 |
5.2.2. Технология разработки выемок и карьеров гидромониторами
|
|
|
|
Грунты выемки или карьера можно разрабатывать снизу вверх при установке гидромонитора на подошве забоя или сверху вниз при расположении гидромонитора на верхней отметке забоя. Соответствующие названия носят способы разработки [1, 4].
При способе снизу вверх и встречном забое (рис. 5. 7) струю направляют нормально к грунтовой стенке.
Процесс разработки связных (глина, суглинок) и слежавшихся песчано-гравийных грунтов включает в себя две операции (подрезку и смыв), а разработка рыхлых и несвязных грунтов требует только одной операции – насыщения водой, при котором происходит смыв. Подрезка уступа является трудоемкой операцией, на нее затрачивают до 60... 70 % всего времени разработки. Вначале в нижней части уступа устраивают вруб. В результате происходит обрушение вышележащих слоев грунта. Затем гидромонитором размывают обрушившийся грунт и подгоняют его струей гидромассу к отводным канавам. После подрезки забоя для смыва грунта устанавливают насадки большего диаметра (90 или 100 мм). Встречный забой применяют при разработке достаточно плотных грунтов. Рыхлые грунты можно разрабатывать «косым» забоем, направляя струю воды под углом с боков забоя к его середине, чем достигается увеличение площади забоя, охватываемой с одной стоянки гидромонитора.
Рис. 5. 7. Разработка грунта гидромонитором снизу вверх встречным (а) и “косым” (б) забоем: 1 – водовод; 2 – насадка гидромонитора; 3 – вруб; 4 – лежни; 5 – канава для отвода гидромассы;
6 – задвижка.
При работе способом сверху вниз с попутным забоем (рис. 5. 8) гидромонитор вначале устанавливают на бровке откоса ранее разработанной части забоя (положение II) и прорывают струей канаву для отвода гидромассы к зумпфу. Затем гидромонитор передвигают на расстояние L (положение I) для разработки забоя в непосредственной близости от него по обе стороны канавы. В дальнейшем этот забой расширяют.
|
|
|
Рис. 5. 8. Разработка грунта гидромонитором с попутным забоем: а – сверху вниз; б – снизу вверх;
1 – водовод; 2 – гидромонитор; 3 – струя; 4 – первоначальный забой; 5 – основной забой; 6 – канава;
7 – трехходовой кран; 8 – траншея для водовода
При попутном забое направление движения струи гидромонитора совпадает с направлением движения гидромассы, благодаря чему не требуется больших уклонов для ее транспортирования, и грунт подгоняют струей в ходе разработки. Преимуществом попутного забоя являются также более благоприятные условия работы для обслуживания гидромониторов, так как его располагают на сухом месте выше уровня перемещения потока пульпы.
Иногда применяют комбинированные способы разработки грунта, стремясь сочетать преимущества встречного и попутного забоев.
Минимально допустимое приближение гидромонитора к забою, м, из условия недопустимости завала гидромонитора обрушивающимся грунтом [9]
, (5. 1)
где α – параметр, оценивающий характер обрушения грунта после его подрезки;
Н – высота уступа, м.
Высота уступа оказывает большое влияние на эффективность разработки грунта: с увеличением высоты уступа повышается интенсивность размыва, снижается удельный расход воды, увеличивается объем смыва грунта с одной стоянки гидромонитора. Разработку уступа ведут заходками, ширина которых зависит от свойств грунтов, способа разработки и производительности установки.
Ширина заходки для двух гидромониторов, м
Bз = α 1Hн, (5. 2)
где α 1 – параметр, зависящий от вида грунта;
|
|
|
Hн – напор струи при вылете из насадки, м.
Ширина заходки обычно составляет 40…60 м при фронте работы для одного гидромонитора 20…30 м.
По мере разработки заходки блоками землесосную установку периодически перемещают к забою на расстояние, равное шагу передвижки.
Шаг передвижки установки, м
Sзс = 
, (5. 3)
где hН – максимально допустимая высота недомыва, м;
iЗ – уклон подошвы забоя (в долях единицы);
iпр – проектный уклон дна выемки (в долях единицы).
Рис. 5. 9. Разработка выемки с перемещением гидромассы в насыпь: 1 – вруб; 2 – гидромонитор;
3 – зумпф; 4 – всасывающая труба; 5 – стрела; 6 – лебедка; 7 – сани; 8 – пульпопровод;
9 – намываемая насыпь; 10 – лежни; 11 – напорная труба водовода
Наибольшая высота недомыва hН (рис. 5. 10) при разработке профильных выемок не должна превышать 1, 5…2 м. Недомыв грунта перед передвижкой установки зачищают бульдозером и смывают в зумпф [9].
Обычно шаг передвижки составляет 50…75 м для песчаных и 100…150 м для глинистых грунтов. Передвижку землесосной установки производят бульдозерами после подготовки площадки или на плаву. Передвижка гидромонитора должна быть частой, при этом расстояние передвижки должно быть не менее 6 м, т. е. кратным длине звена трубы.
При разработке выемок железных и автомобильных дорог переборы грунта и нарушение его естественного состояния на откосах и в основании не допускаются. Недобор грунта на откосах допускается не более 1, 5 м для песчаных грунтов и 1 м для глинистых.
Рис. 5. 10. Схема недомыва при разработке грунта гидромонитором: I – недомыв грунта при малом шаге передвижки землесосной установки; II – то же, при большом шаге передвижки:
1, 2, 3, 4, 5 – последовательные места расположения зумпфов
Производительность гидромониторной установки при разработке плотных связных грунтов (суглинков и глин) может быть повышена в результате предварительного рыхления грунта бульдозером, экскаватором или буровзрывным способом. При этом производительность гидромониторных установок увеличивается на 25…30 %.
|
|
|
