Общие сведения о гидромониторах, земснарядах и драг.

1. Разрушение горной породы водой производится двумя способами: размывом напорной струей и размывом потоком, притекающим к всасывающей трубе землесоса.

При гидромониторном (напорном) способе работ вода насосом по водоводу подается к гидромонитору. Из насадки гидромонитора вода под большим давлением направляется на забой и разрушает его. Размытая порода вместе с водой образует гидросмесь, которая называется пульпой.

Пульпа характеризуется консистенцией, под которой понимают соотношение твердой и жидкой фазы в пульпе (Т : Ж). Различают объемную консистенцию и весовую. Первая определяется отноше­нием объема породы с естественной пористостью к объему воды, а вторая — отношением веса породы к весу воды.

Образующаяся пульпа стекает по почве к зумпфу, откуда засасы­вается землесосом и по трубам перекачивается к месту укладки (гидроотвалу), на котором пульпа отстаивается. При отстаивании порода отделяется от воды и остается в отвале, а осветленная вода через водосбросный колодец по канаве попадает к насосной станции для повторного использования или сбрасывается в естественный водоисточник (реку, озеро, море). Для самотечного движения пульпы от забоя до зумпфа подошве уступа придают уклон, вследствие чего часть породы остается неразмытой (недомыв). Недомыв убирается бульдозерами или экскаваторами, укладывающими породу в навал, смываемый струей гидромонитора в зумпф.

Интенсивность размыва характеризуется объемом горной породы, размываемой одним кубическим метром воды. Увеличение высоты уступа до определенного предела увеличивает интенсивность размыва. Если считать удельный расход воды при высоте уступа 5 ж за еди­ницу, то при высоте уступа 15 м он составит 0,85.

Интенсивность размыва растет с увеличением расхода воды из гидромонитора, с уменьшением расстояния от гидромонитора до за­боя и с повышением компактности струи. Повышение удельного давления струи гидромонитора целесообразно только до определен­ного оптимального удельного давления.

Разрушение горной породы потоком, притекающим к всасыва­ющей трубе, происходит при разработке забоя плавучим землесос­ным снарядом. Землесос, установленный на понтоне, засасывает по трубе воду вместе с породой и нагнетает пульпу в напорный трубо­провод, от которого она по плавучему трубопроводу, уложенному на поплавках, транспортируется к месту укладки.

Во всасывающую трубу вовлекаются только частицы, расположен­ные в зоне всасывания, где скорость потока достаточна для преодоле­ния сцепления частиц между собой и сил тяжести. Связанные породы таким способом разрушаются очень плохо, поэтому землесосные снаряды снабжаются рыхлителями.

В настоящее время гидромеханизация получает все большее рас­пространение на строительстве и в горном деле, при открытой и под­земной добыче полезных ископаемых.

2. Подводная разработка пород гидравлическим способом произ­водится плавучими землесосными снарядами.

По силовому оборудованию они классифицируются на электри­ческие и дизельные; по производительности — на земснаряды малой мощности, производительностью до 100 м³/ч; средней мощности, производительностью 100—500 м^г1ч и большой мощности, произво­дительностью более 500 м³/ч.

По способу перемещения различают земснаряды с тросовым и свайным перемещением.

Основные части земснаряда (рис. 13.1): рыхлитель 1, всасыва­ющий патрубок 2, землесос 3, механизм перемещения 4, механизмы управления, силовое оборудование, корпус с надстройкой 5, пуль­поводы 6 и вспомогательное оборудование (лебедки, насосы, ком­прессоры).

На открытых горных работах применяются земснаряды с электри­ческим приводом.

В обозначении землесосного снаряда первая цифра указывает его среднюю часовую производительность по породе в кубических метрах, вторая — напор в метрах водяного столба, развиваемый землесосом.

Рыхлители применяются гидравлические и механические. Гидравлический рыхлитель состоит из нескольких небольших насадок расположенных около всаса. Вода, выходящая под давлением из на садки, разрушает породу, которая засасывается землесосом.

Рис. 13.1. Продольный разрез земснаряда

Давление воды у насадок при подводной разработке должно быть на 1 — 1,5 кием* выше, чем при надводной разработке

Гидравлические рыхлители наиболее рационально применять, по породам, содержащим посторонние включения — камни пни. В этих условиях механические рыхлители часто ломаются.

Механические рыхлители могут быть цепные, черпаковые ковые, роторные, фрезерные. Цепные рыхлители применяют при разработке пород, содержащих валуны, в водоемах глубиной до 15 м.

Черпаковые рыхлители применяют при разработке засоренных пород. По конструкции они аналогичны рабочему органу цепного экскаватора. Порода, переносимая черпаками в область всасывания, засасывается землесосом, а крупные включения выносятся, черпа­ками в выработанное пространство. Шнековый рыхлитель состоит из двух шнеков, правой и левой спирали и направляющего щитка, по которому шнеки перемещают породу к всасу. Недостаток шнековых рыхлителей — они не могут работать при боковой подаче всасывающего устройства.

Роторные рыхлители по конструкции сходны с шаровым ротором экскаватора. В середину ротора входит всасывающая труба, куда черпаки ротора подают разрыхленную породу. Эти рыхлители хорошо работают по плотным породам и дают высокую консистен­цию пульпы.

Рис. 13.2. Продольный разрез земснаряда

Фрезерные рыхлители имеют наибольшее распространение. Ры­хлители этого типа могут быть открытые или закрытые.

Фрезерный рыхлитель 1 закрытого типа (рис. 13.2) имеет спираль­ные ножи, сходящиеся в центре. У рыхлителя открытого типа ножи не доходят до центра. В соответствии с этими особенностями конструкции при разработке пластичных липких пород приме­няют рыхлители открытого типа, так как на них незначительно налипает порода, а при разработке песчаных и других неналипающих пород — рыхлители закрытого типа.

Всасывающее устройство земснаряда состоит из рамы 2, к кото­рой снизу подвешена всасывающая труба, а сверху проходит вал 3 привода рыхлителя. На нижнем конце рамы установлен рыхлитель 1, а на верхнем — двигатель и редуктор 4 привода рыхлителя. Верх­ний конец рамы при помощи цапф 5 шарнирно соединяется с понто­ном, а нижний за проушины 6 подвешивается на канатах к стреле. Нижний конец всасывающей трубы заканчивается наконечником, устанавливаемым возможно ближе к ножам рыхлителя. Верхний конец трубы имеет гибкое соединение со всасывающей трубой земле­соса, позволяющее поднимать и опускать всасывающее устройство.

3. Драгой называется плавучая горная машина, предназначенная для разработки россыпных рудных месторождений и отделения металла от пустой породы. Драга состоит из следующих основных частей: черпающего (драгирующего) устройства, обогатительного оборудования, гале- и эфелеудаляющих устройств, механизмов перемещения, оборудования для водоснабжения и водоотлива, механизмов управления, силового оборудования и понтона с над­стройкой.

В зависимости от особенностей конструктивного исполнения важ­нейших агрегатов и устройств современные драги могут быть клас­сифицированы:

- по роду энергии приводных механизмов — электрические; ди­зель-электрические; дизельные и паровые;

- по способу передвижения (маневрирования) — канатно-свайные; свайные и канатные;

- по возможной глубине выемки пород ниже уровня воды в разрезе малой глубины (черпания) выемки (до 6 м); средней (до 18м) и глу­бокой (ниже 18 м);

- по роду драгирующего аппарата — одночерпаковые с ковшом типа механической лопаты, с грейферным ковшом; многочерпаковые с прерывистой черпаковой цепью (с холостым звеном) и со сплошной черпаковой цепью;

- по емкости черпака — малолитражные (до 100 л), среднего лит­ража (от 100 до 250 л) и крупнолитражные (свыше 250 л).

В современной практике разработки россыпных месторождений наибольшее распространение получили многочерпаковые электри­ческие драги с емкостью черпаков от 50 до 600 л и предельной глу­биной черпания до 50 м.