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

в карьерах обычно имеют коэффициент крепости / = 0,5—2; струями средних диаметров в подземных выработках — f — 1—3; тонкими струями высоких давлений — / = 1—4 и струями сверхвысоких давлений — f — 4—12.

Поскольку все горные породы состоят из отдельных минераль­ ных зерен различной крупности, то содержание различных фрак­ ций (или классов) частиц в горной породе в определенной степени может характеризовать ее с точки зрения разрушаемости гидравли­

струей зависит также от внутреннего трения между отдельными частицами и взаимного их сцепления. В несвязных породах (напри­ мер, песках) взаимное сцепление очень мало, и сопротивление воз­ действию струи вызывается только трением между частицами. В глинистых породах проявляется взаимное сцепление, а в осадоч­ ных коренных породах — цементация, вследствие чего резко воз­ растает сопротивление воздействию струй на целик.

На внутреннее трение и сцепление частиц в значительной сте­ пени влияет влажность. породы. Например, по мере изменения

в песчаных породах повышает силы сцепления между отдельными минеральными зернами. С учетом отмеченных выше факторов на практике применяют классификацию пород россыпей, приведенную с сокращениями и дополнениями в табл. 6.

Близкой к приведенной, но имеющей регламентацию содержания отдельных фракций пород, является классификация, применяемая на карьерах угольной, горнорудной и других отраслей.

При рассмотрении табл. 6 следует, что классы пород от I до V различаются по степени трудности размыва (разрушения) целика породы. Если для I класса принять условно коэффициент трудо­ емкости (т. е. степени трудности) гидравлического разрушения за единицу, то соответственно по классам этот коэффициент примет

изводства меняются в широких пределах, для характеристики разрушаемости породы гидравлическими струями используют соот­ ношения между давлением струи на контакте с забоем и пределом прочности разрушаемой породы (в целике или образце) при одно­ осном сжатии.

Опытным путем установлено, что разрушение породы начинается

62

в^тот момент, когда давление струи в контакте с разрушаемым це­ ликом составляет:

* НанОольшнс значения удельных расходов, принимаемых при высоте забоя до 5 м.

При дальнейшем увеличении рк по (III.18) производительность гидроотбойки (иначе количество разрушаемой породы в единицу времени П, т/ч) возрастает. Показателем прочности породы для

63

и h (v) при заданной ширине выемки в широком диапазоне изменения скорости перемещения струи по забою. Как следует из графика, при увеличении скорости перемещения струи относительно забоя глубина щели резко уменьшается, а производительность гидроотбойки растет в прямой пропорциональности.

При рассмотрении графика рис. 17 следует учитывать, что он получен по параметру П не по процессу образования выемки (щели), а по общему эффекту гидроотбойки для забоя. Он в значительной

ниях применяются для нарезки щелей в целике (при последующем обрушении подрезанных блоков), то, как отмечалось выше, скорость подвигания струи по забою резко повышается (до 3 м/с) при дости­ жении глубины щелей до 4—5 см и ширины до 4 см. С применением тонких струй и сверхвысоких давлений ведутся экспериментальные работы и по комбинированному гидромеханическому разрушению в подземных условиях целиков из коренных осадочных горных пород. Такой способ разрушения забоя выработок как по углю, так и по породам пока не вышел из стадии экспериментального изучения и опытной проверки. Вместе с тем гидродолота с высокими

жено определение их основных гидродинамических параметров для заданных условий ведения работ по гидравлическому разрушению*

Такие расчеты ведутся с последовательными приближениями. Задают: расстояние монитора от забоя, диаметр насадки и давле­

ние (напор) воды на выходе. Порядок расчета:

1. Определяется скорость истечения из насадки по формуле (III.3) и число Рейнольдса (для струй большого диаметра) или число Вебера (для тонких струй).

2. Вычисляется осевое динамическое давление гидравлической струи на заданном расстоянии от монитора в зависимости от вида струй по формулам (III.6) и (III.7) или (III.6) и (III.8).

3. Определяется удельное динамическое давление струи на заданном расстоянии от насадки по формуле (III. 9) или формулам

(III.9) и (III.10) — для тонких струй.

4.Рассчитывается теоретическая сила удара о плоскую преграду по формуле (III. 17) при а = 90° в начальном сечении струи.

5.Вычисляется диаметр гидравлической струи на заданном

расстоянии от насадки в зависимости от вида струи по формулам

(III. 14) и (III. 15) или (III.14) и (III. 16).

6.Определяется сила удара струи о преграду па заданном рас­ стоянии от насадки умножением удельного динамического давления на поперечное сечение струи.

7.Сравниваются теоретическая и действительная расчетные силы удара для оценки заданных условий работы. При гидроотбойке, помимо сравнения сил удара, целесообразно сопоставить значение удельного динамического давления с рекомендациями (III.18).

Сопоставлением заданных условий и расчетных параметров

струй с лучшими показателями, достигнутыми на практике, назна­ чаются новые исходные данные. Расчеты повторяются, в процессе чего достигается выбор наиболее обоснованных параметров.

При р а с ч е т е м о н и т о р о в (т. е. направляющих и форми­ рующих струю устройств) определяется производительность, обосно­ вываются удельный расход воды и начальное давление, а также количество мониторов (в схемах гидромеханизации такие устройства называют гидромониторами).

Производительность монитора при гидравлической разработке

изводительности монитора от расхода воды через насадку. При прочих равных условиях производительность повышается с умень­ шением удельного расхода воды.

Если в соотношении (III.20) величину расхода выразить через

66