ПУЛЬСИЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СТРУЙ НА ПОРОДЫ
Давление гидравлической струи на преграду в первый момент ее соприкосновения с поверхностью примерно в два раза больше ее стационарного давления в последующее время, поэтому целесообразно в тех случаях, когда струя производит дробящее действие, т. е. при разрушении крепких горных пород, применять пульсирующие гидравлические струи.
В настоящее время уже разработаны гидромониторы, создающие пульсирующие струи. Такой гидромонитор создает ударное действие гидравлических струй с давлением в несколько тысяч атмосфер. Твердые горные породы свободно дробятся такими струями, но слабые породы, как, например, каменный уголь, «простреливаются» пульсирующей струей воды и в массиве угля образуются отверстия, причем сам уголь не разрушается. Очевидно, для угля пульсирующая гидромониторная струя должна иметь иные параметры.
Пульсирующая подача воды обеспечивается действием специального распределительного устройства, приводимого в действие той же напорной водой. Опытный образец пульсяци- онного гидромонитора создавал дав; де 1000 кгс/см2. Струя диаметром 12 мм летела, не разрушаясь, на 4 м со скоростью 420 м/с. Наибольший эффект такой струи достигался на расстоянии 2 м от насадка.
Скорострельность опытного образца была до 100 выстрелов в 1 мин. На каждый выстрел в 1 л рабочей воды расходовалось 20 л воды, не участвовавшей в разрушении породы. Каждый выстрел эквивалентен 25 000 кгм работы. На дробление 1 м3 песчаника, крепость кото- Doro. по Пцотодьяконову, равна 4, необходимо затратить энергию 5 квтч. При дроблении получались мелкие и крупные (до 20 см) куски.
Результаты испытаний опытного образца подтвердили возможность и целесообразность создания работоспособных производственных образцов импульсных гидромониторов (водометов). За опытным образцом последовали импульсные водометы различных наименований, разработанные институтом Гидродинамики Сибирского отделения АН СССР и инсти- тотом Укрниигидроуголь.
Конструкцией, обеспечивающей наибольшее ударное давление импульсной струи, является водомет ИВ-15, который производит 20 выстрелов в минуту, выбрасывая при каждом выстреле 800 см3 воды, создающей импульсное давление 15 000 кгс/см2.
Принцип действия гидромонитора в некоторой степени схож с принципом действия гидравлического домкрата. Имеются двухступенчатый цилиндр и двухступенчатый поршень малого и большого диаметров. При возвратном движении поршня пространство за малым поршнем заполняется водой, подаваемой насосом, которая и смещает поршень в исходное положение. Кольцевое пространство за большим поршнем соединено при этом с атмосферой. Пространство впереди поршня большого диаметра сообщено с ресиверами воздуха, находящегося под большим давлением. Цилиндр малого диаметра играет роль ствола гидромонитора, который снабжен на конце насадком, закрытым специальной заглушкой при возвратном движении поршня. Заглушка соединена автоматически действующей системой с золотником, находящимся в задней торцовой части цилиндра большого диаметра. От золотника через торцовую крышку в область цилиндра проходит специальный упорный штифт, в который упирается возвратно движущийся большой поршень. При этом упоре золотник перекрывает канал, по которому поступает напорная вода в цилиндр малого диаметра; открывается канал, соединяющий кольцевое пространство в цилиндре большого диаметра; сжатый воздух давит на полную площадь большого поршня; заглушка насадка автоматически снимается; поршень устремляется в сторону рабочего хода и производится «выстрел», т. е. выброс рабочей воды, которая и производит работу по разрушению горных пород.