Файл: Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие.pdf

Для струй большого диаметра, имеющих значительную длину (десятки метров), среднее удельное давление определяют по значе­ нию рт\

. ложении, что скорости в поперечном сечении струи распреде­ ляются по кривой вероятности Гаусса. В первом приближении,

где р — динамическое давление в точке поперечного сечения струи, удаленной от оси на расстояние R , Н /м 2; рт — динамическое давле­ ние на оси в данном сечении; R 0 — радиус насадки, см; =

— f(]/d0) — безразмерный коэффициент, характеризующий влияние расстояния на структуру струи; ai «=; 10~3 {l/д0)liB.

Использование формулы (111.11) предполагает наличие равно­ мерной по структуре среды вдоль струи.

При определении средних удельных динамических давлений, а также выборе наиболее рациональных расстояний от груди забоя

.до насадки монитора полезно знать величину д и а м е т р а г и д ­ р а в л и ч е с к о й с т р у и .

Увеличение диаметра струи вдоль ее длины, как уже отмечалось, является следствием аэрирования (проникновения воздуха на кон­ такте жидкость — воздух), а также действия силы тяжести, спо­

5 8

собствующей разрыву сплошности струи. Этот процесс характерен для второго и третьего участков струи, на которых постепенно- (с удалением от насадки) и изменяется ее структура. При этом спо­ собность воздействия струи па забой определяется степенью рас­ средоточения массы жидкости в поперечном сечении.

Условно площадь поперечного сечения воздействующей массы жидкости на расстоянии I от насадки можно представить разностью:

Если в первом приближении допустить правомерность использо­ вания (III.3) для любого сечеиия при д 1, то соотношение (III.13} можно переписать так:

Влияние на коэффициент Hij различных факторов можно уста­ новить на основе проведенных в ИГД им. А. А. Скочинского экспери­ ментальных исследований со струями различного вида. Поскольку с увеличением расстояния от насадки повышается аэрация струи,, то коэффициент thj уменьшается. При этом определяющее значении

и разрушение (или размыв) горных пород определяются силой удара, которая в пределах выходного сечения насадки эквивалентна

59>

динамическому давлению. По мере удаления от насадки сила удара, определяемая как среднее динамическое давление в пределах пло­ щади поперечного сечения струи, уменьшается. В соответствии ■с изменением удельного динамического давления наибольшие зна­

я при воздействии струи на плоскую преграду, расположенную наклонно к оси,

нием скорости истечения струи из насадки п размера выходного отверстия сила воздействия струи о преграду возрастает.

Сила воздействия струи иа преграду с изменением расстояния от выходного конца насадки не остается постоянной. Вследствие трения внешних границ струп о воздушную среду и действия силы тяжести происходит уменьшение средней скорости движения струи и рассеивание (вплоть до распада) ее плотной среды. Чем ближе преграда к выходному отверстию насадки, тем сила воздействия приближается к величине, определяемой по формуле (III.17). Су­ щественное значение имеют и начальные условия формирования гидравлической струи, а также отражение ее от преграды.

При использовании гидравлических струй для разрушения и размыва горных пород приходится иметь дело с более сложным очертанием преграды — поверхностью целика. В этих условиях отражающаяся часть струи еще более осложняет механизм разру­

прочностных характеристик горных пород в целике или в насыпном состоянии. В зависимости от этого фактора, а также технологии ведения работ и принимаются вид воздействия параметры гидра­ влической струи.

Практика показывает, что каждой гидравлической струе по классификации (см. § 1) соответствует особый вид воздействия на целик и определенная специфика гидравлического разрушения

(или мало связных) рыхлых горных пород в целике иа открытых разработках. Порода в этом случае разрушается в результате воз­

6 0

действия (удара) струи. При растекании воды по поверхности целика и в трещинах происходит размокание, нарушение связности и отрыв частиц. С повышением связности (плотности) рыхлой породы она становится трудноразмываемой. В этом случае требуется предва­ рительное перед размывом рыхление породы.

Гидравлическими с т р у я м и с р е д н и х д и а м е т р о в

виях. В этом случае разрушение целика происходит за счет воздей­ ствия, аналогичного струе большого диаметра.

с предварительным рыхлением, так и гидроотбойку (на слабых углях). В этом случае первоначально в забое создается зарубная щель, а затем от этой щели ведется отбойка слоя угля. В дальней­ шем эти операции повторяются (рис. 16, а).

Гидравлическими с т р у я м и м а л ы х д и а м е т р о в и в ы с о к и х и с в е р х в ы с о к и х д а в л е н и й производят резание угля или горной породы при комбинированных (обычно механо-гидравлических или гидровзрывных) способах проходки нарезных или подготовительных выработок. При воздействии таких струй в целике образуются щели определенной глубины, а расчле­

рый определяет общую сопротивляемость пород воздействию внеш­ ней нагрузки. По классификации М. М. Протодьяконова, описан­ ной ранее, коэффициент крепости пропорционален временному сопротивлению образца горных пород одноосному сжатию.

Горные породы, разрабатываемые в целике или с предваритель­ ным разрушением гидравлическими струями большого диаметра,

61