Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ НАДВОДНЫХ ЗАБОЕВ

Надводные забои разрабатываются преимущественно напорным гидромониторным способом.

По классификации грунтов, разрабатываемых гидромониторами, глины и суглинки относятся к III—VI категории и для разработки требуют удельного давления струи в створе забоя от 2 до 7 кгс/см2 и расход воды на 1 м3 грунта от 5 до 14 м3, в то время как для песков необходимо удельное давление не выше 2,5 кгс/см2 и не более 9 м3 воды. Только при разработке песчано-гравелисто-галечных смесей требуется давление до 5 кгс/см2 и расход воды до 22 м3.

Процессы разработки песков и глин существенно различаются. В сыпучем несвязном грунте откос забоя равен углу естественного откоса. Работа струи заключается в смыве грунта непосредственно с откоса. В связных грунтах рабочий откос забоя близок к вертикали; в этом случае разработка распадается на две операции: первая — подрезка забоя и его обрушение и вторая — смыв обрушенного грунта. Создание вруба для подрезки забоя— наиболее трудоемкая операция. При этом расходуется до 140 м3 напорной воды (при напоре 80—100 м) на 1 м3 породы, добываемой из вруба. Но даже и при создании вруба в глинах, где силы сцепления достигают 2 кгс/см2 и более, нависший массив не всегда разрушается.

Глубина вруба увеличивается с увеличением коэффициента сцепления грунта и внутреннего трения грунта и с уменьшением величин следующих параметров: плотности грунта, угла, образованного рабочим откосом с горизонтом, ширины забоя и высоты вруба.


Исходя из требований техники безопасности минимальное расстояние от гидромонитора до груди забоя обычно принимают не менее высоты забоя. Поэтому практически приходится работать на значительном расстоянии от забоя (минимум 5—7 м, так как разработка забоев высотой менее 3 м нерентабельна). Следует учитывать, что с увеличением расстояния струя гидромонитора при полете теряет значительное количество, энергии на трение о воздух, а также на перегруппировку частиц жидкости, вследствие чего размывающая способность струи уменьшается. Увеличение напоров не приводит к положительным результатам. Последние исследования показали, что все струи при больших скоростях (и >20 м) теряют сплошность уже при выходе из насадка, т. е. размывающая сила струи резко падает, Максимум разрушающей силы струя имеет на расстоянии от насадка от 3 до 4 м. Следовательно, наиболее рационально применять гидромониторы ближнего боя. В настоящее время имеется несколько направлений решения этой задачи. Во ВНИОМС были предложены два варианта установки гидромониторов— с перемещением гидромонитора, смонтированного на тракторной платформе, по верху забоя и с перемещением по подошве забоя вблизи груди забоя (рис. 6). Такого рода установки имеют существенные недостатки: тяжелая длинная висячая труба, укрепленная на тракторе, устойчивость, которого мала (схема а), малая маневренность, затруднительность управления (схемы а в. б). Второе направление — внедрение гидромониторов дистанционного управления, что позволяет приблизить гидромонитор к забою. Гидромониторы ближнего боя позволили при разработке связных грунтов снизить напор в два раза, удельные расходы воды на 55—80% и удельный расход электроэнергии в среднем на 65—78%.

При разработке тяжелых связных грунтов и горных пород следует применять повышенные и высокие напоры, особенно при подрезке забоев и добыче полезных ископаемых, что значительно повышает производительность по сравнению со средненапорными установками. При работе гидромониторов высокого давления рационально иметь дополнительный гидромонитор с рабочим напором 50—60 м вод. ст. для смыва обрушенного грунта. В основном гидромониторе при небольшом расстоянии от забоя следует применять насадки малого диаметра (<50 мм), в дополнительном гидромониторе можно применять насадки большого диаметра (50 мм).

Особенно трудоемкой операцией при работе в мокрых глинистых забоях является передвижка землесосной станции. Для облегчения пытаются применять агрегаты на шагающем ходу.

Струя воздействует не только на наружную поверхность размываемого грунта, но и проникает внутрь, в поры. Она скалывает наружные слои, нарушая сцепление их с основным массивом. Это чисто механическое воздействие струи. Проникание воды в поры способствует размоканию грунта, в результате чего он теряет первоначальную связность и распадается на отдельные частицы. Следовательно, фактор повышения влажности благоприятен, так как способствует уменьшению силы сцепления между частицами и силы внутреннего трения, что, в свою очередь, облегчает условия разработки.

Существует также метод предварительного обрушения забоя путем насыщения грунта водой. Грунт забоя, насыщенный до полной влагоемкости, легче поддается разрушению струей гидромонитора (забой же сохраняет первоначальную форму). При дальнейшем увеличении влажности наступает пластичное, затем текучее состояние. Из этого следует что данный метод можно рассматривать как самостоятельный метод обрушения грунта, а также как метод, облегчающий размыв породы гидромонитором.

Как уже отмечалось, наиболее энергоемкой операцией является подрезка забоя (50% электроэнергии тратится именно на эту операцию); метод предварительного насыщения забоя водой дает значительную экономию именно в этой части работ. Преимуществом этого метода является возможность увеличения высоты забоев до 40 м.

Метод предварительного насыщения забоя водой особенно эффективен при разработке грунтов с пористой структурой (лёсс и т. п.) ; его можно применять в глинах и тяжелых суглинках, но в этом случае требуются большие удельные расходы воды и много времени для насыщения грунта водой.

Имеющиеся примеры использования способа разработки грунтов с предварительным насыщением грунта водой при давлении 5— 7 кгс/см , вызывающим обрушение забоя, указывают на перспективность этого метода.

Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб и доп М., Стройиздат, 1974, 223 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики