

•

•

•

•

отсутствие (во многих случаях) мест для временного хранения грунта, разработанного в котлованах и траншеях;
относительно большой объем работ, выполняемых вручную 
из-за стесненности, наличия большого количества коммуникаций, трудности применения средств механизации.
В проект производства работ (ППР) должен быть включен 
раздел «Производство земляных работ», в котором содержатся 
следующие сведения:
стройгенплан, на котором обозначаются места выполнения 
земляных работ, пересекающие их и расположенные на 
них коммуникации, геодезические знаки, пути движения 
землевозного транспорта, места стоянок машин для земляных работ, установки временных инвентарных зданий;
объемы земляных работ с указанием их вида, места выполнения;
графики выполнения работ с указанием числа смен работы и условий выполнения (с остановкой, без остановки) 
и графики работы машин;
технологические схемы выполнения всех основных работ 
с уточнением состава комплектов машин, бригад рабочих 
и др.;
указаны конструкции приспособлений, оснастки, вспомогательных устройств, требующихся для выполнения работ;
определен контроль качества (на каких этапах, что контролируется, какими методами, с помощью каких приборов, 
какие предъявляются требования, какие составляются 
документы);
требования по безопасности труда для рабочих, занятых на 
реконструкции, и для рабочих реконструируемого предприятия;
мероприятия по охране окружающей среды (предохранение 
производств от пыли, загрязнения автомобильных дорог 
и пешеходных дорожек, сохранение деревьев, кустов).
При подготовке к производству земляных работ должно быть 
осуществлено следующее:
выявлено, уточнено и обозначено на местности положение 
всех коммуникаций, проходящих в зоне работ и вблизи 
от нее;

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•