Опорные слова и термины. Гидромониторы, землесосные снаряды, гидросмесь, гидроотвал, гидромониторы дальнего и ближнего боя, с ручным и дистанционным управлением

Гидромониторы, землесосные снаряды, гидросмесь, гидроотвал, гидромониторы дальнего и ближнего боя, с ручным и дистанционным управлением, ствол, судно с надстройкой, свайный аппарат, рыхлитель, цепные; черпаковые, шнековые, роторные и фрезерные рыхлители, землесос.

Разрушение горной породы водой производится двумя способами: размывом напорной струей или размывом самотечным потоком, поступающим к всасывающей трубе землесоса.

При первом способе работ вода насосом по водоводу подается к гидромонитору, из насадки которого под давлением и со скоростью 30 - 50 м/с направляется на забой и разрушает его.

Размытая порода вместе с водой образует гидросмесь, которая называется пульпой. Она характеризуется консистенцией, под которой понимают соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе (Т:Ж). Различают объемную консистенцию и массовую. Первая определяется отношением объема породы с естественной пористостью к объему воды, а вторая - соотношением масс породы и воды.

Образовавшаяся пульпа стекает по почве к зумпфу, откуда засасывается землесосом и по трубам перекачивается к месту укладки (гидроотвалу), где она отстаивается. При отстаивании порода отделяется от воды и остается в отвале, а осветленная вода через водосборный колодец по канаве попадает к насосной станции для повторного использования или сбрасывания в естественный водоисточник. Для самотечного движения пульпы от забоя до зумпфа подошве уступа придается уклон, вследствие чего часть породы остается неразмытой, образуя недомыв. Последний убирается бульдозерами или экскаваторами, укладывающими породу в отвал, смываемый струей гидромонитора в зумпф.

Интенсивность размыва характеризуется объемом горной породы, размываемой 1 м' воды. Увеличение высоты уступа до определенного предела увеличивает интенсивность размыва. Она также возрастает с увеличением расхода воды, уменьшением расстояния от гидромонитора до забоя и повышением компактности струи.. Повышение удельного давления струи гидромонитора целесообразно только до определенного оптимального предела.

Разрушение горной породы потоком, притекающим к всасывающей трубе, происходит при разработке забоя плавучим землесосным снарядом (землесосом). Установленный на понтоне землесос 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 их тяжести. Связные породы таким способом разрушаются очень плохо, поэтому землесосные снаряды снабжаются рыхлителями.

В настоящее время гидромеханизация получает все большее распространение при открытой добыче полезных ископаемых.

Классификация гидромониторов. По своим конструктивным особенностям гидромониторы классифицируются по следующим признакам:

способу управления - с ручным и дистанционным управлением;

способу передвижки - несамоходные (передвигаемые вручную, тракторами, лебедками и другими способами) и самоходные;

рабочему расстоянию - дальнего и ближнего боя;

рабочему давлению - с низким (до 1,2 МПа) и с высоким (более 1,2 МПа).

Наиболее широкое распространение на карьерах имеют несамоходные гидромониторы дальнего боя с ручным управлением. Самоходные гидромониторы и гидромониторы с дистанционным управлением, очевидно, в будущем найдут повсеместное применение в гидромеханизации, однако в настоящее время они еще находятся в стадии освоения.

Гидромониторы с ручным управлением должны быть безопасными в эксплуатации, легко управляемыми усилием одного человека. Их конструкции должны обеспечивать минимальные потери давления воды, компактность вылетающей из гидромонитора струи и сохранение ее на пути до забоя, а также иметь небольшую массу, быть надежными и ремонтопригодными в эксплуатации.

Основными частями несамоходного гидромонитора дальнего боя с ручным управлением являются: нижнее и верхнее колена, ствол, насадка, шарниры для поворота ствола гидромонитора, соответственно в горизонтальной (относительно неподвижного нижнего колена) и в вертикальной (подъем и опускание ствола) плоскостях, рычаг управления (водило) с противовесом. Нижнее колено через фланец присоединяется к трубопроводу (водоводу). Гидромонитор установлен на санях.

Создание компактной не распыляющейся струи достигается с помощью ствола со струенаправляющими ребрами и насадки с отшлифованной внутренней поверхностью. Для поворота ствола применяется водило, к свободному концу которого, в большинстве случаев крепится противовес, предназначенный для уравновешивания ствола.

В последние годы разработаны специальные гидромониторы с гидравлическим и электрогидравлическим дистанционным управлением.

Гидромониторная установка с дистанционным электрогидравлическим управлением ГУЦ- 6, показанная на рис. 25.1, состоит из одного или двух гидромониторов 1 типа ГМЦ-250М с электрогидравлической системой управления 2, переносного пульта управления 3 и кабины 4. Пульт управления связан с электроприводом кабелем 5.

Рис. 25.1 Гидромониторная установка ГУЦ -6 с дистанционным электрогидравлическим управлением.

Гидромонитор ГМЦ-250М имеет каретку с гидравлическими зажимами, конструкция которых обеспечивает поворот ствола в горизонтальной плоскости на любой угол. Управление поворотом ствола производится непосредственно с пульта, устанавливаемого на расстоянии до 30

м. Электропривод системы, насос и маслобак устанавливаются непосредственно у гидромонитора на специальном патрубке, соединенном с нижним коленом.

Исполнительные механизмы системы управления (гидроцилиндры) соединяются с насосом и маслобаком резиновыми маслостойкими рукавами и образуют замкнутую электрогидравлическую систему (рис. 25.2), изолированную от внешней среды.

Гидропривод состоит из электродвигателя с шестеренчатым насосом 1, фильтра 2, предохранительного клапана 3,(на давление 2,5 МПа), двух дросселей 4 и 5, манометра 6, трех четырехходовых реверсивных распределителей 7 с электрическим управлением исполнительными цилиндрами гидромонитора. Для поворота ствола в вертикальной плоскости служит гидроцилиндр 8, а в горизонтальной плоскости — гидроцилиндр 9. Увеличение угла поворота в горизонтальной плоскости гидромонитора возможно с помощью каретки с гидравлическим зажимом, управляемым гидроцилиндром 10.

При необходимости автоматического реверсивного поворота в горизонтальной плоскости предусмотрено специальное устройство, которое состоит из распределителя 11 с гидравлическим управлением, крана управления 12, обратного клапана 13 и упоров 14, установленных на каретке

15. Включение автоматического устройства осуществляется крестовым переключателем, расположенным на пульте управления.

В настоящее время гидромониторные установки ГУЦ-6 заменяются гидромониторами ГМД-250 с дистанционным гидравлическим управлением.

Самоходные гидромониторы с дистанционным управлением имеют гусеничную или шагающую ходовую часть.

Гидромониторы на шагающем ходу типа ГМСДШ имеют дистанционное управление и предназначаются, в первую очередь, для разработки вскрышных (связных) глинистых пород. Их ходовая часть и ствол смонтированы на платформе. Движение ствола в горизонтальной и вертикальной плоскостях

Рис. 25.2 Схема электрогидравлической системы привода гидромонитора.

осуществляется с помощью гидроцилиндров. Для повышения эффективности размыва пород ствол во время работы автоматически покачивается в горизонтальной плоскости. Угол покачивания регулируется с пульта управления.

Шагающая ходовая часть состоит из гидроцилиндров подъема, перемещения и поворота и двух лыж. По принципу действия шагающее. ходовое оборудование гидромонитора отличается от экскаваторного тем, что база и сам гидромонитор во время шагания сохраняют горизонтальное положение. Гидроцилиндры подъема вверху соединены шарнирно с рамой гидромонитора, а внизу — между собой тягой. По диагонали между ними установлен гидроцилиндр. Штоки гидроцилиндров подъема шарнирно связаны с ползунами и могут перемещаться в направляющих, укрепленных на ходовых башмаках.

Во время работы гидромонитор стоит на базе, а ходовые башмаки приподняты. Шагание начинается с опускания на почву башмаков и подъема базы. Затем с помощью диагонального гидроцилиндра гидроцилиндры подъема наклоняются вперед или назад и база перемещается гидроцилиндром на величину шага. Далее башмаки поднимаются и устанавливают гидроцилиндры подъема в вертикальное положение, а затем цикл повторяется.

Для изменения направления движения гидромонитора поднятые башмаки поворачивают в сторону поворота гидромонитора с помощью горизонтальных цилиндров, а затем опускают их на почву и поднимают базу. Дал, реверсируя горизонтальные гидроцилиндры, поворачивают базу в ту же сторону.

Самоходный гидромонитор ГМСД-300, смонтированный на гусеничном ходу от трактора ДТ-55А, предназначен для размыва вскрышных пород под давлением воды не более 1,6 МПа и рассчитан на работу с землесосом производительностью 1600 - 3500 м 7ч.. Управление гидромонитором -дистанционное электрогидравлическое. Расстояние между гидромонитором и пультом управления может достигать 50 м. Команда с пульта на гидромонитор передается по кабелю.

Самоходные гидромониторы рассчитаны на работу по схеме один гидромонитор - один землесос.

Подводная разработка пород гидравлическим способом производится плавучими землесосными снарядами (земснарядами).

По силовому оборудованию они классифицируются на электрические и дизельные;

по производительности — на земснаряды малой мощности (Q <100 м3/ч); средней мощности (Q = 100 - 500 м3/ч) и большой мощности (Q>500м3/ч).

На открытых горных работах применяются земснаряды с электрическим приводом.

Плавучий землесосный снаряд (рис. 25.3), представляет собой судно с надстройкой. Для удержания земснаряда на рабочем месте и осуществления его рабочих движений служат свайный аппарат 11 и лебедки поворота 13, позволяющие производить веерообразные перемещения всасывающего устройства и поступательное движение земснаряда.

Для перемещения земснаряд закрепляется на одной из двух свай свайного аппарата 11. Постепенным разматыванием и сматыванием соответствующих заякоренных канатов 15, земснаряд поворачивается вокруг опорной сваи. При этом выемка грунта производится по дуге окружности, очерчиваемой в плане концом всасывающего патрубка. После перемещения всасывающего патрубка по всей ширине забоя первая свая поднимается, а на дно водоема опускается вторая свая. В результате конец всасывающего патрубка может описывать дугу окружности вокруг нового центра, смещенного относительно первого в направлении рабочего перемещения земснаряда. Перемещая таким образом опору с одной сваи на другую, получают необходимые рабочие траектории земснаряда.

Для подъема и опускания свай применяются несколько способов захвата. На небольших земснарядах свая захватывается за верхний конец с помощью клещевого зажима, а на крупных - применяется фрикционный захват сваи.

Лебедка поворота служит также для поддержания непрерывного контакта всасывающего устройства с породным массивом и создания необходимого давления.

Рис. 25.3. Схема плавучего землесосного снаряда:

1—рыхлитель; 2—рама рыхлителя; 3 —полиспаст подвески раиы рыхлителя; 4 — укосина; 5 — подвеска укосины; 6 — двигатель рыхлителя; 7 — всасывающий патрубок; 8 — грунтовый насос; 9 — двигатель грунтового насоса; 10 — напорный пульпопровод; 11— свайный аппарат; 12 — сваеподъемная лебедка; 13 —лебедка поворота; 14 — лебедка подъема рамы рыхлителя; 15 — якорный канат

Грунтозаборные устройства обеспечивают рыхление пород, смешивают их с водой и передают для гидротранспортирования. Классификация грунтозаборных устройств земснарядов приведена на рис.25.4.

Для механического разрушения породы служит рыхлитель. Рыхлители на земснарядах применяются гидравлические и механические. Гидравлический рыхлитель состоит из нескольких небольших насадок, расположенных около всаса. Вода, выходящая под давлением из насадки, разрушает породу, которая затем засасывается землесосом. Давление воды у насадок при подводной разработке должно быть на 0,1 -0,15 МПа выше, чем при надводной разработке.

Гидравлические рыхлители более рационально применять на породах, содержащих твердые включения в виде камней, пней и др., так как в этих условиях механические рыхлители подвержены поломкам. Удельный расход энергии у гидравлических рыхлителей в 5 - 10 раз больше, чем у механических, поэтому их применение должно быть обосновано экономическими соображениями.

Механические рыхлители, применяемые с земснарядами, могут быть цепными; черпаковыми, шнековыми, роторными и фрезерными.

Цепные рыхлители используются при разработке пород, содержащих валуны, в водоемах глубиной до 15 м.

Черпаковые рыхлители по конструкции 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: невозможность работы при боковой подаче всасывающего устройства.

Роторные рыхлители по конструкции сходны с ротором экскаватора. В середину ротора рыхлителя входит всасывающая труба, куда черпаками ротора подается разрыхленная порода. Эти рыхлители хорошо работают по плотным породам с высокой консистенцией пульпы.

Фрезерные рыхлители могут быть открытого и закрытого типов. Фрезерный рыхлитель закрытого.типа имеет спиральные ножи, сходящиеся в центре. У рыхлителя открытого типа ножи- до центра не доходят. В связи с этими конструктивными особенностями для разработки пластичных липких пород рекомендуются рыхлители открытого типа, так как на них меньше налипает порода, а при разработке песчаных и других нелипких пород -рыхлители закрытого типа.

Всасывающее устройство земснаряда состоит из рамы, у которой снизу подвешена всасывающая труба, а сверху проходит вал привода рыхлителя. 11а нижнем конце рамы установлен рыхлитель, а на верхнем - двигатель и редуктор привода рыхлителя. Верхний конец рамы с помощью цапф шарнирно соединяется с понтоном, а нижний - за проушины на канатах подвешивается к стреле. Нижний конец всасывающей трубы заканчивается наконечником, устанавливаемым возможно ближе к ножам рыхлителя. Верхний конец трубы имеет глубокое соединение со всасывающей трубой землесоса, позволяющее поднимать и опускать всасывающее устройство.

Землесос представляет собой центробежный грунтовой насос специальной конструкции, приспособленный для перекачивания воды с большим содержанием горной породы.На землесосном снаряде имеются всасывающий и напорный трубопроводы. Последний состоит из трех участков: находящегося на земснаряде, плавучего и сухопутного пульпопроводов. Каждое звено плавучего пульпопровода состоит из понтона, трубы, шарового соединения, ходового трапа и кронштейнов для укладки силового кабеля.

Понтон земснаряда представляет собой плоскодонное судно сварной конструкции.

Землесос с двигателем может устанавливаться на палубе понтона или в его трюме. В последнем случае уменьшается высота всасывания, что улучшает работу землесоса. Расположение землесоса на палубе применяется на земснарядах с малой осадкой.

Контрольные вопросы

1. Общие принципы разрушения горных пород водой.

2. Классификация гидромониторов.

3. Основное оборудование гидромониторов.

4. Принцип действия гидравлической системы управления гидромониторов.

5. Классификация землесосных снарядов.

6. Основное оборудование землесосных снарядов.

7. Конструкции рыхлителей на земснарядах.

Литература

1. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. М.: Недра, 1985

2. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров: 2003. М, МГГУ.

3. Бритарев В.А., Замышляев В.Ф. Горные машины и комплексы. М.: Недра.