Способ разработки грунта размывом струей воды
Способ разработки грунта размывом струей воды (мониторный способ) применяется в сухих забоях. В этом случае на источнике водоснабжения строят временную насосную станцию, от нее по металлическому трубопроводу вода подается к специальному механизму-гидромонитору. Гидромонитор формирует компактную струю воды и направляет ее в забой со скоростью 20-60 м/с. Размытый струей воды грунт в виде пульпы по подошве забоя стекает в приямок (зумпф), из которого с помощью землесосной станции, оборудованной землесосами, откачивается и по стальному трубопроводу - пульповоду - транспортируется на место намыва. На месте намыва (укладки) частицы грунта выпадают из пульпы, образуя намывное сооружение, а осветленная вода сбрасывается в водоприемник. Если воду и пульпу по топографическим условиям можно подавать под естественным напором, то в этом случае насосной и землесосной станций не будет.
Разработку грунта гидромониторами можно вести способом «попутного» и «встречного» забоев. В первом случае гидромонитор устанавливают на поверхности земли выше подошвы забоя и струю воды направляют в сторону стока пульпы к приямку (зумпфу). При втором способе гидромонитор устанавливают на подошве забоя, а струю направляют навстречу стоку пульпы. Чаще всего применяют способ «встречного» забоя, при котором вначале делают вруб на уровне подошвы забоя, обрушают толщу грунта над врубом, а затем размывают этот грунт. Устройство вруба или подрезка забоя наиболее трудоемкая операция, она требует 50-70% общего времени разработки грунта. Чем выше забой и чем меньше высота вруба, тем меньше потребуется воды и энергии на разработку грунта по всему забою. Для разработки и транспорта 1 м3 грунта необходимо от 5 до 14 м3 воды, в зависимости от группы грунтов. Существует несколько приемов, повышающих производительность работ, выполняемых способом «встречного» забоя:
- обрушение грунта в уступе водонасыщением с помощью низконапорной насосной установки;
- обрушение грунта в уступе с помощью взрыва;
- разработка грунта бульдозером и перемещение его под струю воды.
В первом случае с поверхности земли параллельно забою способом подмыва погружают вертикально трубы (пойнты) диаметром 30-50 мм на всю высоту забоя. В каждую трубу из специального водовода под напором 0,5-3 атм нагнетают воду, которая насыщает грунты призмы обрушения, она становится тяжелее и обрушается под собственным весом.
Взрывным способом грунты обрушают через предварительно пробуренные скважины с поверхности земли до уровня подошвы забоя.
Бульдозером разрабатывают и перемещают грунт под уклон к подошве забоя в отвал, который смывается гидромонитором.
Для направленного стекания пульпы по подошве забоя рекомендуется устраивать канавы, которые нарезают и очищают от наносов с помощью тех же гидромониторов. Уклоны дна забоя зависят от вида грунта и удельных расходов и могут быть от 0,01 до 0,06.
При разработке гидромониторами профильных выемок с горизонтальным дном или с малыми уклонами образуются недомывы. Их можно уменьшить, сокращая расстояние от зумпфа до забоя, то есть путем более частых передвижек землесосных установок. Учитывая трудоемкость передвижек, это расстояние нельзя принимать меньше 50-60 м.
Расстояние от зумпфа до забоя можно уменьшить, удлиняя всасывающую трубу землесоса до 50-60 м.
Для ликвидации недомыва и планировки дна профильных выемок применяют бульдозеры и экскаваторы, которые перемещают разработанный грунт под струю гидромонитора.
При организации работ в карьере соблюдают следующие условия.
1. Ширина карты разработки должна быть по возможности наибольшей, но в пределах
В - ширина карты разработки;
Lмакс и Lмин - соответственно наибольшее и наименьшее допустимое расстояние от гидромонитора до уступа забоя.
Гидромонитор, устанавливают на уровне подошвы на таком расстоянии от забоя, чтобы при обрушении была обеспечена безопасность людей и целостность гидромонитора. Опытом строительства установлено, что высоту забоя целесообразнее назначать в пределах 8-10 м. Обычно Lмин принимают равным высоте забоя, а Lмакс - равным 1/3 напора струи у насадки гидромонитора. Карта разработки - это участок, разрабатываемый с одной стоянки гидромонитора. Число карт, разрабатываемых в течение сезона, образуют блок разработки.
2. Работы мониторным способом желательно вести беспрерывно, для чего на время передвижки гидромонитора рекомендуется вводить в действие резервный гидромонитор, который может стоять в том же или специально отведенном для него забое.
Производительность гидромониторно-землесосной установки по пульпе и необходимое количество их определяют так же, как и для земснарядов, но только со своими значениями удельных расходов воды и коэффициентами использования их во времени.
Расход воды через насадку определяют по формуле
, м3/с (76)
где - коэффициент расхода;
- площадь сечения насадки, м2;
Н - напор у насадки, м;
g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с.
Скорость вылета струи определяется по формуле
(77)
где - коэффициент скорости.