Гидромониторный способ разработки

Гидромонитор служит для создания плотной струи воды, выбрасы­ваемой с большой скоростью, для управления этой струей при раз­мыве пород.

По длине напорной струи различают три участка (рис. 192). Первый — начинается у насадки, здесь струя плотная, форма ее близка к цилиндрической, поперечное сечение струи по всей длине

Рис. 192. Участки гидромониторной струи.

участка примерно одинаковое. На втором участке струя у поверх­ности насыщается воздухом, и поперечное сечение ее по длине посте­пенно увеличивается. На третьем участке струя состоит из отдель­ных струек и капель, сильно расширяется по всей длине участка.

Для разработки пород наиболее эффективен первый участок. Однако по правилам техники безопасности чаще всего используют второй участок, что позволяет устанавливать гидромонитор в некото­ром удалении от забоя.

Принцип работы гидромонитора заключается в следующем

Нижнее колено 1 гидромонитора подсоединяется к трубопроводу, из которого вода под давлением попадает в ствол 2 и выбрасывается через насадку 3, предназначенную для увеличения работоспособности струи. С целью предотвращения завихрения в гидромониторных струях внутри ствола продольно его оси имеются успокоители 4 в виде направляющих лопаток. С этой же целью диаметр ствола сужи­вается к выходному отверстию.

Гидромонитор управляется деревян­ным рычагом (водилом) 5 с укрепленным на нем противовесом 6, для удобства передвижки гидромониторы монтируются на салазках 7. На открытых работах широко применяют два типа гидромонито­ров - ГМ-2 и ГМН.

Гидромонитор типа ГМН по сравнению с ГМ-2 имеет значительно меньший вес, дает меньшие потери напора и более легко управляем.

Более совершенными и удобными являются гидромониторы, пово­роты ствола у которых производятся при помощи гидравлических цилиндров. Гидравлическое устройство в сравнении с ручным приво­дом делает управление гидромонитором безопасным и более легким, увеличивает его производительность (за счет более близкого располо­жения гидромонитора к за­бою), сокращает численность обслуживающего персонала.

Гидравлический расчет гидромонитора состоит из оп­ределения скорости вылета струи из насадки, расхода воды и потерь напора в ги­дромониторе.

Скорость вылета струи из насадки гидромонитора вы­числяют по формуле

Расход воды через насадку

Диаметр насадки

v - скорость вылета струи, м/сек;

a - коэффициент скорости (0,92—0,96);

g — ускорение силы тяжести, м/сек²;

Н — рабочий напор струи воды перед насадкой, м;

Q — расход воды через насадку, м'/сек;

а — коэффициент сжатия;

ω — площадь выходного отверстия насадки, м²;

μ — коэффициент расхода (ц. = аф = 0,92 - 0,96).

Общее выражение для суммарных потерь напора

h= kQ², м вод. ст., (221)

где Q – расход воды через гидромонитор, м³/сек;

k – коэффициент, зависящий от положения ствола гидромонитора по отношению к горизонту.

В зависимости от характера грунта его можно размывать либо с подрезкой забоя и последующим смывом обрушенного грунта, либо только'смывом грунта непосредственно с откоса.

В некоторых случаях при разработке песчаных грунтов приме­няют размыв с забросом струи на верхнюю площадку уступа, в ре­зультате чего массив, насыщаясь водой, сползает под откос, а затем смывается.

Размыв уступа в зависимости от направления струи гидромонитора по отношению к направлению стока пульпы может производиться встречным, попутным и комбинированным забоями (рис. 194, а, б, в).

При работе встречным забоем гидромонитор ус­танавливают на нижней площадке уступа, и пульпа стекает в направлении, обратном по отношению к полету струи. При размы­ве встречным забоем струя воды имеет наибольшую разрушительную силу; ко­личество воды, затрачивае­мое на 1 м⁸ грунта, наи­меньшее. Однако в этом случае гидромонитор ус­танавливают на значитель­ном расстоянии от забоя, что снижает ударную силу струи. Кроме того, при этом ухудшаются условия труда в связи со значи­тельным увлажнением ра­бочей площадки. • Размыв попутным за­боем (когда грунт размы­вается с верхней площадки уступа в направлении стока пульпы), по сравнению со встречным, малопроизводителен, поэтому его при­меняют чаще на таких вспомогательных работах, как обрушение высо­ких забоев, смыв нависающих над забоем грунтовых козырьков и т. д. Размыв попутным забоем имеет следующие достоинства: размытый грунт транспортируется по направлению полета струи, гидромонитор и водоводы находятся на сухом месте. .Недостатки: большой и часто непроизводительный расход воды,на каждом отрабатываемом участке необходима предварительная разработка канавы, что резко снижает эффективность размыва.

Иногда (при наличии гравия, гальки) применяют комбинацию спо­собов размыва попутным и встречным\забоями.

При гидромониторной разработке высота уступа обычно соста­вляет 10—18 м, а ширина заходки 15—25 м.

Эффективность работы гидромониторов в значительной степени зависит от расстояния их установки от забоя. Минимальное расстояние гидромонитора от забоя

L_min = kH, м, (222)

где к — поправочный коэффициент, зависящий от угла откоса уступа (0,8-1,3);

Н — высота уступа, м

Минимальное расстояние зависит от шага передвижки, равного длине секций водовода (обычно 6—12 м).

Специфической особенностью гидромониторной разработки яв­ляется оставление в нижней части уступа недомыв а, с помощью кото­рого создают уклон для самотечного стока пульпы.

Объем недомыва, остающийся после гидромониторной выемки, составляет 5—15% общего объема вскрыши. Уборка недомыва осу­ществляется обычно с помощью экскаваторов или бульдозеров; кото­рые концентрируют породу в отвал с последующим размывом гидро­монитором.