РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

Гидромониторная разработка

При гидромониторной разработке в качестве оборудования для размыва породы применяются гидромониторы, которые служат для создания плотной, компактной струи и управления ею при размыве пород.

Принцип работы гидромониторов заключается в следующем. Нижнее колено гидромонитора подсоединяется к трубопроводу, из которого вода поступает под давлением в гидромонитор. Вода попадает в ствол, который представляет длинную суживающуюся трубу, и выбрасывается через насадку, закрепленную на конце ствола.

Для предотвращения завихрения в гидромониторных струях ствол снабжается успокоителями, которые в виде направляющих .лопаток приварены внутри ствола продольно его оси.

С этой же целью диаметр ствола суживается к выходному отверстию.

Для увеличения работоспособности струи гидромонитор снабжается насадкой, закрепляемой на выходном отверстии ствола.

Наибольшее распространение получили насадки с углом конусности 13°. Длина насадки должна быть в 4—5 раз больше ее диаметра.

Гидромонитор позволяет создать плотную струю, управлять ее полетом, а также изменять угол наклона струи от горизонта вверх на 30—32° и вниз на 18—30°. Поворот в горизонтальной плоскости осуществляется на 360°. Управление гидромонитором производится посредством рычага — водила

Струя воды, вылетающая из насадки гидромонитора, в поперечном сечении разделяется на три зоны ( 79).

Первая зона характеризуется плотной массой в виде ядра; вторая зона — вокруг ядра, менее плотная, с пузырьками воздуха; третья зона — вокруг второй зоны, молочного цвета, состоит из отдельных струек и мелких капель воды.

По длине струя также разделяется на три участка. На первом участке имеются лервая и вторая зоны, на втором — вторая и третья зоны, на третьем — только третья зона. Поперечное сечение, где исчезает ядро, называется переходным сечением. Для разработки пород струей воды наиболее эффективен первый и в меньшей мере второй участок.

Длина участков зависит от напора и диаметра насадки. Чем больше напор, тем больше длина работоспособной части струи.

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

При работе встречным забоем гидромонитор устанавливается на нижней площадке уступа, и сток пульпы осуществляется в обратном направлении по отношению к полету струи.

Разработка уступа осуществляется путем подрезки нижней части уступа — устройство вруба, представляющего собой горизонтальную щель высотой 0,3—0,4 м (подрезка уступа является наименее производительной операцией, расход воды здесь в 3— 4 раза выше, чем на смыве породы). После образования вруба происходит обрушение части породы, которая смывается водой. Во время смыва расход воды, а следовательно, и электроэнергии значительно ниже, чем на подрезке уступа.

Эффективность работы гидромониторов в значительной степени зависит от расстояния их установки от забоя. Поэтому по мере подвигания забоя осуществляется периодическая переноска гидромониторов и наращивание водовода.

В последнее время на карьерах Кузбасса между трубопроводом и монитором вставляют специальный отрезок трубы, который имеет шарнирное соединение с трубопроводом и монитором. Это позволило увеличить радиус действия гидромонитора, сократить частоту передвижек и обеспечить наиболее эффективное расстояние между забоем и гидромонитором.

Способ размыва попутным забоем применяется при установке гидромонитора на верхней площадке уступа (). В этом случае направление движения струи и стока пульпы совпадают.

Преимуществом размыва попутным забоем являются лучшие условия труда (водовод и гидромонитор находятся на верхней не- обводненной площадке. Ввиду того, что энергия струи интенсифицирует сток пульпы, уклон для стока можно принимать меньшим.

Существенным недостатком размыва попутным забоем является то, что струя под тупым углом работает с меньшей эффективностью, чем под прямым углом при встречном размыве.

Иногда применяют комбинацию способов размыва попутным и встречным забоями. Разработка попутно-встречным забоем применяется при наличии гравия, гальки.

Специфической особенностью гидромониторной разработки является наличие в нижней части уступа недомьгва.

Недомыв — это оставшаяся невынутая часть породы в уступе, разрабатываемая гидравлическим способом ( 81). Оставление недомыва вызывается необходимостью иметь значительный уклон землесосной установки от забоя к зумпфу для обеспечения самотечного стока пульпы. Величина этого уклона зависит от физико-механических свойств горных пород и колеблется от 1,5 до 7%. Так, например, при расстоянии между забоем и зумпфом землесосной установки 50 м и уклоне 7% высота недомыва в конечной точке составит 3,5 м.

Объем недомыва, остающийся после гидромониторной выемки,, по отношению к общему объему вокрыши составляет обычно 6— 15%, достигая в отдельных случаях 20%.

Уборка недомыва чаще осуществляется с помощью экскаваторов или бульдозеров, которые концентрируют породу из недомыва в навал, после чего она размывается гидромонитором и поступает в зумпф землесоса.

Для повышения эффективности гидромониторной разработки трудноразмываемых пород (глин, суглинков) иногда применяют ослабление породного массива посредством предварительного водонасыщения. С этой целью параллельно верхней бровке разрабатываемого уступа на расстоянии от нее, равном половине высоты уступа, в грунт внедряют трубки диаметром 12— 19 мм. От водовода через шланги в трубки подается вода под, давлением до 8—9 ат. Трубки внедряют в грунт одновременно с подачей напорной воды. После внедрения трубок на полную высоту уступа производят насыщение массива водой. Расстояние между трубками в ряду равно 3—5 м. С помощью предварительного насыщения достигается образование трещин с последующими оползнями грунта к подошве уступа, где он размывается гидромонитором со значительно меньшим расходом воды и энергии.

В зависимости от места размыва породы, вынутой экскаватором, различают работу экскаватора в навал и в передвижную землесосную установку.

При работе в навал экскавируемая порода укладывается на нижнюю площадку уступа, где она размывается гидромониторной струей ( 82). Образовавшаяся пульпа поступает в зумпф и землесосной установкой транспортируется по пульпопроводу на гидроотвалы.

При передвижных землесосных установках размыв породы осуществляется в бункерах-смесителях. Передвижная землесосная установка на железнодорожном или гусеничном ходу ( 83) состоит из бункер-смесителя, в который разгружается порода из ковша экскаватора, землесоса, механизмов передвижения и системы трубопроводрв. В бункер-смеситель подводится вода, которая, действуя на находящуюся там породу, размывает ее, и образовавшаяся пульпа транспортируется по пульпопроводу.

Сочетание экскаваторной выемки с гидромеханизированным транспортом позволяет увеличить использование экскаватора во времени по сравнению с колесным транспортом на 15—30%.