Гидромониторы

Гидромониторы - механизмы, вода из насадки которых вылетает с большой скоростью. Вода с огромной силой ударяет но грунту и размывает его. Отдельные частицы размытого грунта перемешиваются с водой, образуя пульпу, которая транспортируется от места разработки к месту укладки.

При достаточном уклоне местности пульпа перемещается самотеком, по канавам или специальным лоткам, а также по напорным трубопроводам землесосами.

Чтобы размыть грунт, требуется скорость пролета струи воды до 60 м/сек. В зависимости от условий и грунта пульпа транспортируется со скоростью от 1 до 7 м/сек. При отложении грунта необходимы минимальные скорости, обеспечивающие выпадание из пульпы твердых частиц, что обеспечивает намыв сооружения.

Гидромониторная установка состоит из центробежного насоса, двигателя, трубопровода и гидромонитора.

Промышленность выпускает гидромониторы с центральными болтами и без них. Одной из наиболее распространенных конструкции является гидромонитор типа «Союззолото».

Гидромонитор «Союззолото» (рис. 65) состоит из трех основных частей: нижнего и верхнего колен и ствола. Неподвижное нижнее колено 7 и подвижное верхнее колено 5 соединены центральным стяжным болтом 6, служащим вертикальной осью поворота ствола 1 в горизонтальной плоскости. Верхнее колено имеет возможность вращаться на 360°, а ствол в вертикальной плоскости вверх на 47,5 и вниз на 27,5° поворачивается вокруг болта шарового клапана 4.

Центральный болт 6 крепится гайкой 8. Под головку болта 6 и его гайку устанавливаются шарикоподшипники. Как под верхний, так и под нижний подшипники центрального болта ставятся кожаные или резиновые прокладки.

Для получения компактной струи внутри ствола, строго параллельно его продольной оси, установлены направляющие ребра.

На конце ствола завинчена насадка 2. В зависимости от проводимой работы насадки стволов применяются различных диаметров (от 25 до 150 мм). Рычаг управления 10 передним концом соединен с насадкой 2. На другом конце рычага устанавливается противовес 9 для облегчения поворота ствола гидромонитора. Рис. 65. Гидромонитор «Союззолото». 1 — ствол, 2 — насадка, 3 и 4 — шаровой клапан, 5 — верхнее колено, 6 — стяжной болт, 7 — нижнее колено, 8 — гайка,   9 — противовес, 10 — рычаг управления.

Существует два способа разработки грунта гидромониторами: 1) размыв снизу вверх и 2) размыв сверху вниз.

При первом способе гидромонитор устанавливают со стороны подошвы забоя, нижняя часть которого подвергается размыву.

В результате происходит обрушение вышележащего грунта, сопровождаемое частичным его размельчением. Вследствие этого работа по раздроблению грунта значительно облегчается. Остающиеся в обрушивающихся массивах крупные куски дополнительно размываются струей воды.

При втором способе разработки гидромонитор устанавливают по верху забоя и грунт размывается последовательными слоями сверху вниз.

Расход воды для размыва грунта является показателем эффективности гидромеханизации. Требующееся для размыва 1 м3 грунта количество воды (ее удельный расход) изменяется от 1 : 1 до 1 : 30 и больше, в соответствии с чем также резко колеблется производительность работы мониторов, а следовательно, и стоимость единицы объема разработанного грунта.

Потребляемая при гидромеханизации вода расходуется не только на размыв, но также и на перемещение грунта.

В табл. 16 приводятся сведения о величине напора, требующегося для размыва грунта, об удельных расходах воды и уклонах, необходимых для транспортировки пульпы.

Таблица 16. Величины напора, требующегося для размыва различных грунтов, удельных расходов воды и уклонов, необходимых для транспортировки этих грунтов

Расстояние гидромонитора от забоя весьма существенно влияет на производительность установки. Чем ближе к забою находится гидромонитор, тем меньшее сопротивление воздуха встречает на своем пути струя, тем меньше она распыляется и тем больше сохраняется ее размывающая способность.

При размыве грунта снизу вверх минимальное отдаление монитора от забоя определяется требованиями безопасности работ, согласно которым предельное расстояние до забоя должно быть не меньше высоты размываемого массива.

По мере разработки грунта линия забоя постепенно отдаляется от монитора и производительность размыва все более снижается, поэтому требуется очередная перестановка гидромонитора. Размыв грунта с одной стоянки гидромонитора должен прекращаться, как только консистенция пульпы перестанет быть максимальной для данных условий.

Производительность Wгм гидромониторных установок определяется по формуле:

где: υ — скорость вылета струи из насадки (в м/сек), ω — площадь поперечного сечения насадки (в м*), d — диаметр насадки (в м).

Чтобы определить производительность гидромонитора, предварительно подсчитывают скорость взлета струи по формуле:

где: К — коэффициент потери напора в трубопроводе,  обычно равный 0,8—0,9,  φ— коэффициент скорости насадки,  равный 0,98-0,94, g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек, Н — напор (в м вод. ст.).