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

где H q — напор воды, м (диаметр насадки d 0 берется также в м), т. е. производительность монитора для заданных условий производ­ ства (значений q) определяется диаметром насадки и начальным напором воды.

Формула (III.21) применима для всех видов гидравлических струй. При этом под удельным расходом воды понимается: для гидромониторных струй (большого диаметра) — расход воды па единицу объема размытой (обрушенной) породы или отбитого (раз­ рушенного) угля и т. и., а для тонких струй расход воды на единицу объема обрушенного струей целика или выработанных щелей. Заметим, что ориентировочные значения удельных расходов воды для условий открытой разработки можно принимать в соответствии с данными табл. 6; для различных условий гидроотбойки угля и рыхлых пород в пределах q = 3—15 м3/м 3, а для условий разруше­

при сверхвысоких давлениях в пределах р0= (500— 2000) - 105 Н/м2

ния струи в подводящих каналах монитора, т. е. особенностями гидродинамических процессов движения жидкости в каналах и исте­ чения из насадки; 2) выбранной системы работ и параметров гидравли­ ческих струй; 3) физико-механических свойств горных пород в целике.

Отмеченные условия соответственно характеризуются требова­ ниями: формирования наиболее компактной струи (применения мониторов с определенными конструктивными элементами), выбора оптимальных параметров струи и наиболее рациональной органи­ зации работ (гидродинамических давлений на контакте с целиком, диаметра струи, расстояний насадки от груди забоя и др.) и проч­ ностных свойств горных пород (правильного определения их кате­ гории по гидравлическому разрушению).

Анализ влияния отмеченных факторов на производительность монитора по данным опыта и экспериментальных исследований показывает, что теоретическая формула (III.21) часто не дает удовлетворительной сходимости с опытными данными. Это объясня­ ется тем, что между диаметром насадки, давлением на выходе, удель­ ным расходом воды для разных категорий пород существуют различ­ ные зависимости (например, с увеличением dBобычно повышается q и др.), на которые существенно влияет и расстояние от насадки до груди забоя.

Поэтому расчеты по формуле (III.21) нуждаются в уточненииг по опытным данным: об удельных расходах воды, диапазоне потреб­ ных значений удельпых давлений струи и оптимальных расстояниях

67

насадки от забоя (для основных категорий горных пород). Например, в дополнение к приведенным ранее практическим сведениям о пара­

расстояние насадки монитора от груди забоя с учетом Правил безопасности (ПБ) не должно быть менее 1,2 высоты уступа для глинистых пород, 1,0 — для суглинистых и 0,8 — для песчаных; удельные давления на контакте с забоем в соответствии с кате­ гориями горных пород по табл. 6 для эффективного ведения про­

ности гидравлической разработки принимается за расчетную средне­ взвешенное значение параметров;

различные осложняющие гидравлическую разработку условия, например наличие особо плотных прослойков пород на уровне основания уступа (гидравлической «подрезки» или вруба) или валу­ нов (камней); производительность монитора уменьшается на 15—

среднего диаметра приведем следующие дополнительные опытные данные:

расстояние дистанционно управляемого монитора от груди забоя с учетом достижения наибольшей эффективности процесса отбойки (второй участок струи) должно составлять 3—5 м;

удельные давления на контакте с забоем при разрушении (обычно ослабленных горным давлением) угольных (антрацитовых или сла­ бых породных) целиков для обеспечения эффективного разрушения должны иметь порядок соответственно (8—12 и 15—20) •10в Н /м 2; различные осложняющие гидроотбойку условия, например, нали­ чие в угольном целике породных прослоев или включений крепких (вязких) пачек угля, особенно у почвы пласта, преодолеваются применением различных средств предварительного ослабления уголь­ ного (или породного) целика — взрывным способом, нагнетанием в пласт воды и др.; в каждом конкретном случае при расчете про­ изводительности монитора опытным путем устанавливается потреб­ ный удельный расход воды на гидроотбойку, а также уточняется

величина удельного давления.

Применяемые в опытном порядке для резания угля и пород т о н к и е с т р у и в ы с о к о г о и с в е р х в ы с о к о г о д а в ­ л е н и я характеризуются следующими дополнительными экспери­ ментальными данными:

расстояния монитора от груди забоя соответственно 0,5—2 м и 0,25—1,0 м (а при особо высоких давлениях — в пределах несколь­ ких сантиметров);

удельные давления на контакте с забоем (в щели) для эффектив­

68

ного .ведения процесса соответственно должны составлять от (30—

при расветах производительности мониторов следует увитывать, вто применение струй высокого давления для нарезки щелей в уголь­ ном (или слабом породном) целике в зависимости от горно-геологи-

. веских условий на крепких углях или при знавительном отжиме угля, наливии сильно ослабленных тектонивескими нарушениями павек и др. может оказаться приемлемым или для вистой нарезки щелей с последующим полным разрушением ослабленного забоя другим способом, или для полного разрушения целика в процессе осуществления определенного порядка нарезки щелей (без дополни­ тельных средств разрушения);

применение струй сверхвысокого давления для резания горных пород всегда требует применения последующих способов разруше­ ния ослабленного целика.

В кавестве вспомогательных опытных расветных зависимостей приведем рекомендации для отдельных условий. При обосновании удельного расхода воды для гидромониторных струй можно восполь­

ности использования удара струи о забой при осевом давлении рт

на уменьшение коэффициента при h < 10 м и увеличении его знавений при /г > 10 м; П ! — производительность монитора при h =

имеется возможность поддерживать постоянное и наиболее рацио­

69

Г л а в а I V

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

§ 1. ГИДРОТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ II ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОТОКОВ ГИДРОСМЕСЕЙ

Гидросмеси перемещаются гидравлическими транспортными уста­ новками в виде н е п р е р ы в н ы х п о т о к о в по определенной трассе желобов (лотков) или труб. Гидравлическое транспортиро­ вание сыпучих материалов ведется с использованием несущей среды (воды, а в отдельных случаях — воды с диспергированными части­ цами) .

Г и д р а в л и ч е с к и е т р а н с п о р т н ы е у с т а н о в к и по роду используемой энергии разделяются на самотечные (безна­ порные) и с естественным или искусственным напором (напорные).

Характерной особенностью установки самотечного транспорта является перемещение породы потоком, движущимся под действием силы тяжести (рис. 18). По способу загрузки транспортной системы они выполняются:

с приемным направляющим желобом применительно к гидравли­

нительно к механической загрузке (материал подается скрепером, конвейером и другими механизмами в поток воды).

При самотечном транспорте гидросмесь перемещается по канавам, желобам, трубам и течкам специального профиля.

Характерной особенностью напорного транспорта является пере­ мещение породы потоком, движущимся под действием давления, созданного в транспортной установке. По принципу использования энергии установки можно разделить на следующие:

работающие со специальными машинами и аппаратами для засасывания и последующего нагнетания гидросмеси по трубопро­ воду (рис. 19);

работающие с загрузочными устройствами и использующие напор, создаваемый обычными насосами или разностью уровней жидкости, только для нагнетания гидросмеси по трубам (см. рис. 18, б и 19, б).

71