книги из ГПНТБ / Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник

На рис. 122 показана схема камерного камнеуловителя. При проходе потока над камерой 1 сечение потока увеличивается, а ско­ рость потока уменьшается и из пульпы выпадают в камеру камни. Необходимо своевременно открывать днище 2 камеры для ее очи­ стки, потому что по мере заполнения камеры камнями сечение по­ тока уменьшается и камни проходят через камнеуловитель, что яв­ ляется недостатком указанной конструкции.

Рис. 122. Схема камерного камнеуловителя:

Г — камера, 2 — открывающееся днище

Камнеуловителя этого типа устанавливают между шаровым шарниром всасывающей линии и грунтовым насосом, поэтому кам­ ни-негабариты сбрасываются в выработанное пространство.

Для предотвращения попадания песка в камеру 1 в днище 2 просверливают отверстия, через которые в камеру непрерывно за­ сасывается чистая вода, которая уносит песок в грунтовый насос.

Для повышения эффективности разработки забоев, засоренных валунами, разрабатываются различные конструкции дробилок для установки на всасывающей линии земснаряда. В этом случае на приемной части всасывающей трубы никаких ограничителей не устанавливают и камни по всасывающей трубе поступают в дробил­ ку, где дробятся.

Кроме рассмотренных устройств применяют камнезадерживаю­ щее и камневыбрасывающее устройство (предложение инж. Н. М. Ар­ нольда, Н. Г. Упорова и С. Б. Экарева), устанавливаемое на рас­ стоянии 2—3 м от приемного отверстия всасывающей трубы с та­ ким расчетом, чтобы при работе земснаряда оно находилось под водой.

Неподвижные входной 3 (рис. 123) и выходной 1 коническо-ци­ линдрические патрубки жестко связаны между собой ребрами же­ сткости 7 и балками 9. Подвижный патрубок 4 шарниром 6 соеди-

223

иен с выходным патрубком 1. Внутри входного патрубка 3 установ­ лено два зуба 8, делящие полость трубы на три секции. Расстоя­ ние между зубьями 160—170 мм, т. е. камни более 170 мм пройти через зубья не смогут, чем исключается возможность засорения проточных каналов рабочего колеса грунтового насоса.

Внутри патрубка 1 к нижней его части приварен язык 5, пре­ пятствующий проходу камней из патрубка 4 при его открытии.

Для уменьшения гидравлических потерь в устройстве сохранена площадь потока за счет некоторого увеличения диаметра устройства по сравнению с диаметром всасывающей трубы. Открывают и за­ крывают патрубок 4 с помощью рычага 2. Привод для закрытия и открытия патрубка может быть тросовым (от реверсивной лебед­ ки) или гидравлическим.

Негабаритный камень, попавший во всасывающую трубу, вместе с потоком движется до камнезадерживающего устройства, а там задерживается зубьями 8, при этом показания вакуумметра резко возрастают. Машинист включает привод (гидравлический или элек­ трический) па открытие подвижного патрубка и заклинившийся между зубьями камень выталкивается' выталкивателем или стенка­ ми патрубка и выбрасывается в выработанное пространство. Затем включают привод подвижного патрубка на его закрытие.

Перед открытием патрубка 4 необходимо несколько приподнять всасывающую трубу от подошвы забоя (не менее 1 м), чтобы осы­ павшийся из всасывающей трубы грунт при открытом патрубке 4 не создал грунтовую пробку в устье грунтозабора и при закрытии патрубка не произошел гидравлический удар. Таким образом, вса­ сывающую линию очищают без остановки земснаряда, что значи­ тельно сокращает его простои и увеличивает сменную выработку при разработке засоренных забоев.

§ 75. Разработка связных грунтов

Связные грунты разрабатывают земснарядами, оборудованны­ ми механическими рыхлителями и, как правило, свайно-тросовыми папильонажными устройствами. Забой разрабатывают послойно. Высота слоя зависит от вида рыхлителя и обычно не превышает 0,5—0,6 диаметра фрезы.

В зависимости от вида грунта и его свойств применяют откры­ тые фрезы (с отвалыюрежущими лопастями гидротехнической ла­ боратории СибЦНИИСа и Калининского политехнического инсти­ тута).

Роторно-ковшовые рыхлители В. А. Мороза обеспечивают наи­ большую производительность земснаряда. Так, при разработке глин на строительстве Новолипецкого металлургического завода земсна­ ряды ЗГМ-1-350, оборудованные роторно-ковшовым рыхлителем В. А. Мороза, имели месячную выработку 55—60 тыс. м3. В то же время такой же земснаряд, оборудованный открытой фрезой СибЦНИИСа, имел максимальную месячную выработку 40 тыс. м3 того же грунта.

Разработка грунта роторно-ковшовыми рыхлителями может быть эффективной при наличии напорного свайного хода, обеспе­ чивающего одинаковую толщину срезаемой ленты грунта по всемуфронту забоя.

Разработку забоя начинают с установки земснаряда по оси про­ рези с фиксированием его положения рабочей сваей и папильонажными тросами. Затем при помощи правой или левой папильонажной лебедки грунтозаборное устройство устанавливают над кромкой прорези и заглубляют до контакта с грунтом, но не менее чем на 1,5 м, во избежание попадания в приемное отверстие наконечника воздуха.

Запускают грунтовый насос и, дав ему несколько минут пора­ ботать на чистой воде, включают рыхлитель и производят папильонирование к противоположной кромке забоя. Для лучшей ориен­ тации на границах прорези устанавливают створы, которые в

рези опускают рыхлитель на 0,3—0,5 м и разрабатывают этот слой грунта, затем опускают рыхлитель на ту же величину и разраба­ тывают еще один слой грунта. На границе прорези рыхлитель под­ нимают с таким расчетом, чтобы для разработки оставался слой высотой 1,2 м, и за несколько проходок подают земснаряд вперед на 1,2 м. Так ступенями разрабатывают забой до проектной от­ метки.

Затем приступают к послойной разработке грунта слоями сверху вниз. Забои из глинистых и суглинистых грунтов высотой до 3 м разрабатывают роторными рыхлителями в один слой. При большей высоте забоя разработку выполняют послойно (рис. 124): последо­ вательно разрабатывают слои 5, 6 , 7, 8 и т. д. Каждый слой разра-

226

батывают в несколько заходок. Величина подачи земснаряда при каждом папильонажном ходе равна толщине стружки грунта (I, II, III, IV), снимаемой рыхлителем, и зависит от плотности сложения грунта.

Тележку напорной сваи при разработке профильных выемок переставляют на оси прорези в следующей очередности: опускают прикольную сваю, поднимают рабочую (напорную) сваю; перего­ няют тележку из заднего положения в переднее и опускают напор­ ную сваю. После этого поднимают прикольную сваю и продолжают разработку грунта.

§ 76. Разработка высоких забоев

Разработка высоких забоев связана с опасностью их обрушения. В практике известны случаи потопления земснарядов и обрыва рам грунтозаборных устройств вследствие нарушения правил разработ­ ки забоя и невнимательности машиниста.

При подводных забоях признаком обрушения грунта является появление воздушных пузырьков на поверхности воды над местом

необходимо отвести в сторону грунтозаборное устройство или отве­ сти назад земснаряд. Только после обрушения забоя можно вер­ нуться к этому месту для разработки грунта.

Высокие надводные забои целесообразно смывать струей воды, для чего на земснаряде устанавливают гидромонитор. При этом должно быть опережение по фронту в разработке надводного забоя. Размытый гидромонитором грунт вместе с водой стекает в подвод­ ный забой, откуда забирается земснарядом.

Ремонтровагь и очищать грунтозаборное устройство вблизи забоя запрещается.

Г Л А В А XX.

РАЗРАБОТКА ГРУНТА ГИДРОМОНИТОРАМИ

§ 77. Общие сведения

Гидромониторы выбрасывают водяную струю, которую гидромониторщик направляет в грудь забоя. В результате сильного удара струи грунтовый массив разрушается, кроме того, вода по порам и трещинам проникает внутрь грунта, что способствует более интен­ сивному его разрушению.

Водяная струя, вылетая из насадки гидромонитора, встречает сопротивление воздуха, вследствие чего деформируется и расслаи­ вается на отдельные струйки. В струе гидромонитора по длине мож­ но наблюдать три участка. Первый — от насадки гидромонитора до

участка, где сечение струи увеличивается; форма этого участка струи цилиндрическая, струя монолитная. Второй участок струн ко­ нический, струя также монолитная; третий — струя насыщена воз­ духом и состоит из большого количества отдельных струек. Наи­ более эффективно размывается грунт в зоне первого участка, не­ сколько хуже в зоне второго и совсем плохо в зоне третьего. Пер­ вый и второй участки струи называются зоной компактной струи.

Длина компактной струи гидромонитора обычно составляет око­ ло 0,3 от напора подведенной к гидромонитору воды. Например, при напоре воды у гидромонитора 60 м вод. ст. длина компактной струи равна 60X0,3=18 м.

Кроме того, по мере удаления забоя от гидромонитора падает так называемое среднее удельное давление струи. Это удельное дав­ ление изменяется по длине струи и зависит от расхода воды через насадок гидромонитора. Таким образом, при одном и том же дав­ лении в гидромониторе, но при разных диаметрах насадок удельное давление струи будет тем больше, чем больше диаметр насадки. Следовательно, размыв грунта гидромониторами выгоднее вести с

Таким образом, основные правила размыва грунта гидромони­ торами следующие:

для обеспечения максимальной производительности гидромони­ тора размыв грунта вести с допустимо близкого расстояния;

гидромонитор своевременно передвигать вслед за забоем; правильно выбирать диаметр насадки и обеспечивать необходи­

мый напор перед насадкой.

Большое влияние на производительность гидромонитора по грун­ ту имеет высота уступа (забоя). Особенно заметно увеличение про­ изводительности гидромонитора с ростом высоты уступа из неплот­ ных грунтов (например, супесей, легких суглинков). Это объясняет­ ся тем, что при одном и том же расходе воды на подрезку забоя при большой высоте его обрушается больший объем грунта. Так, при увеличении высоты забоя из суглинистых грунтов с 5 до 16 м производительность гидромонитора по грунту увеличивается на 20%• Однако по правилам безопасного ведения работ высота усту­ па ограничивается 25 м.

228

Напор струи у насадки гидромонитора определяют в зависимо­ сти от вида грунта, высоты забоя, а также условий эффективного размыва данного грунта. Например, при высоте забоя 10—20 м для размыва легких супесей необходим напор 50—75; для легких суг­ линков 70—100, суглинков тяжелых — 90—180; глин песчаных —

90—200 м вод. ст.

§ 78. Разработка грунта

Грунт разрабатывают гидромониторами по двум схемам: встреч­ ным забоем и попутным.

При работе встречным забоем гидромонитор находится на ниж­ ней площадке уступа и его струя направлена перпендикулярно к груди забоя, а сток пульпы направлен обратно к гидромонитору. При работе попутным забоем гидромонитор устанавливают на верх­ ней площадке уступа и направление струи совпадает с направле­ нием потока пульпы.

На практике з основном ведут размыв грунта встречным забоем, так как при этом лучше используется ударная сила струи, выше производительность за счет обрушения больших масс грунта, при­ чем производительность тем выше, чем больше высота забоя. Од­ нако при нарушении технологии ведения размыва не исключена возможность замыва гидромонитора и водоводных труб.

Размыв грунта попутным забоем в основном применяют при вспомогательных работах: при срезке козырьков забоя и обруше­ нии высоких забоев.

При разработке крупных песков с включением гравия применяю г смешанный способ разработки грунта гидромониторами — попутно­ встречный:- При этом используют струю гидромонитора для под­ гонки потока пульпы к зумпфу. Гидромониторщик обязан вести размыв грунта таким образом, чтобы обратный поток воды был максимально загружен грунтом. Это получается после обрушения забоя или при смыве несвязных грунтов. Обрушенный грунт смы­ вают, начиная от пульповодной канавы, постепенно переводя струю по обрушенной породе. Периодически канаву промывают на уча­ стке канавы у забоя забойным гидромонитором, а со стороны зумп­ фа —• зумпфовым гидромонитором.

П л о т н ы е г р у н т ы (супеси, суглинки, глины) разрабатывают гидромониторами с подрезкой забоя, т. е. струю гидромонитора на­ правляют в нижнюю часть забоя и производят вруб высотой не бо­ лее 0,3—0,5 м, глубиной 0,8—1,5 м в зависимости от свойств грун­ та. Подрезку ведут равномерно по всему фронту, без резких пово­ ротов ствола гидромонитора.

Следом за струей, продвигающейся по забою, происходит обру­ шение грунта. Характер обрушения зависит от вида грунтов; лес­ совидные глины и суглинки опрокидываются, поэтому минимальное расстояние гидромонитора от забоя принимается 1,2 высоты забоя.

229

При подрезке забоя производительность гидромонитора по грун­ ту минимальная, поэтому необходимо подрезку забоя вести с повы­ шенным напором воды и с близкого расстояния. Кроме того, струю надо направлять строго перпендикулярно к забою. Для повышения скорости движения воды, как правило, применяют насадку с мень­ шим диаметром или включают в водоводную сеть подрезающего гидромонитора дополнительный последовательно соединенный цент­ робежный насос.

кается обратным потоком воды.

В забое в большинстве случаев устанавливают два гидромони­ тора: рабочий и резервный. По мере разработки грунта грудь забоя удаляется от гидромонитора. Как только это расстояние будет равно длине эффективной струи, гидромонитор передвигают ближе к за­ бою на расстояние, называемое шагом передвижки гидромонитора.

Шаг передвижки равен разности длины компактной струи и ве­ личины допустимого приближения гидромонитора к забою. На­ пример, для забоя из суглинка высотой 20 м шаг передвижки опре­ деляют следующим образом. Необходимый напор перед насадкой гидромонитора для суглинков принимаем ПО м вод. ст., тогда дли­ на компактной струи будет равна 0,3x110 = 33 м. По правилам безопасного ведения работ минимальное расстояние гидромонитора до забоя должно быть равно высоте забоя 1x20 = 20 м, тогда шаг передвижки будет равен 33—20=13 м.

Пульпа, образовавшаяся у груди забоя, по пульповодной ка­ наве поступает в зумпф, откуда забойной землесосной станцией перекачивается по трубам на карты намыва. Если место укладки грунта находится ниже подошвы забоя, пульпу из забоя направ­ ляют по канавам или лоткам непосредственно к месту укладки грунта. Эта схема работы без землесосной установки является про­ стой и более производительной, стоимость работ при этом весьма низкая, а выработка высокая. Однако такие условия в практике встречаются редко.

Наиболее распространены гидромониторно-землесосно-насосные установки (рис. 125). Разрабатываемый гидромонитором 2 грунт в виде пульпы самотеком поступает по подошве забоя в зумпф 3, образуя при этом определенный уклон подошвы забоя.

При движении пульпы от забоя к зумпфу поток стремится рас­ шириться и разделиться на несколько отдельных потоков, при этом происходит выпадение грунта из потока на подошву забоя, т. е. грунт не попадает в зумпф. Чтобы этого не произошло, создают бульдо­ зером или струей гидромонитора пульповодную канаву, в которой сосредоточивается поток пульпы, способный транспортировать грунт в зумпф.

Скорость потока в канаве обеспечивается уклоном ее дна, кото­ рый зависит от характера разрабатываемого грунта, расхода пуль­ пы и высоты уступа. Чем крупнее частицы грунта в пульпе, тем ук­

230

Убирать недомывы струей гидромонитора нерентабельно из-за большого расхода воды на 1 м3 смываемого грунта, поэтому при­ меняют экскаваторы, оборудованные драглайном, или бульдозеры.

Для уменьшения недомыва надо чаще передвигать землесосную станцию вслед за разрабатываемым забоем. Расстояние, на которое передвигают землесосную забойную станцию к груди забоя за один цикл, называется шагом передвижки землесосной станции и опреде­ ляется проектом производства работ; для забоев из крупных песков он не превышает 50, для средних зернистых песков — 75, для суг­ линков и глин— 100—150 м. При назначении шага передвижки учитывают рельеф подошвы разрабатываемой горной массы и при благоприятных условиях — наличие одноименного уклона кровли; передвижку землесосной станции иногда производят один раз в год.

Процесс передвижки землесосных станций весьма трудоемок и занимает много времени. Поэтому в большинстве случаев для гидро­ мониторных работ применяют грунтовые насосы средней производи­ тельности (ЗГМ-1-350; 16Гру-8Л; 12НЗУ), имеющие небольшую массу. Изредка применяют грунтовые насосы 20Р-11. Небольшие за­ бойные землесосные станции передвигают при помощи двух тракто­ ров, а более мощные установки — посредством полиспастов. Пере­ движку землесосных станций совмещают с ремонтом оборудования.

В месте, намеченном для установки передвигаемой забойной землесосной станции, бульдозером снимают весь слой недомыва до проектных отметок (до кровли полезных ископаемых) и готовят горизонтальную площадку. Размер площадки назначают с учетом методов производства монтажных работ, установки подъемных ме­ ханизмов, возможности подвозки узлов землесосной станции, распо­ ложения трубопроводов и гидромониторов. Здесь же у площадки

делают зумпф.

Параллельно с подготовкой новой площадки для установки зем­ лесосной станции наращивают пульпопровод и водовод.

Для сокращения непроизводительных простоев в практике гид­ ромониторных работ применяют резервные землесосные установки.

Впериод передвижки основной установки работают на резервной. На угольных резервах, где для зачистки пласта угля применяют

мощные экскаваторы, умышленно оставляют большие недомывы с целью сокращения числа перестановок забойных землесосных стан­ ций. Благодаря этому увеличивается выработка землесосной стан­ ции ЗГМ-1-350 до 1,3—1,6 млн. м3 грунта в год при 500—600 тыс. м3 по норме.

§ 79. Пуск гидромониторно-землесосных установок

Безаварийная работа оборудования и благоприятные условия эксплуатации обеспечиваются правильной его установкой (рис. 126),. а также правильной раскладкой трубопроводов и арматуры в забое.

Землесосную станцию устанавливают на строго горизонтальной площадке так, чтобы пэн плотно прилегал к грунту по всей его пло­

232