Файл: Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник.pdf

Значение угла естественного откоса учитывают при расчете от­ косов насыпей, а также крутизны откосов сооружения при надвод­

грунта — способность грунта пропускать воду. Вода в грунте пере­ двигается по порам и трещинам под влиянием силы тяжести, капил­ лярных сил, внешнего давления и др.

Водопроницаемость грунтов определяется коэффициентом фильтрации — скоростью движения воды через поры в грунте.

Чем крупнее и однороднее частицы, слагающие грунт, тем круп­ нее в нем поры и водопроницаемость его будет больше. Водопрони­ цаемость (коэффициент фильтрации) песков во много раз превос­ ходит водопроницаемость глинистых грунтов, так Кф крупных пес­ ков равен 25—50 м в сутки, а суглинков — 0,1 м в сутки.

Грунты с коэффициентами фильтрации /Сф^0,01 м/сутки — водо­ упорные, с Кф= 0,01—0,1 м/сутки — грунты слабоводопроницаемые и с Кф =0,1ч-10 м/сутки —средневодопроницаемые.

Коэффициенты фильтрации используют для определения прито­ ка воды в котлованы, траншеи, водоемы, утечки воды из водоемов, прудов — отстойников, устойчивости откосов и т. п.

§ 2. Земляные работы

Большие объемы земляных работ выполняют в промышленном, гидротехническом, дорожном строительстве, в горнодобывающей промышленности и других отраслях.

Горная выработка, служащая для открытой разработки полез­ ных ископаемых или получения грунта для возведения инженерных сооружений, называется карьером.

Часть карьера, где установлены механизмы для разработки грунта, называется забоем (рис. 2), а слой грунта, разрабатывае­ мый механизмами за одну проходку, уступом.

Земляные работы независимо от способа их выполнения (вруч­ ную, экскаваторами, буль­ дозерами, скреперами или средствами гидромеханиза­ ции) состоят из трех основ­ ных операций.

Так, работая лопатой, вначале врезают ее в грунт и, нажимая на рукоятку, от­ деляют от массива какую-то часть грунта — это первая операция, называемая раз­ работкой грунта. Затем под­ нимают лопату с грунтом и

14

переносят ее к месту укладки, т. е. транспортируют грунт, — это вторая операция. Укладка грунта на предназначенное место — третья операция.

Те же самые операции четко видны при работе землеройных ма­ шин. Экскаватор вначале врезает ковш в массив грунта и отделяет какую-то его часть, набирает грунт в ковш и приподнимает его. За­ тем экскаватор поворачивается на какой-то угол (транспортирует грунт) и после этого высыпает грунт из ковша на место укладки. При возведении качественных насыпей (например, земляных пло­ тин, насыпей под автомобильные и железные дороги, дамб) грунт после укладки уплотняют.

Земляные работы выполняют как сухим способом (с помощью экскаваторов, бульдозеров, скреперов), так и мокрым (с помощью воды). При выполнении земляных работ сухим способом широко применяют экскаваторы, бульдозеры, скреперы. Такая разработка грунта называется механизированной.

Экскаваторы бывают одноковшовые и многоковшовые. Первые относятся к машинам цикличного действия, вторые — непрерывного действия. Машины цикличного действия все три операции техноло­ гического процесса земляных работ (разработку, транспорт и уклад­ ку грунта) выполняют поочередно.

Одноковшовые экскаваторы оснащают различным рабочим обо­ рудованием, например прямой лопатой, драглайном, обратной ло­ патой, грейфером. При разработке грунта прямой лопатой экскава­ тор стоит на подошве забоя, которая должна быть прочной, так как масса экскаватора большая и удельное давление на грунт1высокое.

Обычно грунт, разрабатываемый прямой лопатой, погружают в транспорт: автосамосвалы или железнодорожные вагоны-думпкары, поэтому по подошве забоя должна быть обеспечена также возмож­ ность движения автомобилей или железнодорожного транспорта.

Экскаваторы, оборудованные драглайном, широко используют в промышленном, гидротехническом и транспортном строительстве. В горнодобывающей промышленности применяют мощные экскава­ торы-драглайны на шагающем ходу для удаления вскрышных пород при открытом способе добычи полезных ископаемых.

Многоковшовые экскаваторы разрабатывают грунт, транспорти­ руют и укладывают его одновременно, поэтому они называются ма­ шинами непрерывного действия. На таких экскаваторах установлен ряд ковшей, укрепленных либо на бесконечной цепи, либо на ро­ торе. В первом случае экскаваторы называются цепными, во вто­ ром — роторными.

В зависимости от направления движения в процессе разработки грунта различают экскаваторы продольного копания и поперечного резания. Экскаваторы продольного копания служат для получения траншеи заданного сечения и профиля и называются многоковшо­ выми канавокопателями или траншейными экскаваторами. Экска­

1 Удельным давлением на грунт называется давление от массы экскаватора или другого механизма на 1 см2 опорной площади (поверхности) экскаватора, со­ прикасающейся с грунтом.

15

ваторы поперечного резания применяют при добыче полезных иско­ паемых и вскрышных работах.

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование, уста­ навливаемое на тракторах. Их используют при устройстве дамб об­ валования, подготовке оснований под земляные сооружения, плани­ ровке откосов сооружения и площадок.

При движении трактора нож, опущенный в землю, разрабаты­ вает грунт. Перемещение грунта осуществляется одновременно с разработкой, а укладка, как правило, одновременно с планировкой грунта.

Технологический процесс земляных работ, выполняемых скрепе­ ром, состоит из следующих операций: срезка грунта ножом при пе­ редвижении скрепера вперед, заполнение ковша грунтом, установ­ ка ковша в транспортное положение, транспортирование грунта к месту разгрузки. Затем все операции повторяются. Скреперы ис­ пользуют при разработке грунта в котлованах, траншеях, а также при возведении различных земляных сооружений (например, пло­ тин, дамб, дорожных насыпей).

Скреперы бывают прицепные и самоходные. Прицепные скрепе­ ры рентабельно применять при небольших расстояниях транспор­ тирования грунта (на 300—800 м), самоходные скреперы могут пе­ ревозить грунт на расстояние до 5—6 км.

Г Л А В А И.

ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

§ 3. Общие сведения

Гидромеханизацией называется единый технологический про­ цесс, состоящий из разработки грунта, транспортирования и уклад­ ки его с помощью потока воды.

Применяют два основных технологических способа гидромехани­ зации: гидромониторный и землесосный.

При гидромониторном способе грунт разрабатывают струей во­ ды в сухом забое. Грунтовый массив разрушается под действием струи с последующим размывом грунта потоком воды. В резуль­ тате образуется смесь воды с грунтом, которая называется пуль­ пой, или гидросмесью.

Пульпа от забоя самотеком транспортируется к специальным устройствам или механизмам, которые перекачивают ее к месту ук­ ладки грунта.

Отношение количества грунта, находящегося в пульпе, к коли­ честву пульпы (гидросмеси) называется консистенцией пульпы. Различают массовую консистенцию и объемную. В первом случае берут отношение масс, во втором — объемов пульпы и грунта, на­ ходящегося в пульпе. Консистенция характеризует степень насыще­

16

Основные преимущества оборудования гидромеханизации, по сравнению с экскаваторами и автомашинами, транспортирующими грунт, следующие: простота изготовления и обслуживания; возмож­ ность более качественной укладки грунта в сооружения; возмож­ ность автоматизации всего процесса земляных работ, что особенно важно для повышения производительности труда. Например, авто­ матизированный землесосный снаряд 150—50, разрабатывая суг­ линистые грунты V группы, имеет часовую производительность в 1,5 раза больше, чем аналогичные земснаряды с дистанционным (ручным) управлением.

Однако применение гидромеханизированного способа не всегда возможно или эффективно. Так, плотные грунты (мергелистые гли­ ны, полускальные породы) требуют специальной сложной техноло­ гии разработки, а грунты, засоренные валунами, пнями, топляками, разрабатывать средствами гидромеханизации не всегда рентабель­ но, хотя и в этих случаях гидромеханизация часто является един­ ственным способом выполнения земляных работ.

Кроме того, для применения гидромеханизации обязательно тре­ буется наличие надежного источника водоснабжения со значитель­ ными запасами воды (например, водоема, реки, системы артезиан­ ских скважин). Имеются технические решения, позволяющие в не­ которой степени уменьшить влияние этого фактора, например по­ вторное использование воды.

Земснаряды, землесосные и насосные станции имеют мощные электрические приводы, поэтому для их работы необходимы круп­ ные источники электроэнергии.

§ 4. Основные принципы гидромехаиизированной разработки, транспортирования и укладки грунта

Разработка грунта. Г и д р о м о н и т о р н ы й с п о с о б разра­ ботки грунта чаще всего применяют при выполнении вскрышных ра­ бот в горной промышленности и добыче некоторых видов полезных ископаемых.

Сущность этого способа заключается в следующем: мощная струя воды, создаваемая гидромонитором, имеет большую скорость и при встрече с грунтом частично проникает в него, разрушает его структуру, перемешивается с ним и образует пульпу, которая сте­ кает свободным потоком в углубление (приямок) в подошве забоя*

ствием потока воды, входящего во всасывающую трубу грунтового насоса, или под действием специального режущего органа — меха­ нического рыхлителя, обычно применяемого при разработке связных грунтов, и отрезанные частицы грунта увлекаются потоком воды,

18