Файл: Давыдов В.В. Вскрышные работы на угольных карьерах в зимнее время.pdf

бермы должны быть углублены в плотный грунт не менее чем на 25 см-,

заградительные дамбы должны иметь ядро из водонепрони­ цаемого материала; во избежание размыва плотины ядро должно быть углублено в плотный грунт;

перед таянием снега рвы для стока воды должны быть тща­ тельно очищены;

воткосах уступов или дамб размытые места должны быть заполнены грунтом;

впериод таяния снега, весенних и осенних дождей водоотлив­ ные установки должны быть в исправном состоянии.

Во избежание перебоя в добыче угля необходимо, чтобы экс­ каватор, работающий на верхнем уступе, имел такое опережение, которое давало бы возможность экскаватору, работающему на нижнем уступе, работать до окончания снеготаяния. В случае невозможности это сделать, необходимо производить своевремен­ ное удаление снега из верхнего забоя.

§11. Применение морозоустойчивых смазочных средств

Смомента наступления отрицательной температуры необходи­ мо работающие механизмы перевести на зимнюю смазку, т. е. на масла большой вязкости и с пониженной точкой замерзания.

Для смазки машин и механизмов в зимний период могут быть рекомендованы: для вагонов и осей электровозов — машинное масло 5,96° Энглера, для подшипников двигателей на экскавато­ рах и электровозах—электромоторное масло 7,71° Энглера, для резиновых транспортерных лент —глицерин. В зимний период густые смазки не должны содержать влаги более 1 %.

§ 12. Защита водоотливных установок

Для предохранения водоотливных установок от замерзания необходимо проводить следующие мероприятия: обогрев задви­ жек с помощью подвешиваемых жаровень; очистку решеток, рвов и каналов для стоков воды; теплоизоляцию всех трубопроводов, вентилей, задвижек, кранов; отопление помещений насосных станций.

У водоотливных установок необходимо предусмотреть возмож­ ность осушения всей системы через спускной вентиль, установ­ ленный на самой низкой отметке; кроме того, необходимо обеспе­ чить возможность выпуска воды из каждого насоса. В случае замерзания водопроводов, необходимо производить их отогрев сварочным трансформатором. Пожарные штуцеры должны хоро­ шо изолироваться и действие их должно периодически прове­ ряться.

29

§13. Прочие мероприятия

Вцелях уменьшения простоев в зимнее время, необходимо обеспечить парк машин запасными частями, морозоустойчивыми

смазочными и другими материалами.

§14. Уменьшение фронта работ по экскавации породы в зимнее время

Особенностью производства вскрышных работ на угольных карьерах в зимнее время является большая площадь замерзаю­ щих пород, подлежащих разработке.

Толщина замерзшего слоя' на откосах несколько меньше, чем горизонтальной поверхности.

Наблюдения показали, что больше всего промерзают верхняя кромка и подножие откоса.

Для облегчения производства вскрышных работ в зимнее вре­ мя целесообразно уменьшить, если это допустимо по условиям отработки, длину фронта работ для каждого экскаватора с той целью, чтобы сократить период времени, необходимый для воз­ вращения его в исходное положение; при этом целесообразно также установить оптимальную для каждого случая толщину снимаемой стружки.

Длина фронта работ должна определяться временем, в тече­ ние которого порода остынет до предельной температуры, и скоростью движения экскаватора.

При работе на коротком фронте работ желательно по возмож­ ности, учитывая длину ковшовой рамы у многоковшового и дли­ ну рукояти у роторного экскаватора, увеличить высоту уступа. В этом случае с каждого метра длины уступа возможно снять больше породы.

С целью сохранения ходовой части желательно, чтобы про­ должительность работы экскаватора с одной стоянки была мак­ симально возможной.

Это правило получило за последнее время большое распро­ странение в ГДР. Работа «блоком» в ГДР производится глав­ ным образом роторными экскаваторами на гусеничном ходу, которые благодаря большой подачи роторной стрелы и возмож­ ности поворачиваться вокруг своей оси могут продолжительное время действовать с одной стоянки. Продолжительное время с од­ ной стоянки могут работать и многоковшовые экскаваторы верх­ него черпания, если они могут поворачиваться вокруг своей Оси

иимеют ковшовую раму значительной длины.

Внекоторых случаях целесообразно работать «блоком» л транспортно-отвальными мостами, если они также могут повора­ чиваться вокруг вертикальной оси отвальной опоры и имеют телескопическую часть. В этом случае временно останавливается отвальная опора и экскаваторы будут работать некоторое время

на ограниченном фронте.

30

Определение времени остывания породы до 0° С. Наиболь шую прочность грунт будет иметь у наружной поверхности, по­ этому необходимо знать время остывания породы до 0° С и пе­ риод времени, в течение которого мерзлая корка достигает такой толщины, которую экскаватор не сможет разрабатывать. ■

Время промерзания грунта зависит от температуры наруж­ ного воздуха, коэффициента теплопроводности и термоактивной влажности, наличия или отсутствия теплового потока из нижних слоев грунта и снегового покрова.

При определении времени остывания породы должны быть учтены примерно следующие требования:

изменение агрегатного состояния влаги, содержащейся в грун­ те, и происходящее при этом поглощение и выделение скрытой теплоты и изменение тепловых констант;

сезонные колебания воздуха.

Для практических целей необходимо определить время, в те­ чение которого порода будет остывать до 0° С, т. е. до того мо­ мента, когда ее прочность начнет увеличиваться при определен­ ной отрицательной температуре наружного воздуха.

Время, в течение которого порода остынет до 0° С, можно оп­ ределить по формуле

__ ^>’<''/'ср. п

а (Гср. п — Л. н)

где а— коэффициент продуваемости, зависящий от силы ветра, угла наклона, охлаждающейся поверхности и нали­ чия снегового покрова:

Определение скорости оттаивания и замерзания грунта на определенную глубину. Кроме определения времени остывания породы до 0° С, необходимо знать скорости замерзания и оттаи­ вания пород на определенную глубину. Поэтому длина фронта работ должна рассчитываться для времени остывания породы не до 0°С, а для остывания породы на определенную глубину, на которую можно отрабатывать различными экскаваторами.

Допустимая глубина промерзшего грунта, при которой воз­ можна разработка его, зависит от конструкции и размера экска­ ватора. У современных мощных многоковшовых экскаваторов затруднения в работе начинают возникать, когда глубина про­

31

мерзания достигает 0,20—0,30 м. На Семеновско-Головковеком карьере многоковшовый экскаватор ДС-1500 может разрабаты­ вать грунт, промерзший на большую глубину, чем экскаватор Д-500 на Байдаковском карьере.

Влияние отрицательных температур при экскавации породы одноковшовыми экскаваторами будет значительно меньше, чем при разработке машинами непрерывного действия.

Своеобразие температурных изменений на определенной глу­ бине от поверхности заключается в том, что:

а) при замерзании грунта предполагается, что в'се количество холода с поверхности расходуется на превращение грунтовой воды в лед;

Рис. 6. Схема распределения температур при за­

б) при отрицательной температуре наружного воздуха начи­ нает происходить замерзание воды от поверхности, распростра­ няясь постепенно вглубь. За время ta промерзание грунта дости­ гает глубины Л3 (рис..6).

Затем с изменением отрицательной температуры на положи­ тельную грунт начинает постепенно оттаивать. Оттаивание на­ чинается с поверхности и через определенный промежуток вре­ мени t0 достигает глубины h0, равной глубине Л3.

На глубине от поверхности будет находиться граница между, талым и мерзлым грунтами. Выше границы температура грунта значительно отличается от 0° С и увеличивается по мере приближения к поверхности; ее значение связано со значением температуры наружного воздуха и зависит от изменений по­ следней.

Для ориентировочных подсчетов времени промерзания и от­ таивания грунтов (Z3) могут применяться эмпирические формулы.

Для сухих грунтов (влажность до 10%) при снятом расти­ тельном слое можно пользоваться формулой Сибирского филиала Центрального научно-исследовательского института железнодо­ рожного строительства

= «1 -ут- (1 + -рА суток,

где Ге — среднесуточная температура воздуха у поверхности земли за период промерзания или оттаивания, град- (с положительным знаком);

—коэффициент, равный для:

крупногалечных и галечных отложений 0,05— 0,07;

галечно-песчаных и песчаных отложений 0,08 — 0,09;

промерзание грунта на допустимую величину составит, таким образом. x + t3.

Чтобы скорость снятия стружки была выше, чем скорость про­ мерзания, необходимо вести "вскрышные работы по талому грунту.

Правильно используя процессы замерзания и таяния, можно значительно сократить глубину промерзания и ускорить оттаи­ вание породы, облегчить работу механизмов и продлить работу их в условиях, наиболее похожих на летние.

Необходимо тщательно рассмотреть производство работ ран­ ней весной. При этом должно быть сделано все для ускорения таяния грунтов и выбраны целесообразные схемы работ.

Ускорение таяния грунтов может быть достигнуто при пра­ вильном выборе участка для весенних работ и соответствующей подготовке поверхности на нем. Участок желательно выбрать наиболее сухой, чтобы рабочий борт был обращен на юго-запад, если это не ухудшит другие показатели.

Например, рабочие борты трех украинских карьеров в данное время расположены по-разному: на Юрковском — обращен на север; Байдаковском — на восток и Семеновско-Головковском — на запад. При дальнейшей разработке борт Юрковского карьера будет поворачиваться к западу, Семеновско-Головковского— к северу и Байдаковского — к югу. .Таким образом, в наилучшем положении окажется Байдаковский карьер, где возможно будет

33

вскрышные работы начинать весной, раньше, чем на других карьерах.

Удаление весной после прекращения морозов снежного покро­ ва ускоряет таяние грунта. В осеннее время для продления рабо­ чего сезона также целесообразно провести соответствующую под­ готовку участков, на которых будут производиться работы. Хо­ рошие результаты дает предварительное вспахивание (рыхление) пород на глубину 0,5 м в продольном и поперечном направле­ ниях и последующее боронование на глубину 10—20 см. Между заборонованным и разрыхленным грунтом образуется воздушная теплоизолирующая прослойка. Это мероприятие значительно уменьшит глубину промерзания.

В январе 1950 г. на .карьере Эспенхайн в. ГДР при темпера­ туре —25° С, которая держалась в течение месяца, вскрышные работы мостом не прекращались, так как многоковшовый экска­ ватор нижнего черпания, работая с переполнением ковша, остав­ лял позади себя рыхленый слой толщиной 20 см. По этой причине откос нижнего уступа не успевал замерзать до следующего про­ хождения экскаватора. Верхний уступ не был прикрыт рыхлым слоем породы и промерзал на глубину до 30 см. Чтобы не пре­ рывать работу моста, производилось ' оттаивание откоса путем сжигания брикета, предварительно политого бензином и соляркой.

На Байдаковском карьере зимой 1956—1957 гг. под руковод­ ством проф. Новожилова М. Г. велись эксперименты с рыхлением грунтов. Порода на участке длиной 200 м и шириной 6 м была разрыхлена экскаватором СЭ-3 на глубину 0,5—1 м, что значи­ тельно облегчило работу экскаваторов ЕС-500 и ИСУ-450 при по­ нижении температуры до —20° С. .

В; Ф. Утенков считает, что вспашка грунта на глубину 35 см с последующим боронованием на 20 см уменьшает глубину про­ мерзания в 3—4 раза, при этом разработка мерзлого рыхленого грунта в несколько раз легче, чем замерзшего в целике.

Стоимость тракторной вспашки на глубину 0,35 м в Алексан­ дрийской МТ.С составляет 0,65 коп. за 1 м2.

В зимний период целесообразно организовать снегозадержа­ ние, что искусственно увеличивает теплоизоляцию разрабатывае­ мой поверхности, но до начала вскрышных работ снег должен быть удален.

Зависимость понижения температуры породы от времени.

Прочность мерзлых грунтов зависит от их температуры. Темпера­ тура грунтов в свою очередь зависит от температуры наружного воздуха и времени остывания и не остается постоянной. В неко­ торых случаях бывает необходимо знать температуру грунта после определенного времени остывания. Это может потребовать­ ся при определении длины фронта работ в зимнее время.

Для этого необходимо составить формулу, которая выражала бы зависимость понижения температуры породы Гп от времени t при температуре наружного воздуха Г,яв, причем Гн.в ниже Га.

34