Автор: Орлов Е.В.
Теги: механика справочник гидромеханика горное дело механизация издательство магадан
Год: 1959
Текст
СПРАВОЧНИК
по разработке россыпей
ВЫПУСК 3
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ
РАЗРАБОТКИ РОССЫПЕЙ
МАГАДАН
1959
РСФСР
СОВЕТ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
МАГАДАНСКОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО РАЙОНА
СПРАВОЧНИК
по разработке россыпей
Выпуск 3
Гидравлический способ
разработки россыпей
☆
Отдел технической информации
Магадан 1959
Автор-составитель горный инженер
Е. И. ОРЛОВ
Главный редактор справочника горный инженер
В. П. БЕРЕЗИН
Адрес редакции: Магадан, 5, ул. Пролетарская, 12, ОТИ совнархоза.
Телефоны: АТС 2-08 и 2-96.
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
§ 1. Сущность гидромеханизации, основные условия ее
применения и классификация гидравлических установок
1. Сущность гидромеханизации
Гидравлический способ разработки россыпей — гидромеха-
низация — состоит из следующих операций: отбойки породы,
размыва отбитой породы, транспортирования пульпы к промы-
вочному прибору, промывки ее и удаления хвостов в отвал. От-
бойка породы производится струей воды, поступающей из мо-
нитора со’скоростью 20—50 м/сек. Отбитая порода подвергает-
ся размыву струей воды монитора и доставляется водным по-
током в шлюз или в зумпф; в последнем случае она подни-
мается в шлюз элеватором. На шлюзе пульпа промывается
(обогащается), и из нее извлекается металл. Тем же водным
потоком хвосты со шлюзов уносятся под уклон в отвал.
Гидромеханизация в горном деле по способу создания на-
пора воды разделяется на канавную и насосную. В первом слу-
чае наличие напорной канавы обеспечивает создание необходи-
мого напора самотеком, без затраты энергии. Вода к гидромо-
нитору поступает по трубам из напорного ларя, расположен-
ного выше места разработки. В ларь она приходит из водоза-
борной канавы, которая, забирая воду из ручья или реки ввер-
ху долины, подводит ее к напорному ларю, для чего исполь-
зуется уклон долины.
При насосной гидромеханизации постоянно затрачивается
энергия для приведения в движение насосов, обеспечивающих
подъем воды к гидромонитору и создание рабочего напора v
насадки.
2. Основные условия применения гидромеханизации
Для применения гидромеханизации необходимы следующие
условия;
а) пригодность россыпей для разработки способом гидроме-
ханизации с точки зрения горнотехнической и экономической;.
б) наличие источников воды с достаточным притоком;
в) обеспечение гидроустановок электроэнергией,
3. Классификация поверхностных гидравлических установок
Кандидат технических наук Б. Э. Фридман предложил я
зависимости от того, производятся ли работы в подземных
условиях или на дневной поверхности, разделить гидромони-
торные установки на поверхностные и подземные.
На основе рекомендуемой им классификации поверхностных
гидравлических установок составлена табл. 1, которая приво-
дится на странице 5.
4
Таблица I
Классификация поверхностных гидравлических установок
Признак классификации гидроустановки Характеристика гидроустановок Примечание
1 2 3.
I. По степени применения гидромеханизации 1. Гидроустановки с полным применением ги- дромеханизации, когда все операции процес- са добычи, разрушение, размыв, транс- портирование, укладка в отвалы и пр. осу- ществляются водой
2. Гидроустановки с частичным применением гидромеханизации: транспортирование и другие операции производятся водой; раз- рушение и выемка пород из массива осуще- ствляются экскаваторами, бульдозерами и т. п.
II По способу водоснаб- жения 1. 2. 3. а) б) Гидроустановки с естественным напооом воды (деривационное водоснабжение) Гидроустановки с искусственным напором воды (насосное водоснабжение) Гидроустановки с комбинированным водо- снабжением, то есть деривационным, с при- менением насосов: для повышения напора; для дополнительной подачи воды Гидроустановки с насос- ными агрегатами можно ус- траивать с прямоточным или оборотным водоснабжением
Продолжение табл. 1
3
II. По способу транспорти-
рования продуктов раз-
мыва (пульпы)
1. Гидроустановки с самотечным транспорта- Необходимо, чтобы рос-
рованием пульпы сыпь находилась на доста-
2. Гидроустановки с принудительным транс- точной высоте над место-м,
поп тиров ан нем пульпы в зависимости от предназначенным для уклад-
пульпоподъемника подразделяются на еле- ки хвостов
дующие:
а) землесосные,
б) гидроэлеваторные,
в) гидровашгердные,
г) с понурными шлюзами
Кроме того, гидроустановки с принудительным
транспортированием делятся на два вида:
1), установки с классификацией продуктов
размыва;
2) установки без классификации продуктов Осуществляются при
размыва однородном мелком ма-
териале (не крупнее 16—
20 мм).
§ 2. Краткие исторические данные о гидромеханизации
До XIX в. на россыпях велись безнапорные гидравлические
работы. Например, известно применение безнапорного скорост-
ного водного потока для добычи золота из россыпей в Испании.
Таким же способом вели разработку оловоносных россыпей на
Южном Алтае. В 30-х годах прошлого века на Урале для раз-
мыва месниковатых песков пользовались быстролетящей стру-
ей. В 1853 г. энергия струи воды была успешно применена для
разработки золотоносных песков в Калифорнии. В 1884 г. был
осуществлен гидравлический смыв торфов под напором на
р. Негри в районе Ленских приисков. В 1890 г. там же была
пущена крупная по тому времени гидравлическая установка с
водозаборной канавой протяженностью 16 км.
К концу XIX в. применение гидромеханизации при добыче
золота получило широкое распространение. Отдельные гидра-
влические установки за границей стали разрабатывать и пере-
мещать до 2 мл*н. м3 грунта в год.
В дореволюционной России объем годовой разработки по-
роды всеми гидравлическими установками не превышал
500 тыс. м3. С 1928 г. в различных районах Сибири и Дальнего
Востока началось строительство новых гидроустановок, благо-
даря чему к 1932 г. добыча металла, производимая до револю-
ции этим способом, была значительно превзойдена. В настоя*
щее время в указанных районах работают отдельные гидро-
установки -с производительностью до 500 тыс. м3 грунта за
сезон.
С 1937 г. в СССР для разработки россыпей начинают ши*
роко внедрять гидроустановки с применением насосов и земле-
сосов.
За границей большое распространение гидравлический спо*
соб разработки россыпей с применением землесосов получил
на Малайе, где на 565 установках за год перерабатывается до
87 млн. м3 породы.
В СССР громадное развитие получила гидромеханизация
на гигантских стройках на Волге, Днепре, Дону, Оби и на
других реках. При строительстве судоходного канала
им. В. И. Ленина гидромеханизацией было выполнено 48 млн. м3
земляных работ.
7
ГЛАВА II
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ
§ 3. Гидромониторы, их расчет и ремонт
1. Гидромонитор с центральным болтом
Для создания плотной водяной струи н направления'ее в
забой служит гидромонитор — основной'механизм для произ-
водства работ гидравлическим способом.
Гидромонитор с центральным болтом Новосибирского за-
вода «Труд» с указанием его отдельных частей представлен на
рис. 1. У гидромонитора нижнее чугунное колено 1 укрепляется
к деревянным салазкам посредством боковых приливов и бол-
тов. Верхнее чугунное колено 2 опирается своей кожаной 5-мм
прокладкой 3 на фланец нижнего колена. Прокладка притяги-
вается к фланцу верхнего колена съемным кольцом 4 с болта--
ми. Нижнее и верхнее колена стягиваются центральным бол-
том 5. Во избежание течи под головку болта ставится кожаная
прокладка 6. Через шайбу гайка центрального болта упирает-
ся в шарикоподшипник 7. Шайба с кожаной прокладкой 8 при-
винчивается винтами к верхнему колену. Центральный болт
затягивается гайкой с небольшим ослаблением, а гайка закре-
пляется шплинтом. При такой конструкции верхнее колено мо-
жет поворачиваться на любой угол вокруг центрального болта.
Ствол гидромонитора 9 наглухо присоединяется к фасонным
отливкам, имеет коническую форму; он изготавливается из
тонкой листовой стали. Посредством шарового фланца ствол
соединяется с верхним коленом 2, оканчивающимся яблоком,
на которое с помощью конического чугунного раструба наде-
вается нижний конец ствола. Съемным фланцем 10 рдструб
укрепляется на верхнем колене. Через приливы фланца прохо-
дят два установочных болта 11. Съемный фланец и фланец
раструба стягиваются болтами, между фланцами проклады-
8
вается кожаная 5-мм прокладка 12. Верхний конец ствола мо-
жет опускаться и подниматься благодаря наличию шаровою
фланца. Ствол может вращаться вокруг оси (11) установоч-
ных болтов под углом 60—75°. На конце ствола гидромонито-
ра имеется нарезка, на которую навинчивается наконечник,
представляющий собой чугунную или стальную насадку 13.
Гидромониторы снабжаются насадками с различным диамет-
Рис. 1. Гидромонитор с центральным болтом
ром выходного отверстия, что необходимо для регулирования
расхода воды. Для предупреждения (вращения струи воды в
стволе и увеличения разбрызгивания ее при вылете верхнее
колено и ствол имеют ребра.
К стволу гидромонитора при помощи штыря укрепляется
деревянное водило 14. Для уравновешивания ствола гидромо-
нитора к водилу прикрепляется ящик с грузом.
Достоинства гидромонитора с центральным болтом:
1) относительная простота 'конструкции, что способствует
ускорению сборки и разборки при перестановках;
2) прочность и безопасность работы.
Недостатки этого гидромонитора:
1) значительные потери напора, достигающие 5—6 м вод.
ст. при расходе воды через гидромонитор, равном 180—
200 л/сек;
2) отсутствие необходимой плотности в местах соединения
подвижных частей;
3) недостаточная компактность вылетающей струи;
4) большой вес — 680—1 100 кг;
5) наличие затруднений при управлении струей.
Завод «Труд» выпускает гидромониторы трех типоразмеров
с различной пропускной способностью, причем меньшая мо-
дель гидромонитора не имеет центрального болта.
9
Таблица 2
Техническая характеристика гидромониторов завода «Труд»
Тип Диаметр отверстий, мм Размеры, м (рис. 1) Вес, кг
вход- ной трубы насадок длина А высота Б вылет В наи- боль- шей части общий
1 178 43,5; 51,0; 63,5; 76,0 23 0,415 0,3 91 346
2 228 51,0; 63,5; 76,0; 88,0; 102,0 2,8 0,4 0,48 106 470
3 304 76,0; 88,0; 102,0; 114,0; 127,0; 140,0 — — — 129 720
2. Гидромонитор ГМ-2
Более совершенным является гидромонитор ГМ-2 (рис. 2).
Он изготовляется из штампованных деталей, стального литья,
ковкого чугуна с входным отверстием диам. 150, 250 и 300 мм.
Гидромонитор ГМ-2 обладает следующими преимущест-
вами:
а) имеет штампованную кожаную прокладку, уплотняю-
щую стык под влиянием давления воды, что способствует пре-
кращению утечки воды из места соединения верхнего колена с
нижним; >б) в месте соединения ствола с верхний коленом сде-
лано уплотнение сальникового типа; в) увеличенный срок
службы благодаря вынесению опор для пальцев штырей из те-
ла шарового сочленения на специальные приливы в трубе;
г) кольца для шарикоподшипника изготовлены цельными, фла-
нец нижнего колена — съемный (свинчивающийся), в верхней
части нижнее колено имеет резьбу; д) стальные ребра-водоре-
зы прикреплены снаружи ствола; е) шар сделан полым со
вставленной внутрь трубой; ж) передвижение гидромонитора
производится на металлических салазках; з) вес его ниже по
сравнению с предыдущими конструкциями гидромониторов.
Недостатки гидромонитора ГМ-2: а) малый радиус колен
и недостаточная компактность струи; .6) управление гидромо-
нитором затруднено; в) вес сравнительно большой; г) соби-
рается и разбирается с затруднениями; д) потери напора зна-
чительные.
ю
Рис. 2. Гидр о,монитор ГМ-2:
1 — самоуплотняющаяся штампованная кожаная прокладка, 2 — кольца для шарикоподшипника, 3 — при-
ливы в трубе, 4 — уплотнение сальникового типа, 5 — труба, 6 — металлические салазки
Таблица 3
Основные размеры гидромониторов ГМ-2
Параметры гидромонитора Диаметр входного отверстия гидромонитора, мм
КО 200 250 300 (с дефлек- тором)
Диаметр насадок, мм Теоретический вес с одной насадкой без 30; 40; 50; 65; 75 50; 65; 75; 90; 100 50; 65; 75; 90; 100; НО 75; 90; 100; НО; 125; 140
салазок, кг Расстояние о<т фланца до оси вращения ко-- 124 194 293 512
лена, мм Расстояние от оси вра- щения ствола до оси 220 300 375 400
вращения колена, мм Расстояние от оси вра- щения ствола до оси входного отвер- 225 275 310 405
стия, мм 305 390 485 565
Длина ствола, мм 1450 1780 2300 2100
3. Гидромонитор ГМН-250
В горной промышленности применяются преимущественно
гидромониторы ГМН-250 (рис. 3) -с выходным отверстием диам.
250 мм, у которых ствол снимается вместе с шаровым шарни-
ром. Гидромониторы ГМН-250-имеют следующие особенности.
1. Радиусы закруглений (изгиба) Ri и R2 нижнего 1 и верх-
него 2 колен у них больше, чем диаметр сечений этих колен
Di и D2 (то есть R>D).
2. Оба колена изготовляются плавными, без расширений и
сужений.
3. Для изготовления гидромонитора сваркой используют тон-
кие штампованные листы (2—3 мм) с ребрами 3 у фланцев 4.
4. Гидромонитор можно быстро разбирать на две равные
по весу части без нарушения сальников 5, для чего применяет-
ся соединение 6 с направляющими коническими штырями.
5. В конструкции гидромонитора ГМН-250 ствол снимается
вместе с шаровым шарниром.
6. У насадки 7 входная цилиндрическая часть плавки пере-
ходит в коноидальную (конусообразную) поверхность, что спо-
собствует получению высоко^ коэффициента скорости и рас-
хода воды.
7. Диаметр горизонтального шарнира уменьшен, что способ-
ствует сокращению усилий, необходимых для поворота гидро-
монитора.
12
Рис. 3. Гидромонитор ГМН-250:
1 и 2 — нижнее и верхнее колена, 3 — ребро, 4 — фланец, 5 — сальник, 6 — соединение с направляющи-
ми коническими штырями, 7 — насадка, 8 — подкос, 9 — разъемная обойма, 10 — ребро, 11 — шаровая
поверхность (сфера) диам. 310 мм, 12 — кронштейн, 13 — кольцо для прижимания сальниковой набивки,
14 — рамка для пропуска бруса водила, 15 — струен а правеющие ребра, 16 — хомут Для закрепления
бруса водила, 17 — рукоятки для управления (гидромонитором, 18 — муфта-наконечник
К достоинствам гидромониторов конструкции ГМН-250
можно отнести лучшее качество струи, вылетающей из насад-
ки, меньшие потери напора в гидромониторе, облегченное
управление, более простую разборку, что облегчает перед-
вижку гидромонитора к забою, и относительно небольшой вес
(табл. 4).
. 4. Вес гидромониторов различных конструкций без салазок
с одной насадкой (кг)_________Таблица 4
Конструкции мониторов Размер входного диаметра, мм
150 175 200 225 2г0 300
Штампованные: ГМ-2. 114 177 - 258
ГМН Чугунные литые завода 75 — 125 — 175 280
«Труд»: с центральным болтом — — — 422 720
на шариках —, 335 —. 420 — 1200
ГМ-2 124 — 194 — 293 512
Для изготовления насадки гидромонитора ГМН-250 исполь-
зуют стальное литье; внутренняя поверхность стенки насадки
тщательно шлифуется.
5. Размеры насадок (рис. 4), мм Таблица 5
<*о L 11 1з Й! ! Вес, кг
51,0 395 70 230 50 103 7,6
63,5 380 70 200 65 103 7,8
76,5 360 65 175 75 но 7,8
89,0 345 70 140 90 105 7,4
102,0 320 73 102 100 ПО 7,2
Рис. 4. Насадка гидро-
монитора ГМН-250
14
6. Характеристика гидромониторов типа ГМН и их’ назначение
Таблица б
Гидромонитор Диаметр входного отвер- стия, мм Расчет- ное рабо- чее дав- ление, атм Комплект на- садок с диа- метром выход- ного отверстия, мм Водопроизво- дительность, л/сек Вес гид- ромони- тора с одной насадкой, кг Длина ствола без на- садки, мм Назначение
ГМН-‘50 150 15 26; 38; 51 50—100 75 1300 Для проходки ка- нав, зачистки пло- тика. вскрыши тор- фов на дражных по- лигонах и др.
ГМН-200 200 12 51; 63,5; 76,5; 89 и 102 70—150 125 1750 Для разработки рос- сыпей мощностью 2—4 м
ГМН-300 300 12 89; 100; 115; 125 и 140 150—450 280 2250 Используется на мощных гудроуста-
новках
7. Гидромонитор с дистанционным управлением
Рис. 5. Гидромонитор с дистанцион
ным управлением
На Аляске для разработки
вечномерзлых пород приме-
няется гидромонитор с дистан-
ционным управлением (рис. 5).
Вес его 160 кг, он может рабо-
тать при давлении до 20 ат.
Достоинства гидр омон ито -
ра: ,
а) возможность максималь-
но приблизить струю воды к
стенке забоя;
б) труд гидромониторгцика
значительно облегчается при
одновременном управлении не-
сколькими гидромонитор ами;
в) не требуется противове-
са для уравновешивания ство-
ла;
г) возможность изменять ско-
рость передвижения гидромо-
нитора при поворотах.
8. Приспособления гидромонитора
Дефлектор (отклонитель) — приспособление для об-
легчения управления гидромонитором (рис. 6). Дефлектор уста-
навливается между стволом и насадкой. Струя свободно прохо-
Рис. 6. Дефлектор:
1 — муфта с шаговой поверхностью, 2 — кольцо, 3, 5 — шпильки,
4 — фланец, 6 — ручка, 7 — раструб, 8 — прокладка
дит через ствол при расположении раструба 7 с насадкой деф-
лектора параллельно продольной оси ствола гидромонитора.
Выбрасываемая струя оказывает на ствол реактивное давле-
ние — в обратную сторону направления полета. При повороте
16
ручки 6 насадка устанавливается под некоторым углом к оси
ствола, в результате чего реакция будет направлена под углом
к этой оси, оказывая постоянное боковое давление на ствол по
направлению силы Р (рис. 7).
С увеличением поворота ручки 6 дефлектора сила бокового
давления увеличивается. Ко- ./?
нец гидромонитора можно Т /
поворачивать в нужном на- ___________ _ „
правлении с помощью руч-
ки 6 (рис. 6). 'я'7' *
Конструкция дефлектора,
приведенная на рис. 6,обыч-^
но работает При напорах ДО Рис. 7. Распределение давления в
10 ат; у такого дефлектора дефлекторе
насадка заменяется без съема самого дефлектора.
Известны два типа дефлекторов: Госкинса и Смит-Лаг-
ранж а.
Дефлектор Госкинса (рис. 8) закрепляется между стволом.
Рис. 8. Схема дефлекто-
ра Госкинса:
1 — отливка для навин-
чивания насадки, 2 —
муфта с шаровой по-
верхностью, 3 — штыри 4
4 — кольцо, поворачи-
вающееся вокруг муфты,
5 —- болт
и насадкой гидромонитора и приме-
няется при давлении не более 10 ат.
Схема дефлектора Смит-Лагранжа
приведена на рис. 9. Такого типа деф-
лектор закрепляется на конце насадки
и применяется при давлении более
10 ат.
Указанные дефлекторы получили
распространение в США, где применя-
ются гидромониторы весом до 1,5 т и
длиной 7—8 м.
Салазки служат для укрепления
на них гидромонитора. Они изготовля-
ются из 200-мм деревянных брусьев при
мелких и средних гидромониторах.
Большие гидромониторы укрепляются
на металлических салазках.
Гидромонитор во время работы ис-
пытывает реакцию струи, действующую
в противоположном направлении поле-
та струи. Реакция струи в мониторах
большой производительности может до-
стигать значительной величины, и для
восприятия ее усилий дополнительно укрепляют салазки мо-
нитора. *
Гидромонитор присоединяют к трубопроводу фланцевыми
или муфтовыми соединениями.
2
Справочник. Выпуск III
17
9. Определение потерь напора в гидромониторе, расхода воды
через насадку и усилий, необходимых для поворота гидромонитора.
Рис. 9. Схема дефлекто-
ра Смит-Лагранжа:
i — муфта, 2 — рычаг,
3 — кольцо для соеди-
нения дефлектора с на-
садкой
Полные потери напора в
гидромониторе определяются по
формуле
hn=KQ2,
где К — эмпирический коэффициент,
Q — расход воды через гидромо-
нитор, м3/сек.
Таблица 7
Значения коэффициентов К для гидромониторов марки Г М-2 и ГМН
Гидромо- нитор Положение ствола при испытании Значение коэффици- ента К
ГМ-2 \ 166
ГМН-150 1 330
ГМН-200 > Горизонтальное 95
ГМН-250 1 82
ГМН-300 ’ 9 26
ГМ-2 Ствол поднят вверх на 14°12' 183
ГМН-250 То же, на 10®53' 91,3
ГМ-2 Ствол опущен вниз на 5*25' 176,2
ГМН-250 То же, на 15° 100,4
На рис. 10 приведен сводный график потерь напора гидро-
монитора ГМН-250.
Расход воды через насадку определяется по
формуле:
Q = «> Н J/ 2g н0
или
_ Q
~ /2gHo5
где —коэффициент расхода (значения jab среднем 0,937—
0,931 для насадок хорошо отшлифованных и изготов-
ленных из дуралюмина; для чугунных отшлифован-
ных — 0,90—0,913);
W — площадь выходного сечения иаюадки, дм2;
18
Но — .полный или действительный напор при входе воды в
насадку;
g —ускорение силы тяжести (g=98,l дм/сек2).
Рис. 10. Сводный график потерь напора для гидромонитора
ГМН-250:
1—hn === f (Q) в гидромониторе ГМН-250 при горизонталь-
ном положении ствола, 2 — при подъеме ствола на 11®; 3 —
при опускании ствола на 15°
Для определения значений Q можно пользоваться номо-
граммой (рис. 11).
Пример пользования номограммой. Подо-
брать насадку, пропускающую при 6,5 ат 360 м3/час или
100 л/сек воды.
Находят по номограмме на шкалах Q и Н соответствующие
значения и соединяют их прямой линией. Точка пересечения
этой линии со шкалой d дает значение 61,8 мм.
По этой же номограмме можно определить расход, зная на-
пор у насадки и ее диаметр. Таким образом, если две известные
величины соединяются прямой линией, то пересечение этой ли-
нии с третьей шкалой даст значение искомой величины.
Дальность полета струи. В табл. 8 приведены
результаты испытаний насадки диам. 35 мм при различном
Давлении.
Если через х0 обозначить расстояние, на котором струя
остается компактной и достаточно полной, то, как можно ви-
деть из табл. 8, отношение —= к колеблется в пределах от
- лмакс
0,56 до 0,4.
2* 19
Таблица 3
Результаты испытаний насадки диам. 35 мм
Состояние струи Дальность полета струи (м) при напоре у ствола (м)
10 15 20 30 40 50 60 70
Хорошая струя Отдельные брыз- ги при безвет- 9.7 13,1 15,8 20,4 23,0 25,0 27,0 28,7
рии 17,4 26,6 34,2 47,0 55,0 62,0 67,0 72.0
180^
150~-
!40~
I3(h
I2(h
U04
!00-\
904
-^юоо
~±800
^воо
-500
-300
-240
-2D0
ЧбО
-140
-120
ЧОО
-80
-70
-60
-50
-40
?200
-(80
'(60
-(40
-120
ЧОО
90
-80
-70
-50
-
^-40
1
\-30
г23
-so
Рис. 11. Номограмма для расчета
диаметра насадок
Б. М. Шкувдин, оценивая струю с точки зрения ее пригод-
ности для эффективного размыва грунта, в самом первом приб-
лижении считает возможным принимать
х0 — О,3хмакс
20
Рис. 12. Схема расположения прибо-
ров для определения потерь напора в
гидромониторе ГМН-250
Действительным «а пором считается полный на-
пор в сечении 3—3 (рис. 12), под действием которого происхо-
дит истечение жидкости из насадки, то есть
v2
Но=Н3+-^-
или
HO = H1-1+V^— hn-Z,
где Н з — пьезометрический напор, определяемый манометром,
в .сечении 3—3 (рис. 12) при входе в насадку (м) при
горизонтальном положении ствола,
v32 «
О- — скоростной напор в том же сечении,
va—скорость течения воды в сечении 3—3, м/сек,
Н1_1 —пьезометрический напор в сечении 1—1,
Vi — скорость течения в сечении 1—1, м/сек,
hn—потери напора, м,
Z «— расстояние от центра насадки до центра сечения 1—1.
Б. Э. Фридман рекомендует для определения усилия, необ-
ходимого для поворота гидромонитора в вертикальной или го-
ризонтальной плоскостях, зацепить крюк динамометра за
гвоздь, вбитый в торец конца водила у противовеса, что дает
плечо силы вращения в горизонтальной плоскости, равное 2 м,
а в вертикальной — 2,4 м.
Для поворота гидромонитора ГМН-250 в горизонтальной
плоскости (при напоре у входа в гидромонитор, равном 50 .м
вод. ст.), необходимо усилие, равное 3 кг, а в вертикальной —
5 кг. То же усилие для гидромонитора ГМ-2 составляет соот-
ветственно 8 и 18 кг.
Проф. С. М. Шорохов при расчете гидромонито-
ра определяет следующие величины: 1) потери на вредные
сопротивления; 2) скорость истечения струи; 3) диаметр на-
садки.
21
Суммарные потери для гидромонитора завода
«Труд» (см. табл. 2, тип 2) можно определять по формуле:
h = 86,72 Q2,
где Q — расход воды, л/сек.
Для этого типа гидромонитора при расходе воды 250 л/сек
потери достигают 5,5 м напора.
Для определения скорости истечения воды из.
насадки пользуются формулой
v=cp j/2g Н, м/сек,
где.Н—действительный напор (напор у насадки), м,
g— ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2,
<Р— коэффициент скорости, принимаемый равным в пре-
делах 0,94—0,97.
Расход воды (табл. 9) определяется по формуле:
где р— коэффициент сужения струи, принимаемый 0,96—0,98,.
d—диаметр выходного отверстия насадки, мм,
v— действительная скорость истечения, м/сек.
Решив это уравнение относительно диаметра насадки, по-
лучим:
г тер. V F [1 V
Таблица 9
Расход воды в зависимости от диаметра насадки, м3/час
Диаметр насадки, мм Напор у насадки, м вод. ст.
20 40 60 80 100 120 140 160
51 154 189 232 267 300 328 354 380
76 297 420 515 595 665 729 789 850
102 535 755 925 1070 1200 1310 1420 1520
127 875 1170 1430 1650 1850 2030 2190 2340
152 1180 1680 2060 2370 2660 2910 3140 3370
22
10. Расчет устойчивости гидромонитора в работе
Центробежные силы Ki и К2, возникающие в нижнем и
верхнем коленах гидромонитора, можно определить по форму-
лам:
ir Q’ vi2
и
TZ _ Q2 v21 2 3
2“ g Г3 ’
где Qi и Q.— вес воды соответственно в нижнем и верхнем ко*
ленах гидромонитора, кг,
Vi и v2—скорость воды соответственно в нижнем и верх-
нем коленах, м/сек,
Г1 и г2— радиусы соответственно нижнего и верхнего колен,
g —ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2.
При установке гидромонитора на салазках условия устойчи-
вости его выявятся из следующих уравнений равновесия
(рис. 13).
Рис. 13. Схема к расчету
устойчивости гидромонитора
1) уравнения .моментов:
Аа = К2 XK2+RXR-Kt XKl-Q-J-,
К2ХК + R XR — KiXR Q.
a =--------------------- — -к-;
a 2
2) уравнение проекций на горизонтальную ось
В = К, COSa„ 4-R cosaD —К, cosa„ ;
3) уравнение 'Проекций на вертикальную ось
С = К2 cosa'Kj+ R COsa'R — Ki cosa'^—Q,
где Q—собственный вес гидромонитора с салазками и
водой,
Х^, Хк и Хц — плечи сил Кь Кз и R,
23
аК ' аК и aR —Углы сил Ki, Кг и R с горизонтальной осью,
а'к ? и a'R —углы сил с вертикальной осью.
Для восприятия реакций А и В приходится забивать свайки
и раму гидромонитора 'связывать с ними скобами.
При работе сверху вниз реакция С может достигнуть боль-
шой величины.
11. Ремонт гидромониторов
Текущий ремонт гидромонитора производится вс время его
передвижки.
Средний ремонт включает следующие работы:
а) разборку; б) очистку и смазку деталей; в) смену ман-
жет; г) замену испорченных шариков; д) замену кольца ша-
рикоподшипника; е) сборку гидромонитора.
При капитальном ремонте гидромонитора, осуществляемом
в мастерской, выполняются следующие работы: а) полная его
разборка; б) смена кольца шарикоподшипника; в) проточка и
оголовка шара; г) шлифовка насадок; д) смена шариков; е) ис-
правление поврежденных деталей; ж) смазка деталей; з) сбор-
ка гидромонитора; »и) доставка его в забой и установка.
Кандидат технических наук Г. П. Никонов рекомендует сле-
дующую периодичность ремонтов гидромониторов.
Показатель Вид ремонта
при чистой воде при обороти, воде
теку- щий сред- ний капи- таль- ный теку- щий । сред- ний капи- таль- ный
Количество ремонтов за год (при 2520 рабочих часах) 1 0,5 0,5 2 0,5 0,5
§ 4. Центробежные насосы и насосные станции
1. Основные понятия
В гидромеханизации для получения напорной воды приме-
няют центробежные насосы.
Основные части центробежного насоса (рис. 14): рабочее
колесо 1 с лопатками, помещенное на валу 2 внутри кожу-
ха 3. В кожух поступает жидкость и вытекает через патрубок
4 в нагнетательный трубопровод 5, благодаря чему в цент-
ральной части насоса создается разрежение. Под давлением
наружной атмосферы по всасывающему трубопроводу 6 об-
разуется ток жидкости, направленный к центру насоса.
Действие центробежного насоса состоит в следующем: кор-
24
силы.
Рис. 14. Схема центро-
бежного насоса
iiyc насоса и всасывающая труба наполняются водой, а рабо-
чее колесо с лопатками быстро вращается по направлению
стрелки; вода, заполняющая корпус, также будет вращаться,
и в ней будут развиваться центробежш
Под влиянием этих сил каждая ча-
стица воды будет стремиться удалить-
ся от центра вращения рабочего коле-
са к наружной части колеса и корпуса,
где благодаря этому создается повы-
шенное давление (выше атмосферного),
и вода будет выталкиваться из корпуса
через напорный патрубок в трубопро-
вод. В результате этого в центре корпу-
са насоса образуется разреженное про-
странство, которое непрерывно запол-
няется водой через всасывающую тру-
бу, так как на горизонт воды в месте
водозабора действует атмосферное дав-
ление. Таким образом, под напором
происходит непрерывная подача воды
из всасывающей трубы через насос в
напорный трубопровод.
Перед пуском насос заполняется водой при помощи спе-
циального заливочного насоса, для чего в нижней части вса-
сывающей трубы устанавливается приемный клапан, или по-
средством удаления из корпуса насоса воздуха вакуум-насо-
сом, благодаря чему вода поднимается по всасывающей трубе
в корпус.
2. Технические показатели центробежных насосов
Производительность насоса — объем воды,
подаваемый насосом в единицу времени, л/сек или м3/чае.
Напор насоса, — гидравлическое давление, создавае-
мое насосом, которое измеряется метрами водяного столба
или техническими атмосферами.
Манометрический или полный напор на-
соса определяется по формуле
HM = M + V+^=^-, м,
где М — показание манометра, отнесенное к оси насоса, м,
V — показание вакуумметра, отнесенное к оси насоса, м,
VM — скорость жидкости в месте присоединения маномет-
ра, м/сек,
25
Vv — скорость жидкости в месте присоединения вакуум-
метра, м/сек,
g— ускорение силы тяжести, равное 9,8 м/сек2,
VMa—vvs
а --------скоростной напор,
где V—скорость жидкости, выраженная в м/сек, равная
производительности насоса (м3/сек), деленной на
площадь поперечного сечения трубопровода (м2).
Мощность, потребляемгая насосом, определяется по
формуле-
N =
Q нм 7
75 1 ’
Л.
С.,
где Q —производительность насоса, м3/сек,
Нм— полный его напор, м,
7—удельный вес жидкости, кг/м3 (для воды при тем-
пературе 20° 7 =1 000 кг/м3),
т]—коэффициент полезного действия насоса, достигаю-
щий в современных центробежных насосах при оп-
тимальном режиме (наибольшее значение в одной
точке) величины 0,6 для самых малых насосов и
0,92 и выше — для крупных.
Число оборотов (паспортное или расчетное) рабо-
чего колеса насоса определяют производительность
и напор. Насос может работать и с отличным от расчетного
числом оборотов, при этом все основные элементы характери-
стики насоса изменяются. Новые величины этих элементов
при числе оборотов п2 можно определить по следующим фор-
мулам:
расход насоса
Qa = Q1
напор насоса
Н2 = Н<-^)’ ’
\ П1 /
потребная мощность на валу насоса
\ П1 /
где Hi— первоначальное число оборотов,
п2— новое, измененное число оборотов,
Qi—-расход насоса при числе оборотов П1,
Нх— напор насоса при числе оборотов ш,
Ni—потребная мощность на валу насоса при числе обо-
ротов П1/
26
После поверочного расчета деталей насоса на прочность
допускается изменение паспортного числа оборотов в сторо-
ну увеличения.
Высота всасывания выражается в метрах столба
воды.
Различают высоту всасывания: 1) геометрическую, равную
расстоянию по вертикали от горизонта воды в водозаборе до
оси насоса; 2) приведенную геометрическую, равную геомет-
рической, плюс потери напора во всасывающем трубопроводе
до входа в насос; 3) вакуумметрическую (показание вакуум-
метра, отнесенное к оси насоса), которая превосходит приве-
денную геометрическую на величину скоростного напора в»
месте присоединения вакуумметра,
НВак = Ьв + Е hn+^,
где hB— расстояние по вертикали от горизонта воды в водо-
заборе до места присоединения к насосу вакуум-
метра, м,
£ lin—сумма потерь напора во всасывающем трубопрово-
де, м,
Vv—скорость в месте присоединения вакуумметра к на-
сосу, м/сек.
Высоту всасывания рекомендуется назначать меньше га-
рантируемой заводом вакуумметрической высоты всасывания
(Нд™) на 0,5—1,5 м, что необходимо на случай возможных
колебаний производительности при работе насоса.
Для определения высоты всасывания и напора, развивае-
мого насосом (м вод. ст.) при работе на пульпе (например
для землесосов), применяются приведенные выше формулы
со следующими поправками:
для напора
Нм (м вод. ст.) = Нм (м ст. жидк.) -X
IB
для высоты всасывания
Нвак (м вод- ст.; = Нвак (м ст. жидк.)-К
(В
где Нм (м вод. ст.) —напор в метрах водяного столба;
Нм (м ст. жидк.) —напор в метрах столба перекачивае-
мой жидкости;
Нвя» (м вод. ст.) —высота всасывания в метрах водя-
ного столба;
Нвак (м ст. жидк.) —высота всасывания в метрах, пере-
качиваемой жидкости;
чт
7ж—удельный вес жидкости;
7В —удельный вес воды (при 20°7в=1).
Высота всасывания Н™" соответствует определенной про-
изводительности насоса Qi и определенному числу оборотов
Hi в ’минуту.
Если насос работает с числом оборотов, отличным от но-
минального, то высота всасывания может быть приближенно
определена по формуле:
н“кп =10—(10-тН^) м.
При изменении диаметра рабочего колеса расход, напор и
мощность насоса при постоянном числе оборотов будут из-
меняться. Новые значения этих элементов характеристики
насосов могут быть точно определены опытным путем при ис-
пытании насосов.
Примерно эти величины можно определить из следующих
соотношений:
Q!=Q.(^y,
н2 = н,(^,
N2 = <:r,
где Dj — диаметр рабочего колеса с известной характеристи-
кой,
D2 — диаметр рабочего колеса, при котором определяют-
ся параметры.
Для насосов, используемых в гидромеханизации (8 НДВ,
12НДС, 14НДС и др.), принимаются а= 1, b = 2.
При уменьшении диаметра колеса насоса 8НДВ с 525 мм
до 470 мм производительность насоса при одном и том же
количестве оборотов колеса (1450 об/мин) останется без из-
менений, а напор уменьшится с 89 до 68 м вод. ст., то есть
/470у___68
V25/ ~ 89 ’
Допускаемая высота всасывания при постоянном числе
оборотов зависит только от производительности насоса и от
изменения диаметра колеса (при обрезке его) не меняется.
Насосы типа НД. При разработке россыпей наиболь-
шее распространение получили насосы 6НДВ и 8НДВ (Н—
28
насос, Д—двусторонний, В—высоконапорный, цифровой ин-
декс — диаметр напорного патрубка насоса в дюймах).
Основные детали насоса 6НДВ приведены на рис. 15. На-
Рис. 15. Разрез насоса 6НДВ:
1 — корпус, 2 — рабочее колесо, 3 — вал, 4 — шариковые опоры, 5 —
корпусы подшипников, 6 — уплотнительные кольца, 7 и 8 — сальники,
9 — трубки для подвода напорной воды из корпуса насоса, 10 — упру-
гая муфта для непосредственного соединения с двигателем
правление вращения вала насоса — против часовой стрелки
(со стороны муфты).
Для облегчения эксплуатации и ремонта насоса на корпу-
се его имеется разъем по диаметру.
Центробежные насосы НДС (Н—насос, Д—двусторонний,
С—средненапорный) применяются для водоснабжения при
гидромеханизации. Детали насоса 12НДС приведены на
рис. 16.
Данные о габаритах насосов типа НД, применяемых для
водоснабжения при гидромеханизации, приведены в табл. 10.
Заводские графические характеристики некоторых насосов
приведены на ,рис. 17.
29
Рис. 16. Разрез н-асоса 12НДС:
1 — корпус, 2 — рабочее колесо, 3 — уплотняющие кольца, 4 — защит-
ные втулки, 5 — корпусы подшипников, 6 — крышки сальников, 7 — вал,
8 — упругая муфта
А то 200 300 400 500 600
Рис. 17. Характеристики насо-
сов при работе на воде:
а — марки 8НДВ (диаметр
нормального колеса 525 мм);
б — марки 12НДС (диаметр
нормального колеса 460 мм);
в — марки 14НДС (диаметр
нормального колеса 540 мм).
в^/сек
30
3. Определение рабочей точки центробежного насоса
и характеристика трубопровода
Рис. 18. Характеристика
трубопровода
Определение рабочей точки насоса, подающего жидкость в
данный трубопровод, производится графическим способом
путем сопоставления характеристики насоса и трубопровода.
Полный преодолеваемый насосом напор Н (рис.
из статической высоты подачи, то
есть разности отметок уровня нагне-
тания и всасывания Нст, и динами-
ческой высоты подачи (сопротивле-
ние в трубопроводе hT), которая за-
висит от количества перекачиваемой
в трубопроводе воды.
Для получения характеристики
трубопровода (параболической кри-
вой) необходимо построить в прямо-
угольных координатах линию стати-
ческого давления и в каждой точке
18) состоит
этой линии добавить по вертикали отрезки, равные потерям на-
пора в трубопроводе при подаче соответствующего количества
воды. Максимальный расход данного насоса при нагнетании
воды в данный трубопровод определяет точка В пересечения
кривой Q—Н с характеристикой трубопровода.
Для увеличения количества подаваемой жидкости реко-
мендуется:
1) насосы соединять параллельно; 2) увеличивать диа-
метр рабочего колеса; 3) увеличивать число оборотов.
Для повышения напора необходимо:
1) применять многоступенчатые центробежные насосы, у
которых на одном валу находится несколько рабочих колес,
соединенных параллельно; 2) производить последовательное
соединение отдельных одноступенчатых насосов; 3) увеличи-
вать число оборотов и диаметр рабочего колеса.
В условиях гидромеханизации чаще применяется последо-
вательная работа двух насосов, из которых первый имеет тру-
бу с забором воды непосредственно из источника водоонабже-
31
Характеристика насосов типа НД
Таблица 10
Марка насоса Производитель- ность-подача Q Полный напор Н, м Число об/мин, п Мощность N, квт К. п. д. насоса у, % Допустимая ва- куумметрическая высота всасыва- т тДОП нияН , м вод. ст. вак’ Диаметр рабоче- го колеса, мм Вес, кг
о ео аг го" S л|сек на валу насоса двигателя (рекомен- дуемая)
6НДС 300 84 70 2950 73,6 100 80 4,0 242 280
1260 350 • 64 1450 250 270 88 3,6 460
12НДС 1260 350 44 1450 180 190 83 3,6 400 1400
900 250 70 1450 206 225 83 5,0 460
650 180 30 960 63,4 75 84 6,0 460
14НДС 1260 350 37 960 147 160 87 5,0 540 1800
1080 300 40 960 129 150 89 5,0 540
18НДС 2700 750 58 960 470 520 91 1,3 700 3300
18НДС 1980 550 34,5 730 200,8 225 91 4,8 700
20НДС 3420 950 71,0 960 725 800 91 1,25 765 4300
20НДС 2700 750 39.0 730 327 340 91 4,75 765
5НДС 216 60 34 1450 28,0 40 72 5,8 350 270
6НДС 360 100 46 1450 60,75 75 75 4,0 405 300
300 84 44 1450 47,9 55 76 5,2 380
8НДС 720 200 89 1450 216 240 81 1,4 525 950
540 150 94 1450 178 195 78 4,0 525
500 140 39 960 66 75 81 5,5 525
500 140 28 960 48 55 79 5,5 470
10НМКХ2 1000 280 182 1450 477 650 85 2,0 590
900 250 150 1450 442 500 85 2,5 545 234Q
пия, а к всасывающему патрубку второго насоса присоеди-
няют нагнетательный трубопровод первого насоса.
На графике (рис. 19) кривая 1 является характеристикой
(Н—Q) первого и вто-
рого насосов. Геомет-
рическая разность от-
меток оси второго на-
соса и уровня воды в
месте водозабора пер-
вого насоса равна hi.
Полные потери напо-
ра водовода между
насосами определяются
кривой 2 (hi+’hj), где
Рис. 19. График нахождения рабочей точ-
ки при последовательной работе двух
насосов
Ьп —потери напора в
трубопроводе и прочие
потери напора, связан-
ные с сопротивлением
при движении воды.
Для получения результирующей кривой 3, показывающей
зависимость Н—Q при входе воды во второй насос, нужно из
значений ординат кривой 1 вычесть значения ординат кри-
вой 2 (для одних и тех же расходов Q).
Суммарная-характеристика двух насосов (на рис. 19) —кри-
вая 4 будет получена при складывании ординат кривых 1 и 3.
Пересечение кривой 4 с кривой 5, характеризующей трубопро-
вод (за вторым насосом), определит рабочую точку системы
Ki и соответствующий напор непосредственно за вторым насо-
сом Hi и производительность насосов Qi. Рабочие точки каждо-
го насоса в отдельности определяются путем проведения через
точку Ki вертикальной линии до пересечения с кривой 1 в точке
Кг. Эта точка показывает, что для правильной работы последо-
вательно включенных насосов необходимо, чтобы оба насоса
при напоре Н2 обеспечивали производительность Q2. Суммар-
ный напор Hi за вторым насосом, соответствующий точке Кь
будет равен
H1 = 2H2-(h1 + h2).
Напор в трубопроводе непосредственно перед вторым на-
сосом — Н4. С увеличением hi hn напор Н4 будет уменьшать-
ся и может достигнуть отрицательного значения — в трубопро-
воде образуется вакуум, а работа гидромонитора окажется не-
возможной. Правильная работа насосов будет обеспечена при
напоре Н4 не ниже 8—10 м вод. ст.
Значение Н4 можно повысить, дросселируя задвижкой у
второго насоса, и тем самым сделать работу установки устой-
3 Справочник. Выпуск III 33<
чивой, но регулирование задвижкой связано с дополнительным
расходом энергии.
4. Вспомогательное оборудование для насосных станций
Вспомогательное оборудование применяется для а) запуска
насоса; б) управления всасом; в) переключения и регулирова-
ния струи и г) контрольных измерений.
Перед пуском центробежного насоса всасывающую трубу и
корпус его заполняют водой, что достигает-
ся одним из следующих способов:
Ж1) всасывающая труба снабжается при-
емным клапаном (рис. 20);
2) вакуум-насосом выкачивается воздух
из всасывающей трубы и корпуса насоса;
3) на всасывающей линии устанавли-
вается задвижка, а насос устанавливается
( таким образом, чтобы минимальный уровень
воды в источнике водоснабжения был вы-
Рис. 20. Разрез ше верхней точки его корпуса.
приемного клапана Недостатки клапанов: выход их из
строя при засасывании загрязненной воды,
а также значительные сопротивления, оказываемые ими дви-
жению воды.
В зимнее время приемный клапан должен работать с при-
способлением для спуска воды.
Таблица 11
Основные размеры приемных клапанов и потери напора в них
1 6 s 6 «-Г А о £ м £ § я я 5 3 X и | 3 ' £ s S 2 S § «- a н ч- w я о s <-> о и 5 О S со О i) о Q- Я Н 5 G Ьй о g s s § § § * 3 И £ « 8 2 & Ч О Ч 5 £ О s О О О о CU S s о дз о « CQ з СЗ _О_ О „3 >> С ч X Chq О «=Х «=Х CU ч С CQ и
125 180 300 1,40 17 0,90 30
150 205 375 1,88 33 1,65 58
150 205 375 2,84 50 3,65 58
200 305 455 1,60 50 1,00 86
200 305 455 2,11 66 1,80 86
200 305 455 2,66 83 2,90 86
250 375 500 1,35 66 0,65 135
250 375 500 1,70 83 1,00 135
.250 375 500 2,05 100 1,50 135
При диаметре всасываю щего трубопровода выше 2С )0 мм
если насос предназначен для перекачки загрязненных жидко-
стей, отсасывание воздуха из его корпуса и всасывающего тру-
бопровода рекомендуется производить вакуум-насосом или
эж ектор ом -пи дроэл ев атор ом.
34
Для отсоса воздуха из центробежных насосов используются
вакуумные насосы типа КВН (рис. 21).
Вакуум-насос работает, 'когда через него непрерывно цирку-
лирует вода, для чего к отсасывающей линии подводится трубо
Рис. 21. Вакуум-насос типа КВН
I — вал, 2 — крыльчатка-диск, 3 — крышка, 4 — корпус, 5 и 6 — тру-
бы, 7 — резервуар, 8 — вентиль у бачка, а — водяное кольцо, б —
серповидное пространство, в — серповидный вырез
провод с водой от специального бачка или водопровода. Рас^
ход циркуляционной воды — 250—300 л/час. Отработанная во*
да вместе с воздухом выбрасывается в бачок или в канализа-
цию. Для того чтобы избежать износа торцов диска, имеющего
зазор 0,1 мм, вода должна быть чистой. С увеличением зазора
производительность насоса быстро падает.
Для удаления воздуха из корпуса насоса или землесоса слу-
жит эжектор— водоструйный вакуум-насос (рис. 22), который
при давлении на насадке в 4—5 атм может зарядить землесос
с исправной 1всасывающей линией в течение 1,5—2 мин.
Контроль за работой насосов осуществляется при помощи
ртутных и пружинных манометров и вакуумметров. Первые
3*
35
Таблица 12
Характеристика вакуум-насосов
Тип вакуум- насоса Габариты насоса, мм Размеры крыльчатки- диска (шири- на и диам.), мм Производи- тельность, л/мин воздуха Вакуум, м вод; ст. Вес насоса, ^кг
длина (рис. 21) раз- мер б ширина высота
330 6,00
КВН-4 385 240 278 25X180 240 7,07 38
120 8.16
0 8,85
636 6.00
КВН-8 410 240 278 50X180 480 7,07 42
240 8,16
0 8,85
служат для «измерения давления жидкости, заключенной в
замкнутом пространстве, вторые — для измерения давления
Рис. 22. Разрез эжектора:
1 — диффузор, 2 — всасывающее колено, 3 — насадка, 4 — ’Патрубок
меньше одной атмосферы. В гидромеханизации обычно приме-
няют пружинные манометры и вакуумметры.
Для измерения производительности насоса рекомендуется
пользоваться водомером типа Вентури (рис. 23), представляю-
щим собой трубу, пропускающую весь измеряемый поток. Если
* Для вакуум-насоса требуется электродвигатель переменного тока
220/380 в с числом оборотов п — 1450 в минуту и мощностью для КВН-8,
равной 2,2 квт и для КВН-4 —1,50 квт. Насосы типа КВН выпускаются
1) с муфтой для непосредственного соединения с двигателем; 2) со шки-
вом для ременного привода.
36
Рис. 23. Схема водомера типа Вентури:
ВС — равномерно суживающийся участок, CD — горловина, DE —
диффузор водомера, d — диаметр трубы
ось трубы горизонтальна, то скорость ® трубе (сечение В)
равна:
где Pi —давление в трубе (сечение В);
Р2— давление в горловине (сечение Д);
С —коэффициент, зависящий от величины диаметра тру-
бы, ее шероховатости и скорости потока (практиче-
ски С определяется тарировкой водомера);
Fi —площадь сечения трубы;
F2 — площадь сечения горловины.
ГТ F1
Для данного водомера—рЛ—величина постоянная, поэтому
также постоянная величина.
Следовательно, расход через водомер выразится в виде
Q = v . F = CKFj •
г» Р1 — Ро К 1_ Л
Выражение или hi — h2= A h — разность напоров
У входа в водомер и в горловине, которая измеряется диффе-
ренциальным манометром.
37
По правилам, существующим в СССР, расход воды должен
измеряться дроссельной диафрагмой (рис. 24).
Рис. 24. Разрез дроссельной диафрагмы.
1 и 2 — точки для отбора давления, d — диаметр отверстия,
D — диаметр трубопровода
Расход воды, протекающий через диафрагму, определяется
по формуле:
Q=0,01252 . 106 аЕ Kt d2 '|/у> ,
где а — коэффициент расхода,
К—попра^чный множитель, учитывающий расширение
вещества, протекающего через прибор, при снижении
давления,
d — диаметр отверстия прибора, измеренный при 20°, м.
Kt — поправочный (множитель, учитывающий тепловое
расширение прибора,
ДР —перепад давления в приборе, кг/м2,
7 —вес единицы объема протекающего вещества.
При измерении перепада давления жидкостным дифферен-
циальным манометром (рис. 25) в последнюю формулу вместо
величины ДР рекомендуется подставить значение перепада
давления, выраженного формулой
АР = h (Тп-Ъ),
где h — высота перепада рабочей жидкости в дифференциаль-
ном манометре, м,
7п — 'вес единицы объема рабочей жидкости в дифферен-
циальном манометре, кг/м3,
7] —вес единицы объема вещества, находящегося в диф-
ференциальном манометре над рабочей жидкостью,.
кг/м3.
38
Рис. 25. Дифференциаль-
ный манометр:
1 — стеклянные трубки,
2 — запорные вентили,
3 — продувные вентили,
4 — штуцеры для под-
ключения соединитель-
ных линий, 5 — промыв-
ные трубочки, б — за-
крепительный винт шка-
лы, 7 — пробка для вы-
пуска ртути, 8 — штуцер
для манометра
Для воды Е= 1; Kt —для воды с t < 20° также равен 1.
Значение а зависит от соотношения—они приводятся в
табл. 13.
1' аблица 13
Значения коэффициентов расхода диафрагм
d D а d D а d D а
0,20 0,598 0,45 0,616 0,70 0,692
0,25 0,599 0,50 0,624 0,75 0,723
0,30 0,601 0,55 0,635 0,80 0,764
0,35 0,605 0,60 0,649 0,85 0,822
0,40 0,609 0,65 0,668 — —
Значения d и-g-выбирают такими, чтобы при измерении вы-
соты перепада h, показание ртутного столба в 2—3 мм не сос-
тавляло более 1—2% фактически пропускаемого расхода через
диафрагму.
При измерении перепада давления ртутным жидкостным
дифференциальным манометром формула для определения рас-
хода -воды примет вид: ________
Q = 0,01252 . 106а d2]/h (7n^7l-) , м3/час,
г 7i
где h — высота перепада рабочей жидкости в дифференциаль-
ном манометре, м.
39
Для проверки скорости, развиваемой рабочим колесом на-
соса, применяют приборы — тахометры.
5. Насосные станции
Для подачи воды на 'Гидравлические установки на приисках
строят насосные станции, которые оборудуются центробежны-
ми насосами, пригодными к работе на мутной воде, имеющими
высокий к. п. д. и удобными в ремонте.
На Урале на гидравлических установках широко применя-
ются насосы типа НДВ. При необходимости получения высо-
кого напора применяют многоступенчатые насосы.
Схема насосной станции с двумя последовательно соединен-
ными насосами 8НДВ приведена на рис. 26. Вода к зумпфу
Рис. 26. Насосная станция
подводится из ручья по канаве шириной не менее 0,8 м и глу-
биной, которая достаточна для пропуска нужного количества
воды при самом низком уровне воды в ручье. Плавающий в ка-
наве сор задерживается сетками.
Напорный трубопровод, находящийся в пределах здания
станции, снабжается задвижкой и обратным клапаном. Расход
электроэнергии, затрачиваемой насосной станцией на водопо-
дачу, зависит главным образом от высоты подъема воды и от .
действительного напора у насадки.
§ 5. Землесосы
1. Характеристика и технические данные землесосов
Землесос — машина, предназначенная для перекачки пес-
ков из разреза на промывочный прибор (рис. 27). Кроме того,
землесос может быть использован для подачи хвостов в отвалы.
Землесос по принципу своей работы и по конструкции яв-
40
Таблица 14
Расход электроэнергии гидравлическими установками на Урале
(по С. М. Шорохову)
Способ вскрытия Количе- ство мо- ниторов Марка и количество насосов Прочие данные Расход электро- энергии на смыв 1 м3 породы,КВТЧ
Канавой 1 ЛМА 6X2 — 270 м3/ча<с — 12
Канавой 1 Улавливание ме-
талла в канаве 8,4
Канавой 2 Три последовательно соединенных насоса 8НДВ 13,5
Котлованом Два последовательно
соединенных насоса 8НДВ, один землесос 9,8
Канавой 3
(2 рабо- Два последовательно
чих и 1 соединенных насоса
хвостовой) 8НДВ — 8,1
Канавой — Двухдисковый 200-мм
насос Улавливание 5,0
металла в
канаве; поро-
ды промыви-
стые.
ляется центробежным насосом, приспособленным для перекач-
ки пульпы с камнями и пр. Землесос с электромотором уста-
Рис. 27. Схема
установки землесоса
на1вливают на металлической раме с деревянными салазками,
на которых его передвигают по мере подвигания забоя (обычно
на расстояние 15—25 м) ручной лебедкой или трактором. Са-
41
to
Рис. 28. Землесос 8-НЗ (насос земляной с диаметром входного отверстия 8X25 мм)':
1 — корпус, 2 — передняя крышка всасывающей стороны, 3 — всасывающий патрубок конической формы
с диаметром входного отверстия у передней крышки 200 мм, 4 — задняя крышка, присоединяемая болта-
ми к корпусу, 5 — напорный патрубок, 6 — рабочее колесо, 7 — бронедиск со всасывающей стороны, 8 —
бронедиск с напорной стороны, 9 — регулировочные болты, 10 — стальной вал, 11 — крышка сальника, 12 —
сальниковая набивка, 13 — кольцо сальника, 14 и 15—опорные подшипники, 16 — вакуумметр, 17 — мано-
метр, 18 — трубка для подачи чистой воды с напором на 5—7 м большим, чем напор, развиваемый землесо-
сом, 19 — отверстие для отсасывания воздуха гидроэлеватооом-эжектором, 20 и 21 —полумуфты, 22 — вал дви-
гателя, 23 — люк для осмотра состояния рабочего колеса и извлечения камней, застрявших между лопатка-
ми, 24 — болты, 25 — опорная чугунная станина, 26 — шариковая пята, 27 — водяная рубашка, 28 —
фланец для крепления колеса
Таблица 15
Технические данные о землесосах*
Марка землесоса Диаметр отвер- стия, мм Производи- тельность по воде, л/сек Полный напор, м вод. ст. Число оборо- тов рабочего колеса в ми- нуту Мощность двигателя (тре- буемая), квт Наибольший размер про- пускаемого камня, мм К. п. д., % Вес, т Габариты, мм Диаметр ра- бочего коле- са, мм
всасы- вающего нагне- татель- ного длина ширина высота
8-НЗ 250 200 292 43 9ф 280 120 55 2,20 2355 1200 1200 610
8-НЗ 250 200 222 25 730 НО 120 60 2,20 2355 1200 1200 610
8-НЗ* ** 250 200 НО 15 550 36 120 55 2,20 2355 1200 1200 610
ЗГМ-1 300 300 334 43 730 280 170—180 68 2,80 2060 1515 1330 700
ЗГМ-2*** 300 300 390 43 585 260 150—160 74 3,37 2060 1425 1565 850
ЗГМ-2 300 300 390 58 730 260 150—160 74 3,37 2060 1425 1565 780
* Допустимая вакуумметрнческая высота всасывания для приведенных в таблице землесосов находится в пределах 4—4,5 м.
** Землесос типа 8-НЗ иногда работает с трехлопастным рабочим колесом. В этом случае производительность землесоса составляет 900
м3/час, развиваемый напор — 32 м, требуемая мощность при n=730o6/MHfl—160 квт. Наибольший размер камня, пропускаемого рабочим
колесом,составляет НО—120 мм.
♦♦♦ Землесос ЗГМ-2 с обрезным колесом применяется при повышенном числе оборотов (п=73О об/мин J.
лазки с землесосом устанавливают на плотике по' уровню, воз-
можно ближе к зумпфу, так как землесосы плохо засасывают
на высоту больше 3 м.
В золотодобывающей промышленности землесосами начали
пользоваться на Урале с 1937 г.
При разработке россыпей наибольшее распространение по-
лучили землесосы марки 8-НЗ, ЗГМ-1 и ЗГМ-2. Основные части
землесоса 8-НЗ приведены на рис. 28. Корпус 1, рабочее колесо
6, бронедиски 7 и 8 и всасывающий патрубок 3 изготовляются
из высококачественной стали или предохраняются броней
Для повышения напора и производительности землесоса
8-НЗ колеса его стали изготовлять с тремя лопастями.
Землесосы ЗГМ-1 и ЗГМ-2 в основном состоят из тех же
частей, что и землесосы 8-НЗ. Рабочие колеса ЗГМ-1 и ЗГМ-2
имеют по три лопасти и рассчитаны на пропуск отдельных кам-
ней диам. 180—190 мм.
Характеристика различных землесосов приведена на рис. 29.
Технические данные о землесосах приведены в табл. 15.
Рис. 29. Характеристики землесосов при работе на воду:
— для землесоса 8-НЗ, 596 об/мин, диаметр рабочего колеса 610 мм;
для землесоса ЗГМ-1, 730 об/мин, диаметр рабочего колеса 700 мм,
для землесоса ЗГМ-2, 59Q об/мин, диаметр рабочего колеса 850 мм;
для землесоса 6П-7, 960 об/мин, диаметр рабочего колеса 560 м?м
43
За границей (Малайя) при разработке оловоносных россы-
пей применяют землесосы с вертикальной осью (рис. 30), у ко-
торых рабочее колесо изготовлено со сменными съемными ло-
патками.
Рис. 30. Землесос с вертикаль-
ной осью:
1 — рабочее колесо, 2 — вса-
сывающий патрубок, 3 — кор-
пус
Рис. 31. Землесос открытого типа:
а — разрез землесоса открытого ти-
па: 1 — рабочее колесо, 2 — лопат-
ки, 3 — корпус, 4 — вал; б — схе-
ма движения частиц без соприкосно-
вения с рабочим колесом
44
Вертикальный насос работает в полупогруженном состоя*
нии, он не требует специальных устройств и операций для за-
пуска, легко передвигается, при его работе не бывает срыва
вакуума.
В Сан-Франциско выпускаются новые землесосы Wemco от-
крытого типа (рис. 31а) для перекачивания пульпы и других
жидкостей с содержанием твердых частиц. Конструкция этих
землесосов обеспечивает перекачку любых продуктов без по-
вреждения их целостности (рис. 316). В конструкции землесо-
са Wemco отсутствуют кольца и диск, регулирующие зазоры
между рабочим колесом и корпусом; зазоры регулируются в
пределах долей миллиметра специальными устройствами.
2. Определение напора, создаваемого землесосом
Полный напор, создаваемый землесосом, определяется по
выражению:
Н = hr + hn+ Ьм, м вод. ст.,
где hr — геодезическая высота подъема пульпы, определяемая
как разность отметок оси пульповода в пункте выпус-
ка пульпы и уровня пульпы в зумпфе, умноженная
на удельный вес пульпы, м. вод. ст.,
hn — путевые потери напора на трение во всасывающей и
напорной линиях, м. вод. ст.;
hM —местные потери напора, определяемые расчетом или
учитываемые в размере 5% от путевых потерь напора
в длинном пульповоде и 10% — в коротком пульпо-
воде с большим числом фасонных частей.
Учитывая возможность увеличения потерь в пульповоде по
случайным причинам, а также уменьшение напора, развивае-
мого землесосом ввиду износа и несвоевременной смены'дета-
лей, Б. М. Шкундин рекомендует напор землесоса, получен-
ный по приведенной формуле, повышать на 15—20%.
При перекачке разжиженных песков показатели работы зем-
лесосов несколько отличны от показателей их работы на чис-
той воде.
На разжиженных породах с коэффициентом разжижения в
пределах от 5 : 1 до 8 : 1 производственные показатели земле-
соса ЗГМ-1 имели следующие отклонения (по Б. М. Шкун-
Дину):
1) производительность изменялась обратно пропорциональ-
но удельному весу перекачиваемых разжиженных пород;
2) развиваемый напор определялся уравнением
Нп—0,92 НвЬ
45
где у — удельный вес разжиженных пород,
Нв— напор, развиваемый землесосом, при откачке воды,
3) к. п. д. снижался на 1—2%.
3. Производительность землесоса при работе по породе
Часовую производительность землесоса при работе по поро-
де определяют по формуле:
w = (Лт+?
где Qn— часовая -производительность землесоса, работающего
на пульпе (по характеристике), м3,
q — удельный расход воды на 1 м3 породы, м3,
гп— средняя пористость породы.
4. Выбор типа землесоса
Тип землесоса выбирается в зависимости от расхода пуль*
пы и потребного напора.
Для этого характеристика землесоса IH=f (Q)J должна
быть пересчитана с чистой водой на пульпу по формуле:
Н = Н0Тп (1-0,25 К),
где Н — напор, развиваемый на пульпе, м. вод. ст.,
Но— напор, развиваемый на воде, м вод. ст. (по характе-
ристике) ,
7п—удельный вес пульпы.
_ 7т
К — коэффициент, равный ‘т Pfa ,
L7t-1
где 7Т .— удельный вес породы.
Для удобства пересчета значения напора с воды на пуль-
пу можно пользоваться для землесосов 8НЗ, ЗГМ и 12Р-7
таблицей переменных величин коэффициента А (табл. 16), ко-
торый в общем виде равен:
А = Тп (1-0,25 К),
тогда
Н = Н0 А.
46
Таблица 16
In Коэффициент А
7т=2,5 7т=2,6 7т—2,7 7т=2,8
1,05 1,03 1,03 1,03 1,03
1,10 1,06 1,06 1,06 1,06
1,15 1,09 1,09 1,09 1,09
1,20 1,11 1,11 1,12 1,12
1,25 1,14 1,15 1,15 1.15
1,30 1,17 1,18 1,18 1,18
5. Запуск землесосов
Для запуска землесосов применяют эжекторы, данные о
которых (приведены в табл. 17.
Таблица 17
Характеристика эжекторов
Диаметр всасывающей
трубы землесоса, мм
Диаметр насадки
водоструйного
насоса, мм
Расход воды водо-
струйным насосом
при напоре 50 м вод.
ст, л/сек
200 10 2,5
300 15 5,25
500 20 10,0
6. Сроки службы частей землесосов (табл. 18 и 19)*
а) по В. В. Вершинину
Таблица 18
Части землесоса Срок службы, час Количество перекаченных пород до из- носа, м3
Рабочее колесо, уплотняющее коль- цо. броня крышек, сальниковое кольцо 530 16 500
Вал землесоса 1 200 40 000
Всасывающий патрубок, корпус зем- лесоса, упорный подшипник, баб- битовый вкладыш 1 600 53 000
* Количество пропускаемой породы при наплавке сталинитом уве-
личивается в 1,5—3 раза, при наплавке электродом Т-590—в 2—4 раза.
47
Таблица 19
б) по П. П. Дьякову
Тип землесоса Грунты Детали
рабочее колесо бронедиск всасываю- щий пат- рубок уплотни- тельное кольцо корпус
перед- ний । задний
Количество пропускаемого грунта, тыс. мэ
8-НЗ Легкие 40 35 50 90 40 60
Средние 30 25 40 70 25 35
Тяжелые 20 15 30 50 20 20
ЗГМ Очень тяжелые 15 10 20 30 15 15
Легкие 160 70 100 200 80 130
Средние 80 50 80 150 50 90
Тяжелые 40 30 65 100 40 50
Очень тяжелые 25 25 35 50 25 30
7. Ремонт землесосов
• Таблица 20
Наименование ремонта Количество ремонтов землесоса за рабочий год (1520 час)
грунты
глинистые мелко-и среднезер- нистые пе- ски крупнозернист, пески с содер- жанием гравия до 20% пески с содерж. гравия до 70%
Текущий 5 6 9 8
Средний — 1 о 3
Капитальный 1 1 1 1
При текущем ремонте землесосов выполняются следую-
щие работы: разборка деталей, подлежащих ремонту, очистка
и смазка разобранных деталей, наплавка сработанных мест
рабочего колеса, набивка нового сальника, установка на
место отремонтированных деталей, регулировка землесоса.
При среднем ремонте осуществляются следующие работы:
разборка деталей, подлежащих замене и ремонту, очистка и
смазка разобранных деталей; заменяются рабочее колесо,
бронедиски, уплотнительное кольцо и кольцо сальника; наби-
вается новый сальник. Детали устанавливаются на место, ре-
гулируется зазор уплотнения, и землесос испытывается. Теку-
щий и средний ремонты землесосов производятся на месте их
эксплуатации.
48
Капитальным ремонтом землесоса 8НЗ предусматривается
полная его разборка, очистка всех деталей, промазка их и под-
готовка к ремонту. Заменяются следующие детали: броне-
диски, рабочее колесо, колесо сальника и уплотнительное
кольцо, подшипники.
После ремонта корпус устанавливается на место, центри-
руется, прикрепляется к крышке станины и к раме. Затем
производится набивка нового сальника, все детали устанав-
ливаются на место, регулируется зазор уплотнения, устанав-
ливаются арматура и измерительные приборы. Землесос ре-
гулируется и испытывается, перевозится на место и монти-
руется на раме.
§ 6. Плавучие землесосные снаряды
1. Конструкция снаряда
Для разработки россыпей может быть применен плавучий
землесосный снаряд (рис. 32), состоящий из следующих ос-
новных частей: понтона-корпуса 1, рамы с разрыхлителем 2,
предназначенным для отделения породы от забоя и разрыхле-
4
Рис. 32. Плавучий землесосный снаряд
Справочник, Выпуск III
49.
ния ее при помощи особых ножей с зубьями; всасывающей
линии 3, землесоса 4, обогатительных устройств в виде обо-
гатительных труб 5 или других обогатительных устройств;
центробежного насоса 6, свайного устройства 7 и лебедки 8,
служащих для перемещений снаряда. Общий вес землесосно-
го снаряда 72 т, из них 6,5 т весит разрыхлитель. Он состоит
из рамы, стрелы, опорных конструкций и фрезы с ножами,
кольцами, валом, муфтами и др. деталями (рис. 33).
Рис. 33. Разрыхлитель фрезерного типа
Для разработки глинистых пород используются головки
разрыхлителей с ножами в виде сверл (рис. 34а), а для ка-
менистых пород — с особыми ножами с зубьями из хромо-
никелевой стали (рис. 346).
Рис. 34. Головки разрыхлителя
2. Разработка россыпи плавучим землесосным снарядом
Процесс добычи и обработки породы землесосными сна-
рядами механизирован и протекает под напором в герметизи-
рованных условиях.
Россыпь землесосным снарядом отрабатывается послойно.
После выработки одного слоя высотой, равной диаметру раз-
£0
рыхлителя, рама 2 (см. рис. 32) опускается на новый слой.
Таким образом россыпь послойно разрабатывается до плоти-
ка на всю мощность. После зачистки плотика землесос вы-
ключают и поднимают раму разрыхлителя. Одновременно
посредством свайного хода снаряд зашагивает на новый за-
бой.
Если россыпь имеет надводный борт, его разрушают раз-
рыхлителем, и разрыхленную породу опускают в воду. Иногда
обрушение надводного борта производят с носовой части пон-
тона гидромонитором, который приводится в действие с по-
мощью центробежного насоса.
3. Заграничный опыт применения плавучих землесосных снарядов
для разработки россыпей
В штате Айдаго (США) на реке Снэйк успешно велась
разработка россыпи землесосным снарядом, в которой порода
содержала мелкий песок и камни размером до 200 мм в по-
перечнике. Пульпа подавалась на общую высоту 7,5 м, из них
6 м составляло всасывание и 1,5 м—нагнетание.
На Филиппинах осуществлена разработка морских россы-
пей двумя землесосными снарядами морского типа произво-
дительностью по 150 тыс. м3 в месяц, на глубину до 19,5 м.
Добыто золота на 325 тыс. долларов из россыпей, которые до
этого дважды перерабатывались.
Известны случаи разработки таким же способом берего-
вых россыпей Аляски, а также разработки россыпей землесос-
ными снарядами с помощью водолазов.
4. Условия, необходимые для разработки россыпей
плавучими землесосными снарядами
Б. Э. Фридман считает, что для разработки россыпей пла-
вучими землесосными снарядами необходимы следующие ос-
новные условия.
1. Наличие долинных и русловых россыпей аллювиального
происхождения.
2. Мощность насосов до 15 м для работы землесоса, уста-
новленного на дне понтона.
3. Высота надводного борта до 2—2,5 м при удалении
хвостов на достаточное расстояние, предохраняющее от под-
эфеливания.
4. Уклон долины от 0,0002 до 0,06 в зависимости от про-
изводительности землесосного снаряда.
5. Наличие землесоса, засасывающего и транспортирую-
щего валуны диам. в 40 см и выше.
4* rj
6. Плотик россыпи должен быть возможно ровным или
кор ытообр а зн ы м.
7. Размеры добываемых минералов должны позволять
улавливать их на обогатительных установках; желательно (во
избежание потерь), чтобы мелких минералов (размером
меньше 0,25 мм) было как можно меньше.
8. Полигон должен быть частично или полностью затоп-
лен, что позволит разрабатывать его в течение более продолжи-
тельного времени (породы под льдом не будут промерзать) •
5. Техническая характеристика плавучих землесосных снарядов
Таблица 21
Показатели Тип землесосного снаряда
8НЗ 12НЗ ЗГМ-2 300-40 i 500-60 о оо S о
Напор струи, м вод. ст. Производительность в пуль 25 27,5 43 40 60 80
пе, м3/час Условно принимаемая про- 800 1400 1400 3400 65001 12000
изводительность по грун-
ту, м3/час 80 140 140 340 650 1200
Мощность установленных
двигателей, квт 140 270 330 1200 3000 4800 .
Мощность основного дви-
гателя, квт Диаметр напорного пуль- НО 220 280 950 2450 4200
повода, мм 250 350 350 500 700 800
Наибольшая глубина раз-
работки, м 6 —• —• 9 15 15
§ 7. Водоструйные насосы или гидроэлеваторы
1. Схема действия гидроэлеватора
Гидроэлеваторами или водоструйными насосами называют-
ся аппараты, транспортирующие пульпу или воду.
В России впервые гидроэлеватор был применен в 1886 г,
М. А.' Шостаком при разработке россыпи Куджертайского при-
иска.
Гидроэлеватор (рис. 35) действует по следующей схеме: по
трубе 1 с насадкой 2 подводится вода, которая со скоростью,
зависящей от величины давления в трубе 1, вытекает в виде
струи 3. Эта струя двигается в приемной камере 4 со значитель-
ной скоростью, увлекая за собой воздух камеры, благодаря че-
му в ней создается вакуум.
52
Всасывание жидкости происходит через трубу 5, посред-
ством которой камера 4 соединена с транспортируемой жидко-
стью. В камере 4 начинается перемешивание рабочей жидкости
Рис. 35. Схема действия гидроэлева-
тора
с засасываемой и оно продолжается в смесительной камере-
горловине 6, в которой поток после смешения имеет наиболь-
шую кинетическую энергию. Для преобразования кинетической
энергии потока в потенциальную служит диффузор 7, из кото-
рого с давлением выше атмосферного, необходимого для прео-
доления сопротивлений, поток направляется в пульповод 8.
2. Расчет гидроэлеватора
а) По способу Г. Н. Роера и И. С» Рудинского
Исходные данные для расчета гидроэлеваторов:
1) напор рабочей воды, м;
2) высота подъема гидроэлеватором породы, зависящая от
топографических условий, с учетом потерь во всасывающем и
напорном трубопроводе, м;
3) расход рабочей воды (м3/сек) или количество жидкости,
которую нужно поднять, и ее удельный вес в зависимости от
консистенции.
Рйс. 36. Схема к расчету гидроэлевагора
53
Расчет гидроэлеватора состоит в следующем (рис. 36). Ско-
рость выхода рабочей струи из насадки определяется по урав-
нению: _____________________
vo = 0,94 |/2g[H0+^-(-HB) ] ,
скорость струи в горловине составит
vx=4,8]/hb+Hm+^,
расстояние от края насадки до середины горловины —
/ v0 \U
2=4,65 d0
расход подсасываемой жидкости через всасывающую
трубу —
диаметр насадки —
и° V 0,785 . v05
диаметр горловины — ________
d — 1/~..q°±.9a .
°х V 0,785 . vx 5
к. п. д. гидроэлеватора (колеблется от 0,10 до 0,27) —
— Е (полезная) _ Qi <НМ+НВ)
Е (затраченная) - *у0 Qo (Но—Нм)?
где v3—скорость подхода -воды >в водоводе перед насадкой,
Но—напор рабочей воды,
Qo—расход рабочей воды,
Vi — скорость движения массы в напорном пульповоде,
v2—скорость движения массы во (всасывающем пуль*
поводе,
Нв—высота всасывания, равная 72 H2-i-E h2, где
удельный вес всасываемой пульпы, Н2—геометрическая высо-
та подъема, Е h2 — потери напора во всасывающем пульпово-
де; Нм — манометрический напор, равный 71 Hi + Еhi, где
71 —удельный вес пульпы в напорном пульповоде, Hi — гео-
метрическая высота подъема, Е hi —потери напора в напорном
пульповоде; 70 — удельный вес воды.
54
D Таблица 22
результаты расчета гидроэлеватора для засасывания пульпы из зумпфа
Гидравлические параметры
Конструктивные пара-
метры. мм
^х d0 Z Но, м Qo, л/сек Qi, л, сек V], м/сек v2, м сек v0, м/сек vx, м/сек нв, м Нм,-м
103 52 543 30 50 50 2,0 1,5 23,5 12,0 1,5 4,4
146 74 641 30 100 100 2,5 1,5 23,5 12,0 • 1,5 4,4
174 90 855 30 150 150 3,0 2,5 23,5 12,5 2,0 4,5
89 44 542 60 50 50 2,0 1,5 32,8 16,2 1,5 9,7
124 62 661 60 100 100 2,5 1,5 32,8 16,5 1,5 10,0
151 76 783 60 150 150 3,0 2,5 32,8 16,9 2,0 10,3
80 40 578 90 50 50 2,0 1,5 40,0 19,9 1,5 15,4
113 56 608 90 100 100 2,5 1,5 40,0 19,9 1,5 15,5
137 69 719 90 150 150 3,0 2,5 40,0 20,4 2,0 15,6
о»
91
б) По способу А. А. Салтыкова (рис. 37)
Рис. 37. Схема к расчету гид-
роэлеватора по А. А. Салтыкову
Если hi —-высота всасывания от поверхности воды в зумп-
фе до горловины,
h2 — высота нагнетания от горловины до поверххЧости
воды в шлюзах,
h =- hx+ hj — общая высота подъема,
Н — общий напор, равный высоте от поверхности воды
в зумпфе до поверхности воды в баке, питающем
элеватор,
Hj — напор, под которым происходит подъем,
Н2—действительный напор у насадки элеватора,
d0? wo? v0 —диаметр, площадь и скорость истечения в на-
садке,
Dn (d15 Vi —то же для приемного отверстия,
D2, <*>2? V2 —ТО же для горловины,
D3, v3 — то же для подъема трубы,
gi—вес воды, истекающей в секунду из насадки,
g2—вес воды, всасываемой в секунду из зумпфа,
Y]—к. п. д. элеватора,
7 — вес 1 м3 воды,
qj — секундный расход воды из насадки,
q2—секундный расход воды из зумпфа,
Q — секундный расход воды в подъемной трубе,-
56
(все размеры — в метрах, вес— в кг), то к. п. д.
гидроэлеватора составит:
_ &h _ gsh _ т q, h __ q,
Ri gi (H-h) 7 q, (H—h) — /Н V
Цт-М
отсюда
/ н л 1
q2=,l —ly 41 и q,=- / н q2 ’
4 \ ТГ /
с другой стороны
TtDj2 itd->3
q2 = <»i У!=—v, и qi=v0 o)0=~2-v0,
,=_________________________
-0 (£-0 '
(Значение колеблется от 0,08 до 0,25, редко до 0,33).
Для расчетов гидроэлеватора А. А. Салтыков рекомендует
использовать диаграммы
по формуле:
(рис. 38 и рис. 39), построенные им
q>
57
Рис. 39. Диаграмма к расчету гидроэлеватора
при =0,1
где отношение заменено через Ki, после чего формула по-
лучила вид
42
или
q2 = 1,l (К— l) qr
При расчете песковых гидроэлеваторов рекомендуется об-
ращаться к примерам из практики (табл. 23) -и путем сравне-
ния условий работы подбирать размеры элеваторов. Наиболее
важным условием возможности применения гидроэлеватора
является соотношение между высотой подъема и напором: это
соотношение не должно быть более 1 : 5, лучше 1:6 — 1:10,
то есть
1
Н ~ 5 ’ 76"
или
^=0,14-0,2.
<г8
Таблица 23
Данные о гидравлических элеваторах
Диаметр подъ- емной трубы, мм Напор, м Высота подъе- ма, м Отношение ч подъема к на- пору Секундный расход напорной воды, м3 Производи^ тельность эле- ватора, м3[час Отношение объема породы Характер смываемой породы
элеватор монитор к объему всей воды к объему подъем- ной воды
300 137 21,4 1 :6,4 0,283 0,202 60 1 :29,1 1 :17 Русловая россыпь песок, галька, валуны
300 122 18,3 1 :6,6 0,280 0,210 31,7 1 :55,7 1 : 31,8 Легкопромывистый Пласт с примесью мелкой гальки
300 69,7 10,7 1 :6,5 0,212 — 20 — 1 : 38,2 Глинистый пласт, прикрытый слоем конгло- мератов, который разрушены взрывными работами
400 81,3 11,9 1:6,8 0,421 0,305 65,6 1 :40 1 :23,3 Легкапромывистый ^ласт
500 98 8,54 1 :8,2 0,710 0,505 38 1 : 115 1 :67,3
500 161 27,8 1 :5,8 0,920 0,131 76 1 : 50 1 :43,5
500 91,5 14,6 1 :6,2 0,849 — 51 — 1 :60 »
в) По С. ГЛ. Шорохову
С. М. Шорохов на основании разбора теоретических изыс-
каний ряда авторов и опытных работ устанавливает следующие
основные зависимости для движения водной струи в однород-
ной среде под постоянным давлением (рис. 40).
Рис. 40. Схема водогона.
Форма конуса расходящейся струи определяется уравне-
нием:
Р-25=6,81 d/-^
где 1— расстояние от насадки до рассматриваемого сечения
струи, м,
d—диаметр струи в определенном сечении, м,
d0—диаметр насадки, м.
Расстояние, на протяжении которого диаметр струи не из-
меняется, величину 1о определяют по приведенному уравне-
нию, приравнивая d = do, откуда
10 — 4,65 d0 ,
где 1о—расстояние от насадки до начала засасывания жид-
кости, м.
Горизонтальная скорость потока струи на расстоянии 1 от
насадки определяется уравнением:
l = 4,65Q)1,2d0 ,
где Vo — скорость истечения струи из насадки, м/сек,
Vi—скорость струи в рассматриваемом сечении, м/сек.
Количество подсасываемой жидкости определяется уравне-
нием:
Q = a Qi, м:7сек,
где а —-коэффициент подсасывания, определяемый уравне-
нием,
Qi — расход воды через насадку, м3/сек,
Скорость потока в горловине водоструйного насоса будет
равна:_____________________________________
vrop = ,
где Нп — геометрическая высота подъема жидкости, м,
h—потери напора во всасывающем и нагнетательном
трубопроводах, м,
vn—скорость потока в нагнетательной трубе, м/сек,
ув —(скорость потока во .всасывающей трубе, м/сек,
<Рр—’ к.п-д. расширителя, равный 0,75—0,85.
Скорость истечения из насадки при разрежении в смеси-
теле определяется уравнением:
v° = ?]/ 2g (н + Нв+ hB).
Коэффициент полезного действия водоструйного насоСа
равен:
(Hn+h) Q
71 - Н Qi ’
где h—потери в трубопроводе, м,
Н—напор воды у насадки, м.
Таблица 24
Коэффициент полезного действия водоструйных насосов
(по С. А. Коржаеву)
1 35 340 320 75 — — 0,23 — 0,22 0,16 0,03
2 50 450 100 75 0,2 0,22 0,17 0,05 — — —
* Приисковые водоструйные иасосы имеют соотношение напора от
1 : 10 до 1 : 5.
60
. По приведенным уравнениям представляется возможным
определять конструктивные размеры водоструйного насоса,
обеспечивающие получение более высокого к.п.д. по сравне-
нию с к.п.д. старых гидроэлеваторов.
Если известны напор у насадки, высота подъема песков
и количество подводимой к насадке воды, то расчет водо-
струйного насоса можно произвести в следующем порядке:
а) скорость истечения струи из насадки определяется по
уравнению:
v = Н.
По К. М. Леоновичу нужно напор у насадки уменьшить на
высоту подъема песков;
б) диаметр насадки подсчитывается по уравнению:
F к р V F р V
в) определяются потери во всасывающем и нагнетатель-
ном трубопроводах;
г) необходимая скорость потока в горловине составит:
__ т /2§ (Hn+h) + v* +v2B t
vrop — I/ -------------------------- »
д) количество подсасываемых песков (при коэффициенте
водоструйного насоса 0,12—0,18) определяется по уравнению:
(Hn + h) Q .
71 -..hq;— >
е) подсчитывается диаметр горловины;
ж) определяется расстояние от насадки до центра горло-
вины по формуле:
/ v0 V>2
1 = 4>65 hr) d°;
з) подсчитывается длина горловины и устанавливается
угол конуса расширителя.
При этом <р — коэффициент скорости,
g —ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2,
Р —коэффициент сужения струи.
Остальные обозначения указаны выше.
Цилиндрическая вставка горловины водоструйного насоса
обеспечивает лучшее смешение жидкости, повышает к.п.д. и
61
позволяет работать с хорошим к.п.д. при небольших отступ-
лениях от условий работы, принятых в расчете.
По данным М. А. Шостака и М. А. Тиме успешная рабо-
та элеватора ограничивается следующими условиями:
Трест «Гидромеханизация» принимал в расчетах следую-
щие конструктивные соотношения: .
= 1,54-2,5;-^ = ? + 8 ; 4=1,542,0.
В золотодобывающей промышленности гидроэлеваторы
целесообразно применять при наличии канавных гидравлик с-
дешевой водой и при подъеме песков на высоту не более 10—
12 м.
При большой валунистости россыпи для гидроэлеватора
создается меньше осложнений, чем для землесоса. На разра-
ботке таких россыпей целесообразно пользоваться водоструй-
ными насосами.
3. Установка гидроэлеватора
Для подъема пульпы из зумпфа гидроэлеватор устанавли-
вают в наклонном или вертикальном положении (рис. 41).
Рис. 41. Схема установки гидроэле-
ватора в зумпфе:
1 — колено гидроэлеватора, 2 — по-
перечный лежень рамы, 3 — колено
водопровода, 4 — плотик, 5 — всас
насоса
Для транспортировки породы в трубах от забоя до обогати-
тельного устройства гидроэлеватор устанавливают в горизон-
тальном положении.
Установленный в наклонном или вертикальном положе-
нии, когда местные условия позволяют подавать породу к по-
62
ниженной точке на плотике, гидроэлеватор может находиться
в одном пункте до тех пор, пока не выработан соответствую-
щий блок. Установленный в горизонтальном положении гид'
роэлеватор передвигают по мере удаления забоя, то есть че-
рез 12—18 м.
При установке гидроэлеватора в вертикальное положение
необходимо, чтобы он вместе с подъемными трубами был
смонтирован устойчиво, хорошо укреплен и строго центриро-
ван.
Для центровки гидроэлеватора находят центры насадки и
горловины и проверяют по отвесу нахождение этих центров
на одной вертикальной линии. После этого устанавливают
диффузор, прикрепляя его к фланцам горловины. Перед уста-
новкой диффузор центрируют, затем центрируют его верхнее
сечение с верхним сечением горловины и к верхнему сечению
присоединяют подъемную трубу. Рекомендуется применять
напорные трубы длиной 1,5—2,5 м, которые облегчают мон-
таж.
Напорная вода к передвижному горизонтальному элева-
тору подводится непосредственно на поверхности плотика oi
одной из распределительных линий.
На рис. 42 изображено соединение подъемной трубы со
шлюзом, где 1—отражатель (стальная плита толщиной 15—-
20 мм), служащий для изменения направления струи и пре-
дохранения перекрытия шлюза от разрушения камнями; 2—-
фланец, под который укладывают прокладку.
§ 8. Трубопроводы
1. Назначение трубопроводов
Для гидромеханизации при транспортировании воды и
пульпы служат трубопроводы. При подаче по трубопроводам
63
воды их называют водоводалМи, а при подаче пульпы — пуль-
поводами.
Водоводы и пульповоды состоят из труб, фасонных частей
и арматуры и по конструкции друг от друга не отличаются.
Трубопроводы (рис. 43), предназначенные для подачи
Рис. 43. Схема трубопроводов
воды от бака или насосной станции к гидроустановке, разде-
ляются на магистральные 1, распределительные или разводя-
щие 2, рабочие или питательные 3; все трубопроводы имеют
задвижки 4.
Магистральный трубопровод пропускает весь расход воды,
используемый гидроустановкой, он в течение двух—трех сезо-
нов не разбирается и не переносится.
Распределительный трубопровод обычно закольцован, что
обеспечивает бесперебойную работу гидроустановки.
По рабочему трубопроводу вода подается непосредственно
к гидроустановке. Рабочий трубопровод устраивается таким
образом, чтобы его можно было легко отключать от распреде-
лительного трубопровода, укорачивать или удлинять по мере
необходимости.
Магистральный трубопровод может быть изготовлен ив
стальных или деревянных клепочных непрерывных труб.
Распределительный и рабочий трубопроводы устраиваются
•из стальных цельнотянутых труб без продольного шва диам,
до 400 мм и сварные с продольным швом диам. более 400 мм.
Таблица 25
2. Размеры стальных труб
Условный проход, мм Наружный диаметр труб, мм Толщина стенки, мм
8 9 10 11 12 13 14
теоретический вес 1 пог. м труб, кг
200 219 41,63 46,61 51,54 56,43 61,26 66,04 70,78
250 273 52,23 58,6 64,86 71,07 77,24 83,36 89,42
300 325 62,54 70,14 77,68 85,18 92,63 100,03 107,38
350 377 72,80 81,68 90,51 99,29 108,02 116,70 125,33
400 426 — 92,56 102,6 112,6 122,5 132,4 142,3
450 478 — 104,1 115,4 125,7 135,0 149,1 160,2
500 529 — 115,4 128,0 140,5 153,0 165,4 177,8
600 630 — 137,8 152,9 167.9 182,9 197,8 212,7
700 720 — 157,8 175J 192,3 209,5 226,7 243,8
800 820 — 180,0 199,8 219,5 239,1 258,7 278,3
900 920 — 202,2 224,4 246,6 268,7 290,8 312.8
1000 1020 — 224,4 249,1 273,7 298,3 322,8 347,3
3. Расчет стальных и деревянных трубопроводов
При протяженности магистрального и распределительного
трубопроводов более 500 м Б. Э. Фридман рекомендует для
определения диаметра их руководствоваться следующими ус-
ловиями: 1) скорость воды в трубопроводе не должна быть
более 3—3,5 м/сек; 2) общие потери напора на протяжении
от гидромонитора или гидроэлеватора до бака или насосов не
должны составлять более 20% от напора Но у входа в на-
садку.
В рабочем трубопроводе скорость движения воды должна
быть примерно 1,5—2,5 м/сек, потери напора не должны пре-
5 Справочник. Выпуск Ш
6С
вышать 30% от общих 'Потерь напора. Рабочий трубопровод
составляется из быстроразъемных труб, достаточно легких
для перемещения диам. 250—300 мм, длиной 6 м.
Магистральные трубы могут быть диам. 500—1000 мм и
длиной 10—15 м. При стационарных трубопроводах длина
отдельных труб достигает 30—50 м и 'больше; соединяются
трубы сваркой.
Распределительные трубопроводы составляются из труб
длиной 6—12 м в зависимости от срока нахождения на од-
ном месте.
Гидравлический расчет трубопроводов*
заключается в определении потерь (напора) энергии при дви-
жении жидкости.
Гидравлические сопротивления и вызываемые ими потери
энергии разделяются на два вида: 1) сопротивление и потери
энергии, распределяемые сплошь по всей линии потока:
2) местные сопротивления и потери энергии в отдельных мес-
тах резких изменений характера потока.
Общие потери энергии определяются по формуле:
ho6iu = hn + s hM, м вод. ст.,
где 1п — потери (напора) энергии по длине данного участка
(путевые потери энергии),
hM— отдельные местные потери (напора) энергии.
Потери напора определяются по общему .выражению:
1
ь-НгЪг
где 1 — длина трубы, м,
d—диаметр трубы, м,
у—^скорость движения жидкости, м/сек,
g— ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2,
Л—коэффициент сопротивления, зависящий от степени
шероховатости, а также от диаметра или гидравличе-
ского радиуса трубы, >= 8cg- , где с—коэффициент
Шези.
* Б. Э. Фридман. Разработка россыпных месторождений гидромеха-
низацией. Металлургиздат, 1957,
66
При расчете напорных трубопроводов значение С реко-
мендуется определять по формуле акад. Н. Н. Павловского:
где п—коэффициент шероховатости,
R—гидравлический радиус, м,
у — показатель степени.
у = 2,5 /Г-0,13-0,75 }/бГ (]/п“-0,10).
По Н. Н. Павловскому приближенно можно считать:
при R<C1,0m у= 1,5 Кп;
при R>1,Qm у — 1,3)/п.
Иногда для у принимают постоянное значение: y=1/s или
у=’/б- В этом случае предпоследняя формула примет вид:
С = ~^-R‘/e или С = -^-R,/s •
В деревянных трубопроводах величина потерь энергии
(напора) определяется для воды по формулам;
vl,8
1 = 0,000885
или
у = 49,7 1°>555 d0,65?
где I — потери энергии на 1 м длины, м,
V—скорость течения, м/сек,
d — диаметр трубы, м.
Для расчета деревянных труб пользуются номограммой
Н. Н. Павловского (рис. 44), на которой по вертикальной оси
отложены уклоны в промилле (величины 1000 I ), а по гори-
зонтальной — скорость течения v, м/сек.
Примерные расчеты можно производить при следующих
значениях коэффициента шероховатости п:
Трубы деревянные клепочные бесконечные 0,011
Трубы металлические бесшовные (новые) при
У = 7б 0,011
Трубы металлические сварные 0,012
Трубы бесшовные, находящиеся в нормальных 0,0125
эксплуатационных условиях
5*
67
Таблица 26
Значения коэффициента X, определяемого по формуле
1
Н. Н. Павловского (C=~^~Ry) для коэффициента С
Диаметр трубопро- вода, мм Коэффициент шероховатости, п
0,011 0,012 0,013 0,014
200 0,021 0,026 0,033 0,039
300 0,019 0,024 0,029 0,035
400 0,017 0,022 0,026 0,033
500 0,016 0,020 0,025 0,030
600 0,016 0,019 0,024 0,028
700 0,015 0,019 0,023 0,027
800 0,015 0,018 0,022 0,026
900 0,014 0,017 0,021 0,025 '
ЮОО 0,013 0,017 0,020 0,023
1250 0,013 0,016 0,019 0,022
1500 0,012 0,015 0,018 0,021
Местное сопротивление движению жидкости в
трубопроводах при турбулентном режиме движения пропорци-
онально квадрату скорости, и потери напора в связи с этим
сопротивлением выражаются по формуле:
V2
где £м — коэффициент сопротивления, соответствующий роду
местного «препятствия» (табл. 27),
V—скорость течения за данным «препятствием».
При предварительных расчетах S h м можно определять в
процентах от hn (путевые потери энергии). Е hM составляет
5—10% от hn, причем 5% соответствует большой длине трубо-
провода (500—1000 м и более), а верхний предел (10%) —
коротким трубопроводам.
С. М. Шорохов рекомендует диаметр труб подсчитывать в
зависимости от необходимой пропускной способности по сред-
ней скорости движения воды, которая в металлических тру*
бах составляет от 1,8 до 5 м/сек.
На канавных 'гидравлических установках применяют мень-
шую скорость, увеличения диаметров труб.
Диаметр труб определяется по формуле:
68
где d — внутренний диаметр труб, м,
Q — расход воды, м’/сек,
v — скорость воды в трубах, м/сек.
При расчетах трубопроводов необходимо учитывать сопро-
тивление, возникающее у входа hi, сопротивление трения Ьг,
сопротивление, возникающее при повороте струи Из, и при
Рис. 44. Номограмма для расчета деревянных
труб (по Н. Н. Павловскому)
69
изменении скорости h4, сопротивление у задвижки hs и скоро-
стное сопротивление h 6.
Сопротивление трения подсчитывается по формуле:
Q2
h2 =0,001482 l=iQ2l,
где Q — расход воды, м3/сек,
d — диаметр трубы, м,
1 — длина трубопровода, м,
0,001482
i — коэффициент потерь, равный ds,33
Для деревянных труб диаметром менее 1 м потери будут
меньше, и полученную величину необходимо умножить на
коэффициент 0,84.
Рис. 45. Формы местных «препятствий» (к табл. 27)
Для железобетонных труб потери подсчитываются умно-
жением сопротивления, полученного по последнему уравне-
нию, на коэффициент 1,117 для труб диам. до 1м и на коэф-
фициент 1,36 —для труб диам. 1—3 м.
Н. Н. Гениев рекомендует для расчета сопротивления от
трения пользоваться табл. 28.
70
Таблица 27 Значения коэффициента сопротивления $м при различных местных «препятствиях» (рис. 45)
№ п/п Наименование .препятствий* Значения £
/ 2 \2 1 1. Внезапное расширение в трубе _ вр \ ш / (рис. 45а)у где 2 — площадь поперечного сечения в расширенной части трубопровода; <*>—площадь поперечного сечения в суженной части трубопровода (О 2. Внезапное сужение ® трубе —- 0,01 0,10 0,2 0.4 0,6 0,80 (рис. 456У 2 _ бвс 0,5 0,5 0,42 0,33 0,25 0,15 3. Вход в трубу — острое ребро входа (рис. 45в)) 6в=0,50 4. Пла-вный вход в трубу (рис. е =0 04 0 10 45г) в зависимости от плав- еив n ng ности в среднем 1 пв 5. Цилиндрическая труба, примы- кающая под углом & (рис. =0,505+0,303 sin & +0,226 sin2 5 [2] 45д), & b ~ v * £K*=0,946sin2-9-+2,047sin4‘ -9- [3] 6. Колено без закругления, как к 2 • ’ 2 показано на рис. 45е (опыт. &° 20 40 60 80 90 100 120 <40 с трубой d=j30 мм)* 6К 0,046 0,139 0,364 0,740 0,985 1,260 1,861 2,431 / d \з,5 £кз**=0,131+1,847 , [4] - z где d — диаметр трубы, 7. Колото с закруглением (-рис. Д - диаметр закругления. 45ж), угол закругления d Р=90° для круглой трубы -]у о,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 $кз 0,131 0,138 0,158 0,206 0,294 0,440 0,661 0,977 1,408 1,978
Продолжение табл. 27
№ п/п Наименование „препятствий* Значения £
s 8. Задвижка (рис. 45з). ~СГ ® % ?,/г 5з 0 0,07 0,26 0,81 2.05 5,52 19,0 97,8 9. Поворотный (горловой) клапан ао 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 (рис. 45и) £кп о,24 0,52 0,90 1,54 2,51 3,91 6,22 10,8 18,7 32,6 58,8 118 256 751 10. Шарнирный клапан (рис. 45к) а° 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 11. Выход из трубы в бак больших ?кш 1,7 2,3 3,2 4,6 6,6 9,5 14 20 30 42 62 90 размеров, бассейн, реку или канал, то есть при истечении под уровень (рис. 45л) ^бв =1,0 12. Обратный клапан с сеткой (рис. 45м) средний коэффициент сопро- тивления £обр ю При сетке без обратного кла- пана £вс =5—6 13. Переходные конусы (рис. 45н). Коэффициент сопро- /со2— тивления для конически рас- ^пк—\ coi / холящихся переходных кону- К=0 20 сов (зависит от угла а) для больших значений а * С увеличением диаметра значение £к уменьшается. Для больших труб принимают £к = 0,25 при Ь== оор. * * Этими данными можно пользоваться и для других углов' закругления ₽#= 90°, умножая значение £кз в этих случаях на отношение Р: 90°.
Таблица 28
Значения коэффициента потерь
Внутренний диаметр трубы, м Значение величины i Внутренний диаметр трубы, м Значение величины i Внутрен- ний диа- метр трубы, м Значение величины 1
0,1 319,4 0,25 2,41 0,5 0,05977
0,125 97,16 0,3 0,9113 0,6 0,0226
0,15 36,74 0,35 0,4005 0,7 0,00994
0,175 16,15 0,4 0,1965 0,8 0,004874
0,2 7,922 0,45 0,1048 0,9 0,0026
1,0 0,0014825
Остальные сопротивления определяются по формуле:
где h — потери напора, м,
v — скорость воды в трубе, м/сек,
5—коэффициент сопротивления,
g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2.
Для определения величины коэффициента сопротивления
пользуются табл. 29.
Таблица 29
Значения коэффициента сопротивления движению потока
Сопротивление
Коэффици-
ент сопро-
тивления 5
Сопротивление
Коэффици-
ент сопро-
тивления 5
Храпок с обратным
клапаном
0,5
0,05-0,1
1,0
5,0—10,0
Сопротивление изме-
нения направления
0,98
0,18
0,131
0,294
0,661
1,978
73
Продолжение табл. 29
Общие потери по трубопроводу и в гидромониторе равны
сумме отдельных потерь:
7
Е h = hi + h2 + Из + h4 + Ьб + he + h7,
i
где h7 — потери в гидромониторе.
h3 ... h8—см. выше.
Действительный напор у насадки составит:
Нд= Нт-Е h ,
74
где Н т — теоретический напор, м,
Нд — действительный напор у насадки, м.
В последнее время на гидромеханизации начали широко
применять электросварные трубы длиной 8—18 м со спираль-
ными швами, которые изготовляются на заводах из полосо-
вой стали, изогнутой по стирали. Эти трубы легче цельнотя-
нутых.
Таблица 30
Размеры спиральных труб
Толщина стенки, мм
3,5 4,0 г,о 6,0
Наружный диаметр спиральных труб
245 245 245 245
273 273 273 273
— 299 299 299
__ 325 325 325
— 351 351 351
— 377 377 377
— — 426 426
— — 476 476
— — 529 529
— — — 630
4. Сварка труб
Для сварки труб, фасонных частей и приварки фланцев
применяют два способа: электрический и ацетиленово-кисло-
родный (автогенный).
При первом способе разрешается пользоваться перемен-
ным и постоянным током, причем при переменном токе поль-
зуются электродами, обмазанными составом из жидкого стек-
ла и мела.
Таблица 31
Показатели по электросварке
Толщина листа, мм Требуемая мощ- ность для сва- рочного аппара- та, квт Расход электро- энергии на 1 м шва, квтч Производитель- ность, м/час
2,0 4,5 0,75 5,0
4,0 5,0 1,0 4,25
6,0 6,0 2,0 з,о
8,0 7,75 3,0 2,5
10,0 9,00 4,0 2,0
75
Электросварка производится вручную, полуавтоматически-
ми и автоматическими установками.
Схема установки полуавтоматической сварки приведена на
рис. 46, где механизмом 1 из катушки 2 через гибкий шланг
Рис. 46 Схема установки для шланговой полуавтоматической
сварки
3 подается в трубчатый мундштук проволока диаметром не
более 2 мм, мундштук закреплен в держателе 4, который
перемещается вдоль места сварки «вручную.
К мундштуку гибкими проводами подводятся электриче-
ский ток 250—650а с пункта питания 6 -и аппаратного ящика
5 и флюс.
Большое распространение для «сварки под флюсом получи-
ли шланговые полуавтоматы типа ПШ-5.
Автоматическая установка для сварки под слоем флюса
состоит из станка, автосварочной аппаратуры, цепи управле-
ния, проводов, флюсовой аппаратуры и различных вспомога-
тельных приспособлений. Скорость такой сварки — 10—11
м/час (в зависимости от тока, скорости и подачи проволоки,
типа сварочной головки, толщины шва и пр.). Для поддержа-
ния длины сварочной дуги и подачи электросварочной про-
волоки толщиной 2—6 мм используется сварочная головка,
которая автоматически перемещается вдоль свариваемых
кромок, когда изделие закреплено неподвижно; если же за-
креплена головка, то изделие автоматически перемещается
относительно головки.
При автогенном способе легче свариваются листы толщи-
ной 1—3 мм.
76
Таблица 32
Показатели по автогенной сварке
Толщина листа, мм Производи- тельность, м|час шва Примерная длина ядра пламени, мм Часовой расход газа,л Расход газа на 1 м шва, л
ацети- лена кисло- рода ацети- лена кисло- рода
1—2 6—8 8 140 160 17,5 20,0
2—4 4—6 12 290 320 48,3 53,5
4—6 3—4 15 460 550 115,0 137,5
6—10 2—3 17 750 890 250,0 296,0
5. Выбор конструкции соединений магистральных труб
Когда магистральные трубы подвержены давлению 6—8 ат
и находятся в эксплуатации без перекладки 4—5 лет, то
стыки труб соединяют сваркой.
Рис 47. Стык под сварку
труб
Подготовка стыков «и сварка труб осуществляются как ПО'
казано на рис. 47.
Таблица 33
Элементы стыка (рис. 47)
Толщина стенок трубы, мм Зазор между торцами для газо- и элект- росварочного стыка (а), мм Притупле- ние торца с допуском ± 0,5мм (б), мм Угол скоса торцов с допуском ±5° (К), град Допускаемое превышение одной кром- ки над дру- гой (в), мм
5—6 1,0—2,0 1,5 35—40 2
7 1,5—2,5 1,5 35—40 2
8 1,5—2,5 2,0 35—40 2
9 1,5—2,5 2,0 35—40 2
10 1,5—3,0 2,0 35—40 2
11—12 2,0—3,0 2,0 35—40 3
13—14 2,0—3,0 2,0 35—40 3
15—17 2,0—3,5 2,5 35—40 3
77
При перекладке трубопровода его разрезают на отдельные
звенья, удобные для транспортирования.
В трубопроводе со сварными стыками рекомендуется для
Рис. 48. Сальниковый компенсатор.
1 и 2 — патрубок, 3 — сальниковая набивка.
4 — болт, 5 — фланцы, 6 — ограничительное
полукольцо
восприятия температурных деформаций устанавливать темпе-
ратурные сальниковые компенсаторы (рис. 48). Количество
их зависит от хода компенсатора и определяется по формуле:
h _ ^пр Омаке кин)
к 5
где Lnp — приведенная к прямой линии длина трубопро-
вода, м,
X — коэффициент линейного расширения материа-
ла трубопровода (для стальных труб
Х= 0,000011);
^макс~ *мин— алгебраическая разность между максимальной
и минимальной температурами воздуха в райо-
не монтажа, град;
1К — длина хода компенсатора (1 к= 0,25 м).
Один компенсатор воспринимает изменение длины трубо-
провода до 250 мм. Уплотнение компенсатора — сальниковое.
Для предохранения от выхода сальника из трубы и ограниче-
ния длины его хода устанавливаются ограничительные полу-
кольца.
78
Установка компенсаторов производится в частично раздви-
нутом состоянии на определенном расстоянии h от его крайне-
го положения.
Величина Ь определяется по уравнению:
— f _f 'К ?
1макс 1мин
где tMaKC—tM — алгебраическая разность между макси-
мальной температурой воздуха в данном
районе и температурой в момент монта-
жа tM.
Магистральные трубопроводы, испытывающие давление
6—8 ат, при работе на данной трассе до двух сезонов состав-
ляются из отдельных звеньев труб, соединенных фланцами. Та-
кое соединение отличается прочностью и плотностью, увеличи-
вает жесткость труб.
Рис. 49. Приварка и размеры фланцев
Магистральные трубопроводы при естественном напоре во-
ды подвержены давлению не более 5 ат, их обычно переносят
с одной трассы -на другую. На таких установках соединение
труб осуществляется без муфт, и конец одной трубы вдвигает-
ся в другую. Трубы соединяют между собой при помощи цеп-
ных ключей. На вдвигаемом конце трубы при вальцовке ее
выдавливается желобковое углубление 3 (рис. 50а), обматы-
ваемое при сборке просмоленной пенькой. К каждому концу
трубы для устойчивости -соединения прикрепляются крючья 1
из уголковой стали, на которые надевают накладки 2 из поло-
79
о
00
Таблица 34
Размеры приварных фланцев (мм) для условного давления 2,5 ат
(рис. 49а)
Проходной условный диа- метр трубы,d0 Внешний диа- метр трубы, di Толщина сте- нок трубы, S Фланцы Приварка Болты Вес*, кг
наружный диаметр, D диаметр по отверстиям болтов, Di толщина*, В диаметр отверстия, С h к* число диаметр, дюймы
450 476 6 595 550 24/28 22 8 10 16 3/4 17,8/20,8
500 529 6 645 600 26/30 22 10 12 16 3/8 20,7/23,9
600 631 6 760 710 26/30 25 10 12 20 7/8 26,8/31,0
700 720 7 860 800 28/32 25 10 12 24 7/8 35,8/40,8
800 820 7 965 910 30/34 29 12 14 24 1 44,4/50,8
900 920 7 1065 1010 32/36 29 12 14 26 1 52,8/59,5
ЮОО 1020 8 1165 1110 32/36 29 12 14 28 1 58,5/65,8
1200 1220 8 1375 1320 36/40 29 14 16 32 1 85,0/94,4
* Толщина и вес фланцев, указанные в знаменателе, рассчитаны для условного давления 6 ат (рис. 496).
совой стали со сквозными прорезями. В них входят крючья,
расклиниваемые клиньями.
Быстроразъемные соединения (рис. 506) состоят из'; низких
фланцев 1, шарнирного кольца 2, надеваемого на фланцы.
Кольцо имеет проушины 3 с отверстиями для болта, соединяю-
Рис. 50. Соединения труб:
а ~ внахлестку, б — шарнирное соединение
щего обе части кольца. В углубление кольца вводят просмо-
ленную пеньку 4, что обеспечивает уплотнение стыка. Для раз-
борки труб отвинчивают болт 6, снимают корытообразное коль-
цо, которое быстро освобождается благодаря шарниру 5.
Фланцевыми и быстроразъемными соединениями пользуют-
ся при монтаже трубопроводов, переносимых в течение сезона
с одного места на другое.
На магистральных трубопроводах применяют фланцевые
соединения с закрепленными фланцами.
На распределительных и рабочих трубопроводах можно
применять и фланцевые соединения со свободно вращающими-
ся фланцами, с которыми трубы можно соединять довольно
быстро при повертывании одного фланца относительно другого.
6. Задвижки и фасонные части для трубопроводов
Задвижки служат для открывания и закрывания трубопро-
водов. Различают клиновые и параллельные задвижки. У пер-
вых затвор выполнен в виде сплошного или двухдискового
клина, прилегающего к соответствующим наклонным уплот-
нительным поверхностям корпуса. У вторых затвор имеет
параллельные диски, прилегающие к соответствующим парал-
лельным уплотнительным поверхностям корпуса задвижки.
6
Справочник. Выпуск Ш
81
28
сд w to
•— СП О СИ со
СЛ о О О СП
Д W W ю ю
д w W ю
ОО NO -'4 NO СП
О СП NO О СП
NO
фи QO CO NO NO
О СЛ О СП о
о о о со О
д w w to to
Ф» со ф* оо со
NO NO СО 00 Ф»
СП СП Ф* со со
СП О ф*. СО ф“
СП СП СП СП о
СО 00 00 СП СП
N0
О 00 00 оо оо
NO NO NO NO
со о со о
СП СП NO NO 00
NO NO NO NO NO
Ф^ NO NO NO NO
СП СО СО NO N0
СП ОО Ф» сп со
СО СО О «Ч СП
Проходной ус- ловный диаметр трубы d0
Наружный диа- метр! трубы di
внутренний диаметр коль- па Pt Размеры фланцев и болтов
наружный диаметр коль- ца Р2
диаметр по отверстиям болтов Р3
внутренний диаметр фланца Р4 наружный диаметр флан- ца Р5
толщина фланца в
толщина кольца а
диамеф болта
число ниток
лиаметр от- верстия с
кольца ст а о
фланца
Я
сл
я
А
р»
сп
Размеры (мм) и вес (кг) вращающихся фланцев (рис. §1)
Клиновые задвижки удобны для пуль-
поводов (рис. 52). У (них нижний конец
шпинделя 1 крепится непосредственно (не
жестко) к (верхней части клина 2, гайка
шпинделя 3 вынесена наружу и помеще-
на в верхней части крышки 4. При враще-
нии маховика 5 по часовой стрелке шпин-
дель выдвигается, приподнимает клин и
открывает задвижку; при вращении ма-
ховика против часовой стрелки задвиж-
ка закрывается. У параллельной задвиж-
ки затвор состоит из двух дисков, между
которыми расположен небольшой двусто-
ронний клин. При опускании дисков клин
упирается в выступ, имеющийся на ниж-
ней части корпуса, и распирает диски, при-
жимая их к уплотнительным поверхностям
корпуса.
Рис. 52. Клиновая
задвижка ( с вы-
движным шпинде-
лем
Данные о задвижках
Таблица 36
Диаметр, мм Длина корпуса, мм Вес, кг Диаметр, мм Длина кор- пуса,: мм ' Вес, кг
Словно) Флан'<а
прохо- да (ус- фланца ловно)
Водяная задвижка для давления до 10 ат 150 285 250 75 300 465 370 244 200 340 290 126 350 505 410 328 250 395 330 174 400 562 450 450 Задвижка «Москва» для давления до 10 ат 450 640 650 816 500 695 700 993 Задвижка «Москва» для Давления до 6 ат 600 800 800 1810 800 1050 1000 3170 700 930 900 2430 1000 1230 1200 3980 Задвижка для давления до 25 ат с отводной трубкой 300 485 570 500 400 620 600 900 350 555 586 600 500 730 820 1300
6*
83
Таблица 37
Данные о задвижках типа Лудло, рассчитанные на давление
10 кг/см2 (рис. 53}
Диаметр условного прохода Dy, мм Строительная длина L, мм Высота от оси, мм Вес штуки, кг Диаметр маховика Do
при за- крытом затворе Н при откры- том затворе Hi
200 330 730 940 132 320
250 450 875 ИЗО 210 320
300 500 1010 1320 255 360
350 550 1150 1510 350 400
400 600 1310 1720 475 450
Рис. 53. Задвижка типа
Лудло:
1 — диск затвора, 2 —
клин, 3 — корпус, 4 —
уплотнительные поверх-
ности корпуса, 5 — вы-
движной шпиндель
Переходные муфты. Для перехода трубы от одного
диаметра к другому пользуются переходными муфтами с флан-
цами (рис. 54 а). Длина муфты зависит от относительного
уменьшения диаметра трубы и угла конусности (6—15°).
Для осуществления поворотов трубопровода пользуются
полуколенами с углом поворота 45° и коленами с углом поворо-
та 90° (рис. 54 б). Для уменьшения сопротивления радиус
кривизны колена принимают равным не менее 5-кратной вели-
чины диаметра трубы.
84
Для ответвления боковых линий от трубопровода приме-
няют косые (рис. 54 в) и прямые (рис. 54 г) тройники. Пер-
вые удобны для прокладки трубопроводов в разрезе — они
уменьшают сопротивление.
Рис. 54. Соединительные части труб
При выпуске воды из участка трубопровода, расположен-
ного ниже закрытой задвижки, может появиться значительное
разрежение в трубах этого участка, что нередко приводит к
сплющиванию труб, изготовленных из стальных листов толщи-
ной до 6 мм.
По наблюдениям Б. Э. Фридмана, у бака гидроустановки
при выпуске воды из трубопровода мгновенно были сплющены
120 м клепанных из 4-мм стального листа труб диам. 600 мм.
Для автоматического наполнения трубопровода воздухом
или удаления его из трубопровода служат клапаны и вантузы.
Резина или кожа
Рис. 55. Схема клапана
Рис. 56. Схема вантуза:
1 — цилиндр, 2 — пустой шар
На рис. 55 показана схема клапана, который может быть
использован для мгновенного заполнения трубопровода возду-
хом. На рис. 56 изображена схема вантуза, обычно используе-
мого в качестве автоматического прибора для заполнения тру-
бопровода воздухом, а также для его выпуска. Вантузы для
выпуска воздуха устанавливаются в повышенных точках тру-
бопроводов, для впуска воздуха — на участках, где может об-
разоваться вакуум, на расстоянии 200—300 м друг от друга.
85
Для предупреждения вытекания воды из трубопровода при
остановке насоса на отдельных водопроводных линиях уста-
навливают обратные клапаны (рис. 57а).
Рис 57. Обратный и
воздушный клапаны
Таблица 38
Данные по обратным чугунным клапанам типа «Захлопка»
для давления до 10 ат
Диаметр, мм Длина корпуса, мм Вес, кг Диаметр, мм Длина корпуса, мм Вес, кг
прохода (условно) фланца прохода (условно) флан- ца
250 395 600 225 400 565 900 358
300 445 700 275 450 615 1000 380
350 505 800 325 500 670 1100 420
Для выпуска воздуха, мешающего водоподаче, в наиболее
высоких точках перегиба трубопровода устанавливают воздуш-
ные клапаны. При выпуске воды из водопровода через эти кла-
паны входит воздух, чем снимается разрежение. Воздушный
клапан укрепляется на фланце трубопровода (рис. 57 б).
Характеристика воздушных клапанов «Знамя труда»
Диаметр прохода Диаметр фланца, Высота, Вес,
(условный), мм мм мм кг
50 152 225 22
75 200 300 33
7. Трубопровод (пульповод) для транспортирования металлоносных песков
Пульповод сооружается из стальных сварных или цельно-
тянутых труб дим. 0,25—0,75 м, чаще 0,3—0,4 м.
Для удлинения срока службы пульповода рекомендуется
после некоторого времени его работы поворачивать трубы так,
чтобы стенки изнашивались равномерно по всей внутренней
поверхности.
86
Таблица 39
Скорость движения песков по трубам при коэффициенте разжижения
10—12 (по К. М. Леоновичу)
Внутренний диаметр трубы, м Скорость движе- ния песков, м/сек Внутренний диаметр трубы, м Скорость движения п сков, м/сек
0,25 2,1—2,7 040 2,9—3,7
0,30 2,4—3,0 0,45 3,2—4,1
0,35 2,6—3,4 0,50 3,5—4,5
Таблица 40
Скорость движения песков по трубам и потери напора
(по А. И. Климентову)
Отношение объема воды к объему пе- сков в целике Потери напора при пере- качке разжиженных пород (величина уклона) при различных скоростях потока, м/сек Скорость движения пород при наи- меньших потерях vH, м/сек Потери напора для воды при V = VB
v = 6 v = 4 наимен. потери при v=vH
Чистая вода 0,09 0,040 — — —-
15:1 0,094 0,049 0,040 2,5 0,017
10: 1 0,097 0,053 0,044 2,7 0,0195
8:1 0,101 0,058 0,050 3,0 0,022
6:1 0,104 0,062 0,057 3,2 0,025
8. Покрытие металлических труб
Для предохранения труб от коррозии их покрывают с
внешней и внутренней стороны лаком марки «Кузбасс». Для
этого лак разогревают в ванне до кипения, добавляя 3—5%
«ю весу извести-пушонки. Перед покрытием трубу предвари-
тельно подогревают, а затем погружают в ванну.
9. Деревянные трубы
Для водоснабжения гидроустановок применяют звеньевые
и бесконечные (непрерывные) деревянные трубы. Первые ис-
пользуются редко ввиду ограниченности их размеров (диам.
до 500 мм и длиной до 6 м) и высокой стоимости транспорти-
ровки. Бесконечные трубы изготовляются диам. до 4 м из
брусков длиной 3—6 м и толщиной до 10 см.
87
Материалом для деревянных труб служат сосна, листвен-
ница и ель. Выделка клепки производится на заводах. Беско-
нечные трубы собираются на месте так, чтобы стыки смежных
брусьев располагались вразбежку — с выступом каждого
бруска по отношению к предыдущему на 30—50 см (рис. 58).
Трубы собираются по шаблону и стягиваются железными или
стальными бандажами (обручами) круглого сечения диам.
9,5—16 мм. Один конец бандажа имеет круглую головку, а
Рис. 58. Сборка бесконечной деревянной трубы
другой — резьбу для навинчивания гайки. Скрепляются кон-
цы бандажей стальными или чугунными башмаками (рис.
59). В нижнюю прорезь башмака закладывается головка
бандажа, а в верхнюю — конец с резьбой; головка и гайка,
упираясь в заплечики башмака, препятствуют соскакиванию
бандажа, а в верхнюю — конец с резьбой; головка и гайка,
нии гайки ключом. В торцы брусьев заделываются железные
пластины, что способствует плотности стыков.
Для сборки труб диам. до 700 мм применяют специальные
опоры, имеющие форму поперечного сечения лежня из брусь-
ев с выкружкой посредине (рис. 60 а). Трубы диаметром бо-
лее 700 мм собираются на опорах, изображенных на рис. 60 б.
Достоинства бесконечных деревянных труб:
1) для изготовления их применяется более дешевый сор-
товой металл, а не листовой и несколько меньшего веса, чем
для металлических;
88
Рис. 61. Сечения деревянной клепки
Таблица 41
Клецка для деревянных бесконечных труб при напоре 20—60 м вод. ст. (рис. 61>
Диаметр, мм Число клепок Цент- ральный угол, град. Размер доски, мм Размеры элементов клепки, мм Количество лесомате- риала на 1 пог м, м3
t а б в г Д е ж 3 и
350 10 36° 50X140 37 108,0 130,5 8,5 10,3 8 1,5 8 19,0 17,5 0,0700
400 15 24° 50ХИО 41 83,0 100,0 4,4 5,3 9 1,0 8 14,1 18,5 0,0825
450 15 24е 50X120 40 93,5 109,5 4,9 5,8 9 1,0 8 13,1 18,0 0,0900
500 15 24° 50X130 40 104,0 120,5 5,5 6,3 9 1,0 8 12,5 18,0 0,0975
600 19 18°57' 50X120 40 98,0 112,0 4,1 4,6 9 1,0 8 14,9 19,0 0,1140
700 19 18°57' 50X140 40 114,5 128,5 4,8 5,3 9 1,0 8 13,2 18,0 0,1330
800 22 Ю'ЧО' 50X140 41 116,0 128,5 4,3 4,7 — — 8 13,7 18,0 0,1540
900 22 16°40' 50X150 41 130,0 142,5 4,8 5,2 — — 8 12,2 17,0 0,1650
1000 26 13°5Г 50X140 40 119,0 1*29,5 3,6 3,9 — — 8 14,4 18,0 0,1820
1100 26 13°5Г 50X150 41 131,0 142,5 4,0 4,3 — — 8 13,0 17,0 0,1950
1200 31 11°37' 60X140 51 121,0 132,0 3,1 3,4 — — 8 19,9 23,0 0,2600
1300 31 11°37' 60X150 51 131,0 142,0 3,4 3,6 — — 8 19,6 23,а 0,2790
1400 36 10° 70X140 62 122,0 133,5 2,7 2,9 — — 8 25,3 28,0 0,3530
1500 36 10° 70X150 62 130,5 141,5 2,8 3,0 — — 8 25,2 28,0 0,3780
1600 36 10° 80X160 71 139,5 152,0 3,0 3,3 — — 8 29,0 32,0 0,4610
1700 36 10° 80X170 71 148,0 160,5 3,2 3,5 — — 8 28,8 32,0 0,4900
1800 40 9° 80X160 71 141,0 152,5 2,8 3,0 — — 8 29,2 32.0 0,5120
1900 40 9° 80X170 71 149,0 160,5 2,9 3,2 — — 8 29,1 32,0 0,5440
2000 40 9° 80X180 71 157,0 168,0 3,1 3,3 — — 8 28,9 32.0 0,5760
2) деревянные трубы хорошо сопротивляются гидравличе-
ским ударам;
3) их можно укладывать с небольшим радиусом закругле-
ния в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Например,
Рис. 60. Опоры для деревянных труб
при диаметре трубопровода d=500 мм радиус закругления
может быть 30 м;
4) потери напора на 10—15% ниже, чем в металлических.
Недостатки деревянных труб:
1) фильтрация воды через продольные швы клепок при
плохом монтаже значительная;
2) для изготовления труб нужна высококачественная дре-
весина с влажностью до 15%;
3) ограниченность применения — при давлении в трубо-
проводе выше 6 ат их использовать нельзя;
4) наличие вакуума вызывает растройство стыков;
5) при сезонной работе качество трубопровода снижается;
6) стоимость деревянного трубопровода при незначитель-
ной его длине выше металлического.
10. Расчет деревянных труб
а) толщина деревянной клепки (см. табл. 41).
б) диаметр стального бандажа определяется по выражению
d = 0,64-^(R + t),
где Од — допускаемое напряжение дерева на смятие попе-
рек волокон (Од =50 кг/см2),
89
Kz—допускаемое напряжение стали бандажей на растя-
жение (Кг =1200 кг/см2),
R — внутренний радиус трубы, см,
t — толщина клепки, см;
в) расстояние между бандажами А (от оси до оси).
Из условия прочности трубы после впуска воды
Л К d* Кг
4p(K+l,Et) ’
где р — .расчетное давление, кг/см2 (на 0,5 ат больше рабоче-
го давления, определяемого на пьезометрической ли-
нии).
Из условия восприятия бандажами сил разбухания, возни-
кающих в клепке, —
д * Кг
Л~ 4 (pR+Kpt) ’
где Кр — напряжение от сил разбухания дерева
(Кр =8 кг/см2).
Из значений, полученных по последним двум формулам,
принимают наименьшее.
Качественное состояние деревянного трубопровода харак-
теризуется удельной утечкой воды из деревянных труб
4 = d. LH’/’ ’ л’
где q — значение удельной утечки воды (должно быть в пре-
делах 3000 л/сутки),
Q — абсолютная утечка, л/сутки,
d — диаметр трубопровода, дм,
1 — длина трубопровода, км,
Н — давление, ат.
Для предохранения металлических частей деревянных
труб от коррозии их покрывают лаком марки «Кузбасс»,
разогретым в ванне до кипения: к нему добавляют 3—5%
по весу извести-пушонки.
90
Соединение деревянной трубы с металлической показана
на рис. 62, где стальная труба 1 вводится в деревянную тру-
Рис. 62. Соединение деревянной тру-
бы с металлической
бу 2 и уплотняется сальниковой набивкой 3, зажимаемой бол-
тами 4 и кольцом 5.
ГЛАВА III
РАЗРАБОТКА РОССЫПЕЙ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИЕЙ
§ 9. Основные виды работ на гидравлических разработках
На гидравлических разработках С. М. Шорохов различает
следующие основные виды работ: осушение месторождения,
вскрытие, подготовительные и добычные работы.
1. Осушение
Работы по осушению относятся к предварительным рабо-
там, которые заключаются в проведении канав различного
назначения: руслоотводных, нагорных и водосточных (капи-
тальных) .
Разновидности работ: 1) работы без осушения, 2) осуше-
ние канавами, 3) осушение с водоотливом насосами.
Б. Э. Фридман работы по осушению месторождения отно-
сит к 1подготовительным работам.
Для осушения террасовых или увальных россыпей обычно
проводятся • нагорные и разрезные канавы.
Для осушения долинной или ручьевой россыпи требуется
отвести водоток по руслоотводной канаве за пределы россыпи
Дренаж из разреза может быть либо самотечным по капи-
тальной канаве, либо с помощью насосных агрегатов.
При самотечном дренаже можно обойтись без руслоотвод-
ной канавы, если слагающие россыпи породы достаточно во-
доупорны и если современное русло не пересекает россыпь.
При насосном водоотливе проведение руслоотводной кана
вы не всегда обязательно; это обусловливается гидрогеологи-
ческими и фильтрационными свойствами пород.
При необходимости в руслоотводной канаве ее можно со-
оружать постепенно, обеспечивая дренаж участков, предназ-
наченных к разработке в ближайшие один—два года. Следует
«2
учитывать, что при больщой скорости движения воды в пе
риод паводка канава размывается и расширяется, поэтому
откосы канавы можно делать круче, чем у деривационного
канала.
Для направления воды из русла реки в руслоотводную ка-
наву строят водонаправляющую плотину или перемычку
(иногда из каменной наброски).
Удаление из разреза воды, не нужной для обогащения и
транспортирования породы, происходит через ' капитальную
дренажную канаву. Длину такой канавы можно определить
по формуле:
L —___—
ь — J-i ’
где h — глубина канавы в начальной (головной) части,
J — уклон долины по- направлению дренажной канавы,
i — уклон дна канавы,
Уклон дна канавы определится по формуле:
В практике уклон дна дренажной канавы обычно состав-
ляет 0,002—0,005. Чем больше расход воды в канаве, тем
значение i меньше.
Дренажные канавы целесообразно сооружать для удале-
ния из разреза не менее 100—200 л/сек воды при мощности
россыпи 4—6 м, уклоне долины I = 0,01 —0,12 и обеспечении
гидроустановки запасами полезного ископаемого на срок не
менее 5—10 лет.
Нередко наиболее глубокую часть дренажной канавы про-
ходят с креплением, а мелкую без крепления с откосами до
1 : 1.
Головку дренажной канавы располагают на одной линии
с зумпфом и соединяют специальной канавой для отвода во-
ды из разреза. Если в разрезе установлены 2—3 гидроэлева-
тора или землесоса, то их зумпфы соединяют с головкой дре-
нажной канавы отдельными канавками.
При продолжении разреза вверх по течению на плотике
укладывают открытые лотки для стока воды в дренажную ка-
наву, предусмотрев кратковременный отстой воды с целью
улавливания плавучего золота. Уровень воды в зумпфе реко-
мендуется держать на 0,75—1,25 м выше его дна, что позво-
лит предохранить всасывающие трубы гидроэлеватора (зем-
лесоса) от засасывания воздуха.
Для предохранения места выпуска воды из канавы в реку
от размыва его выкладывают камнем.
93
Проходка дренажных канав при глубине выемки до'6 м
может осуществляться гидравлическим способом. Порядок
проходки канавы тремя гидромониторами: первый проходит
первый уступ канавы, второй гидромонитор, стоящий ниже,
углубляет канаву, а третий производит зачистку.
Преимущества проходки канавы гидромониторами по
сравнению с ручным способом:
1) не требуется крепить борта канавы, 2) производитель-
ность труда рабочих выше в семь раз, 3) срок проходки со-
кращается в 3—4 раза.
Недостатки гидромониторного способа проходки канавы:
1) объем выемки породы за счет откосов увеличивается в
3—4 раза, 2) канава должна переуглубляться на 10—12%,
так как в процессе проходки она заиливается.
Применение землесосов или гидроэлеваторов для откачки
воды из разреза может быть целесообразным в следующих
случаях:
1) если производительность их полностью не использует-
ся для транспортирования пульпы к обогатительным установ-
кам,
2) при незначительном притоке воды в разрезе,
3) при возможности использования откачиваемой воды из
разреза для технологических целей в процессе обогащения.
2. Вскрытие
Основным отличительным признаком разновидностей спо-
собов вскрытия является тип выработки, проходимой для раз-
мещения гидромонитора и транспортного оборудования на го-
ризонтах залежи и используемой в дальнейшем для транс-
портировки песков.
Рис. 63. Вскрытие канавой
На гидравлических разработках С. М. Шорохов рассмат-
ривает следующие способы вскрытия.
’ 1. Вскрытие канавой (рис. 63), когда в первоначальный
94
период проходится канава, по которой осуществляют подход
к плотику россыпи (необходимому горизонту) и выдачу раз-
мытых пород к промывочному прибору и далее в отвал.
Канава проходится с уклоном, достаточным для самотеч-
ного транспорта разжиженных песков, содержащих гальку
определенной крупности. Возможность подхода канавы к оп-
ределенному участку устанавливается расчетным уклоном,
отметкой заложения устья канавы и рельефом плотика.
К вскрытым относятся запасы предварительно осушенных
участков, к которым подведена выносная канава, обеспечен
доступ расчетного числа гидромониторов и когда разработка
осушенных участков возможна с использованием канавы без
необходимости ее дальнейшего углубления или проходки но-
вой.
Согласно рис. 63 вскрытие запасов последующего года
эксплуатации потребует углубки выносной канавы.
Вскрытие новых запасов для увальной россыпи (рис. 64)
’производится новой выносной канавой, пройденной выше
первой.
Рис. 64. Вскрытие кана-
вой увальной россыпи
Последовательность проходки выносной канавы показана
на рис. 65. Запасы, разрабатываемые в течение первого года,
вскрываются выносной канавой 1, которая проходится за
счет капитальных затрат. В процессе разработки участка в
течение первого года по мере подвигания забоя в плотике
углубляется канава а. Эта операция осуществляется с об-
щим комплексом добычных работ и относится к вспомога-
тельным работам.
В зимний период осуществляется углубка выносной кана-
вы 2. что обеспечивает вскрытие запасов для второго года
эксплуатации.
95
В процессе разработки запасов участка второго года про-
изводят углубку канавы в плотике б. В зимний период осу-
ществляется новая углубка выносной канавы 3 для вскрытия
запасов третьего года.
Работы вскрытий г^Вспопогатемни
1-W года работы 1-го to
тРа0о^овжиа и
1-Годы разработки
участков
Рис. 65. Последовательность проходки выносной кана-
вы и вскрытия запасов
2. Вскрытие котлованом (рис. 66) обеспечивает раэмеще-
ние размывочного и транспортного оборудования (землесоса
или водоструйного насоса) с помощью котлована, который
закладывается в месте наиболее низкой отметки плотика. Раз-
меры котлована определяются: 1) габаритами насосов, слу-
Рис. 66. Вскрьиие котлованом
жащих для подъема песков; 2) размерами приямка для сбо-
ра разжиженных песков; 3) площадью, необходимой для
уборки валунов.
Выдача песков к промывочному прибору производится по
трубопроводу от зумпфа котлована. По мере подвигания за-
боя трубопровод и зумпф переносятся в новое положение.
Вскрытыми считаются запасы предварительно осушенного
участка, на котором пройден котлован с установкой необходи-
мого транспортного оборудования и расчетного числа гидро-
96
мониторов. Вскрытые запасы могут быть разработаны с одной
или нескольких установок трубопровода и промывочного при-
бора.
3. Вскрытие канавой и котлованом (рис. 67) предусматри-
вает подход к месторождению и размещение горных машин
на необходимом горизонте с помощью канавы и котлована.
Это предопределяет транспортировку добытых пород частич-
Рис. 67. Вскрытие канавой и котлованом
но самотеком по канаве и частично с подъемом для подачи в
отвалы на высоту до 5 м специальными устройствами (хво-
стовым гидромонитором, гидровашгердом).
Вскрытыми запасами считают запасы предварительно осу-
шенных участков, к которым проведены канавы и котлован с
установкой необходимого подъемного оборудования и обеспе-
чен доступ расчетному числу расположенных в рабочем со-
стоянии гидромониторов. Вскрытые запасы возможно вырабо-
тать с использованием канавы, подъемного устройства и свя-
занной с ним промывной колоды. Б этом случае вскрытые
запасы, приращиваются мелкими участками.
4. Вскрытие двухгоризонтными выработками (рис. 68)
обеспечивает независимый подход к верхним и нижним гори-
Рис. 68. Вскрытие двухгоризонтными выработками
зонтам россыпи и самостоятельную разработку их с некото-
рым опережением во времени.
По канаве, пройденной к верхним горизонтам, разжижен-
ная порода отводится на поверхность и далее в отвалы. К
нижним горизонтам проходится котлован, в котором устанав-
ливается насосное оборудование для подъема породы на
верхний горизонт в канаву или же прямо на поверхность.
Справочник. Выпуск III
97
При отсутствии в верхних горизонтах промышленных пес-
ков весь следующий после вскрытия комплекс по разработке
этого горизонта, то есть после проходки выработок, обес-
печивающих доступ к нему, будет относиться к вскрыше тор-
фов.
5. Вскрытие штольней обеспечивает выдачу породы на по-
верхность и далее в отвалы; направление разработки — вверх
по долине. Это же направление выдерживается и в последо-
вательности вскрытых участков россыпи.
Вскрытие россыпи по Б. Э. Фридману заключается в вы-
полнении комплекса работ, обеспечивающих подход к наме-
ченному для выработки полигону, установку оборудования и
устройств, а также освоение всего процесса добычных работ
в соответствии с проектом.
Обычно вскрытие россыпи начинают с устройства перво-
начального разреза; иногда для этой цели используются ста-
Рис. 69 Схема первоначального разреза на са-
мотечной гидроустановке
рые выработки или естественное углубление. Для образова-
ния первоначального разреза на поверхности россыпи уста-
навливают гидромонитор d=75—126 мм в точке 1 (рис. 69),
который под углом 45° срезает откос, направляя смытый ма-
териал на шлюз Ш.
Когда из положения 1 наносы будут смыты до плотика,
приступают к смыву их из положения 2, а затем из положе-
ния 3, где гидромониторы устанавливаются заранее.
Для ускорения начала добычных работ можно срезку от-
коса производить экскаватором или бульдозером, а также
гидромонитором, установленным на плотике россыпи.
После смыва из первоначального разреза породы до
плотика последний зачищают и затем приступают к добыч-
ным работам.
Организация самотечного транспортирования пульпы в
отвалы возможна при следующих условиях.
1. Россыпь 1 в нижней части ограничена пустыми порода-
ми, а уклон плотика 2 вполне достаточен для самотечного пе-
ремещения пульпы в отвалы. В этом случае шлюз 3 устанав-
98
ливают в шлюзовой канаве 4 и приступают к образованию
первона^йльного разреза (рис. 70), как это указано выше.
2. Россыпь залегает в глубокой котловине и ограничена ко-
ренными породами. Для самотечного транспортирования целе-
сообразно пройти туннель 2 из шурфа 1 и установить шлюзы
2 из шурфа 1 и установить шлюзы
Рис. 70. Схема установки шлюза в канаве
(рис. 71). Образование первоначального разреза вокруг шурфа
осуществляется, как и в предыдущем случае, с ликвидацией
шурфа по мере углубки этого разреза.
3. Россыпь имеет очень крутой плотик. В этом случае про-
ходят короткие канавы и устанавливают в них для транспор-
тирования пульпы шлюзы, которые по мере подвигания работ
Рис 72. Схема установки шлюзов при кру-
том плотике
переносят вверх (рис. 72 а) или устанавливают их в виде усту-
пов в одной канаве (рис. 72 б).
На гидроустановках с принудительным перемещением пуль-
7* 99
пы транспортирующее оборудование устанавливают в «отлова*
не, который необходим для образования первоначального раз-
реза. Для этого в наиболее пониженной точке плотика прохо-
дится специальный шурф размером 2X2 м, который до глубины
3 м может проходиться с наклонными, незакрепленными стен-
ками. В плотике размеры шурфа уменьшаются до размеров
зумпфа, служащего для приема пульпы. Проходка шурфа с
Рис. 73. Схема проходки
шурфа с гидроэлевато-
ром-
1 — крепление шурфа,
2 — гидромонитор, 3 —
гидроэлеватор
зумпфом (рис. 73) осуществляется с помощью гидроэлеватор а г
который опускается в выработку посредством тали по мере ее
проходки.
Для проходки котлована используется гидромонитор, уста-
навливаемый сначала на значительном, а затем на более близ-
ком расстоянии от шурфа. По мере углубки котлована крепь
шурфа разбирают
При применении для транспортирования пульпы землесоса
(рис. 74) первоначальная установка его производится в котло-
Рис. 74. Схема первоначально-
го разреза при гири нуди тельной
транспортировке пульпы земле-
сосом:
1 — первоначальный котло-
ван, 2 — зумпф, 3 — землесос,
4 — пульповод, 5 — выездная
траншея, 6 — гидромониторы,
7 — обратный клапан
ване размером 10X10 м, который проходится с необходимым
заложением откосов экскаватором или гидромонитором с ги-
дроэлеватором.
При глубоких котлованах (6 м и более) на глубине 3—4 м
оставляют берму шириной в 1 м, которая предохраняет откосы
от обрушения. Атмосферные воды отводятся ог котлована кана-
100
вами. Спуск оборудования, движение людей и транспортирова-
ние грузов производятся по выездной траншее.
Для обеспечения ’непрерывного подтекания и засасывания
Рис. 75. Зумпф с обшитыми стенками
пульпы при всасывающей трубе диам. 250 мм и в коленах раз-
мером до 120 мм Б. Э. Фридман рекомендует устраивать зумпф
с зоной всасывания а согласно рис. 75.
Для предохранения зумпфа от камней устанавливается ко-
лосниковая решетка с отверстиями на 10—20 мм меньше раз-
мера наибольшего пропускаемого камня.
Для отбора валунов испытывалась (на Урале) подвижная
решетка-нория, смонтированная на всасывающей трубе земле-
соса (рис. 76).
Рис. 76. Подвижная решетка-нория:
1 — решетка, 2 — редуктор, через который приводится в
движение цепь-решетка, 3 — зубья на цепи, захватывающие
и поднимающие из зумпфа валуны
101
3. Подготовительные работы
Подготовительные работы на гидравлических разработках
по С. М. Шорохову включают:
1) очистку поверхности россыпи;
2) предохранение поверхности от промерзания;
3) водяную оттайку вечномерзлых участков;
4) вскрышу торфов.
Б. Э. Фридман для разработки россыпи гидромеханизацией
рекомендует выполнить следующий комплекс подготовительных
работ: 1) осушить россыпь, 2) вырубить лес и кустарник,
3) перенести на местность границы россыпи и разбить эксплуа-
тационную сетку, 4) провести дороги, установить связь и сиг-
нализацию, 5) предохранить полигон от промерзания, 6) про-
извести предварительное рыхление пород и 7) провести элек-
трическое освещение в разрез.
Очистка полигона от деревьев и куст ар ни-
к а. До начала работ по вскрытию россыпи рекомендуется на
полигоне .вырубить и вывезти лес и удалить кустарник. Указан-
ные работы могут выполняться соответственно с помощью ме-
ханических пил, тракторов и кусторезов.
Эксплуатационная сетка, планы. На площади,
предназначенной к отработке в ближайшие 1—2 месяца, разби-
вают эксплуатационную сетку, которая служит для проведения
замеров объема добытой породы за определенный срок.
Контуры .месторождения наносят на план в масштабе
1 : 500.
Календарный план разработки россыпи составляют с уче-
том данных разведки.
Дороги, связь и сигнализация. Гидравлика
должна быть связана хорошими дорогами с водоприемом, на-
сосной станцией, мастерскими, складами и т. д. Гидроустановка
должна иметь постоянную проволочную связь с управлением
прииска, обогатительной установкой, насосной станцией, элек-
тростанцией, водоприемом, отвальным хозяйством и прочими
службами.
На практике для связи нередко применяется световая и зву-
ковая сигнализация.
Предохранение полигонов от промерзания
способствует удлинению сезона работы гидроустановок и повы-
шению их производительности. Ниже приведены способы пре-
дохранения полигонов от промерзания.
1. Создание искусственного пруда с сооружением плотины
для повышения уровня воды на 1,5—2,5 м. Этот способ осуще-
ствляется при разработке долинных и ключевых россыпей в слу-
чае наличия в реке в осеннее время нужного количества воды.
102
Несмотря на сравнительную простоту и дешевизну, этот спо-
соб имеет ряд недостатков. К ним относятся: а) необходимость
удаления льда в весеннее время, б) проведение в весенний пе-
риод работ по смыву плотины, в) осуществление, в зимнее вре-
мя наблюдений за уровнем воды, размером фильтрации и пр.,
г) потребность в устройстве плотины за контуром полигона,
д) необходимость в водосливных сооружениях для сброса из-
лишних вод.
2. Заливка полигона водой. Для осуществления этого спо-
соба необходимо: а) снять торфа на глубину 1,5—2,5 м в за-
висимости от толщины льда, образующегося в зимнее время в
районе работ, б) построить временную перемычку, в) запол-
нить водой участок, предохраняемый от промерзания.
Достоинства этого способа: не нужно сооружать плотину
за контурами россыпи и нет необходимости устраивать водо-
сливные сооружения для пропуска излишней воды.
Недостатки: выполнение значительного объема работ по
вскрыше торфов, сооружению перемычки, удалению льда и
смыву перемычки в весеннее время; потребность в зимних на-
блюдениях за уровнем воды, размером фильтрации.
3. Утепление полигона'с помощью различных покрытий. При
наличии веток хвои (ель, сосна, лиственница, пихта) или стла-
ника, мха и т. д. ими покрывают полигон слоем 0,25—0,5 м.
Хвою можно укладывать на землю или на накатник. При снего-
задержании эффективность утепления значительно повышается.
Полное предохранение политона от промерзания обеспечи-
вается при покрытии его навозом слоем до 0,25 м. К недостат-
кам этого способа относятся: загрязнение навозом шлюзов, а
иногда и насосов и высокая стоимость производства работ.
Эффективно также утепление полигона сухим торфом слоем
до 0,3—0,4 м, который весной убирается для вторичного исполь-
зования.
Для утепления положительные результаты дает применение
опилок, насыпаемых на землю слоем 0,1—0,2 м. На этом слое
происходит снегозадержание, которое основывается на прин-
ципе использования снежного покрова, обладающего очень пло-
хой теплопроводностью. При толщине слоя снега 0,2 м кратко-
временные морозы почти не влияют на изменение температуры
пород. Лучшим средством для снегозадержания являются де-
ревянные щиты высотой 0,75—1 м, длиной 1,5—2 м; площадь
переплетов должна составлять от 25 до 50% всей площади щи-
та (рис. 77). На 1 гектар требуется 60 щитов длиной по 2 м, КО'
торые устанавливаются рядами перпендикулярно -к направле-
нию господствующего в зимнее время ветра.
Р ы хление пород, ©тбойка пород повышенной плотно-
103
сти и вязкости обычно невыгодна из-за высокого удельного рас-
хода воды на эту операцию.
Рыхление пород может .производиться: а) по способу В. И.
Карцева, б) бульдозерами и экскаваторами, в) взрывными ра-
ботами.
Рис. 77. Деревянный щит
Предварительное рыхление пород по способу В. И. Карцева
рекомендуется применять при соблюдении .следующих условий:
1) породы должны быть водоупорными и обязательно со струк-
турной трещиноватостью, 2) высота забоя должна быть в пре-
должны превышать 5% от общего объема.
делах 3—12 м, 3) валунистость (валуны диам. 300—500 мм) не
Рис. 78. Схема трубопровода
при создании искусственного
оползня:
1 — гидроустановка, 2 — за-
движки, 3 — манометр, 4 —
трубопровод диам. 50—100 мм,
5 — резиновый шланг, 6 —
резиновые шланги длиной Юм,
7 — секции трубок, опускае-
мых в грунт, 8 — коллектор
с патрубками диам. 12,7—19м<м
и длиной 25 см
Сущность способа В. И. Карцева состоит /в следующем
(рис. 78). В породу вводят металлические полые трубки
(рис. 79), через которые нагнетается напорная вода, проникаю*
щая по мелким трещинам в породу, что способствует образо-
ванию трещины в массиве, а затем отделению от него призмы,
Рис. 79. Металлическая труб-
ка длиной 4 м для нагнетания
воды:
1 — шланг, 2 — гусиная шей-
ка, 3 — муфта, 4 — верхняя
часть трубки, 5 — нижняя
часть трубки
которая нередко сползает, а иногда опрокидывается к подошве
откоса (забоя). В результате этого порода под влиянием соб-
ственного веса раздробляется и частично разрыхляется, что уве-
личивает производительность гидроустановки на 50—60%.
Таблица 42
Некоторые данные об обрушении породы по способу В. И. Карцева
Разрез Время опуска- ния од- ной труб- ки, мин Расход напорной воды па 1 м3 об- рушен- ной по- роды, л Ооъем обрушае- мой по- розы за 1 час пи- тания ее водой, м3 Поперечный разрез смываемых наносов
1 1 2 ! .3 1 4 1
Подольский 12—20 100—120 29 Растительная земля—0,5 м: глина желто-бурая — 2,8 м, глина красно-бурад—6,2 м, глина черная — 4,15 м (ос- тавалась главным образом в виде «недомывав). Об- щая мощность — 13,65 м.
Уральский 20—40 260—300 31 v Растительная земля—0,2 м. суглинки плотные — 1,5 м, галечник кварца, щебень сланцев в плотных суглин- ках — 4 м (при содержании гальки 15%). Общая мощ- ность— 5,7 м.
105
Расстояние между трубками и от трубок до бровки уступа
зависит от высоты уступа, подлежащего обрушению, характера
породы и напора, под которым вода вводится по трубкам.
На одной из гидроустановок Урала при мощности напла-
стования 5—5,5 м при напоре около 70 м в трещиноватых гли-
нах расстояние между трубками и от борта разреза составляло
4—5 м.
Расстояние между трубками и бортом разреза должно быть
меньше или равно высоте уступа.
Предварительное рыхление породы экскаваторами или буль-
дозерами рекомендуется применять при разработке гидромеха-
низацией плотных, неструктурных глин, не обрушающихся при
создании искусственного оползня.
На рис. 80 представлена схема разработки с рыхлением по-
Рис. 80. Схема разработки с рыхлением породы
драглайном
роды драглайном. По этой схеме вынутая порода сначала по-
ступает в отвал, где размывается гидромонитором, а затем пе-
ремещается самотеком к месту укладки или к зумпфу для даль-
нейшего транспортирования землесосом.
Схема разработки с рыхлением породы бульдозером приве-
дена на*рис. 81. Здесь бульдозер, последовательно срезая слои
Рис. 81. Бульдозер на рыхлении породы
106
пароды, спускает ее .под откос, где о,на ‘размывается гидромони-
тором и дальше самотеком перемещается к зумпфу землесоса.
Рыхление породы бульдозером эффективнее, чем экскавато-
ром, так как бульдозер дешевле, мобильнее, а также он может
транспортировать .породу на расстояние 50—60 м, что позво-
ляет увеличивать продолжительность стоянки гидромонитора и
землесоса на одном месте.
На разрушение и размыв 1 м3 плотной глины гидромонито-
ром без предварительного рыхления расходуется энергии
6—8 квтч и на транспортирование—1—2 квтч.
Удельный расход энергии на операцию по рыхлению поро-
ды бульдозером или экскаватором составляет 0,75—1 квтч.
Размыв торфов, сложенных из глины и предварительно раз-
рыхленных бульдозером или экскаватором, при отсутствии не-
обходимости в тщательной дезинтеграции* возможен с приме-
нением небольшого напора в 20—30 м вод. ст. и с относитель-
но небольшим удельным расходом воды — 3—4 м3 на 1 м3 по-
роды.
Использование в. в. для предварительного рыхления пород
на гидравлических работах широкого распространения еще не
имеет.
При высоте уступа менее 20 м взрывные работы произво-
дятся скважинами диам. 150 мм, которые проходятся буровыми
станками. В забоях высотой 20—50 м взрывные работы осуще-
ствляются преимущественно минными камерами.
Взрывные работы для рыхления пород успешно применя-
лись в Западной Сибири, где разрабатывалась гидромеханиза-
цией россыпь мощностью от 2,3 до 14 м, состоящая из песчани-
стых глин (1—Юм), песков серого цвета из окатанной гальки,
связанных глинистой примазкой. Плотик был представлен изве-
стняками и сланцами. Степень каменистости — 15—20%, раз-
мер валунов — не более 15—20 ом, редко 35 см в диаметре.
Взрывчатка размещалась в зарядных камерах длиной 1,5—
2,5 м, для чего из дудок были пройдены рассечки. Диаметр ду-
док — 0,8 м, глубина — от 2,3 до 11,5 м. Дудки проходились
тремя линиями с расстоянием между ними 20 м и между выра-
ботками — 12 IM (рис. 82).
В результате взрыва площади размером около 5 000 м2 об-
щий объем разрушенной горной массы составил 40 000 м3 при
расходе аммонита на 1 м3 разрушенной массы 63 г.
После разрыхления взрыванием показатели работы гидро-
установки значительно улучшились: выработка на одного рабо-
чего гидроустановки выросла в 3,7 раза и составила 133 м3 в
смену; расход напорной воды на 1 м3 выработанной породы со-
ставил 9,5 м3, то есть уменьшился в 2,65 раза.
107
Освещение гидроустановки. Для этой цели в
разрезе используется 'Несколько прожекторов по 500 вт или
электроламп по 100—200 вт каждая. Кроме того, электродам-
Рис. 82. Продольный разрез выработок для
взрывных -работ:
а — дудки, в — зарядные камеры, с — ли-
нии смыва
нами освещаются шлюзы, помещения раздевалок, зумпфы, ме-
ста установки гидроэлеваторов, баки и др. В целом по разрезу
для освещения необходима мощность в 5—7 квт. В качестве
первичного двигателя используются локомобиль или двигатель
внутреннего сгорания. Более рационально установить турбину
Пельтона, приводящую во вращение динамомашину.
4. Вскрыша торфов
Для вскрыши торфов используют гидромеханизацию. Систе-
мы вскрыши тождественны системам разработки песков. К смы-
ву торфов приступают после создания первоначального разре-
за и установки землесосов на плотике. При работе гидроуста-
новки с принудительным перемещением и наличии ниже гра-
ницы россыпи выработанного разреза или котлована торфа
можно транспортировать самотеком, минуя шлюзы. В этом
•случае россыпь будет отработана в два уступа.
Порядок работы по смыву торфов следующий (рис. 83). В
зумпфе 1 монтируют пульпоподъемник 2, шлюзы 3 устанавли-
вают на эстакаде 4, затем приступают к смыву торфов с само-
течным транспортированием их в выработанный разрез 6. Смыв
торфов начинают от нижней границы разреза, оставляя перед
элеваторами или землесосами целик 7 для предупреждения за-
иливания породой зумпфа и оборудования в котловане. С по-
мощью гидромонитора недалеко от шлюзов проходится канава
8 с удалением торфов в разрез.
Для укрепления эстакады 4 и создания дамбы 5, отделяю-
щей выработанный разрез от намечаемого к разработке, смы-
.108
тые торфа в первую очередь направляются по канаве 8. Дамба
5 используется также для укладывания на ней трубопровода,,
питающего водой гидроэлеваторы и хвостовой гидромонитор.
Для удаления воды самотеком в русло реки 12 служит канава
11; по ней же стекает вода, поступающая с хвостами. Гидро-
Рис. 83. Схема смыва торфов в выработанное пространство
мониторы 9 при смыве торфов находятся на поверхности рос-
сыпи, продвигаясь от нижней границы к верхней путем укоро-
чения рабочей линии. Для открывания и закрывания трубопро-
водов служат задвижки 10.
Запасы, расположенные на предварительно осушенных уча-
стках и горизонтах, к которым обеспечен доступ горных машин
и на которых осуществлены по проекту все указанные выше
подготовительные работы, считаются подготовленными запа-
сами.
Вечномерзлые россыпи рекомендуется предварительно от-
таивать одним из способов, описанных в выпуске «Дражные
работы».
5. Добычные работы
На гидравлической разработке к добыче С. М. Шорохоз от-
носит:
1) проходку нарезных канав: размыв пород, перемощение
100
песков по канаве, прокладку трубопровода и перестановку ги-
дромонитора;
2) сплошной размыв пород и доставку размытых песков к
зумпфу землесоса (водоструйного насоса, к творилу промыв-
ной колоды или выносной канавы), перенос гидромониторов и
разводящих трубопроводов в разрезе;
3) вспомогательные работы: уборку валунов и крепи, зачи-
стку плотика, подрывку мерзлого слоя, проходку в плотике ка-
нав по мере подвигания забоя;
4) перемещение разжиженных песков по канаве или от
зумпфа к промывочному прибору;
5) промывку песков;
6) перемещение хвостов и размещение их в отвалах.
Продолжительность ведения гидравличе-
ских работ. При обеспечении гидроустановки водой рабо-
та на ней обычно* производится при непрерывной рабочей не-
деле, в течение суток — три восьмичасовые смены. Число
рабочих дней в году зависит от климата и условий водоснаб-
жения.
В Восточной Сибири, например, гидроустановки работают
140—180 дней. Работы прекращаются, когда устанавливается
постоянная дневная отрицательная температура.
Для бесперебойной работы гидроустановки необходимо
иметь запасные забои с запасными гидромониторами. Общее
число работающих гидромониторов и запасных забоев опре-
деляется в основном производительностью прииска.
На крупных гидроустановках обычно имеется не более
трех одновременно работающих гидромониторов; число за-
пасных забоев не превышает четырех.
Гидромонитор обычно останавливается во время проведе-
ния в забое работ по проходке почвенных канав, по наращива-
нию труб, а также при уборке валунов и зачистке плотика.
Тогда работа по размыву переносится в запасной забой на
другой гидромонитор.
Гидромонитор должен располагаться в разрезе на наибо-
лее близком, но безопасном расстоянии от забоя и с таким
расчетом, чтобы его можно было использовать и для подгон-
ки песков. Для этого гидромонитор рекомендуется устанавли-
вать на наиболее возвышенных местах плотика.
Для установки щитов, укладки желоба, направляющего
поток песков, а также для проходки почвенных канав исполь-
зуют специальных рабочих разреза, куда входят плотник,
один—два чернорабочих и проходчики.
Для проходки почвенных канав в твердых породах при
110
помощи буровзрывных работ используют небольшой пере-
движной компрессор и перфораторы.
Наращивание труб, передвигание гидромониторов и на-
сосных установок выполняет бригада слесарей и чернорабо-
чих численностью от 2 до 6 человек в смену, а иногда и более.
6. Вспомогательные работы
К таким работам относятся: уборка валунов, пней, старой
крепи, зачистка плотика, рыхление пород и предохранение их
от промерзания.
Уборка в а л у н ов. Валуны крупнее 250—300 мм в по-
перечнике обычно убираются из забоя непосредственно после
того, как 'гидромонитор омоет мелочь.
На гидравлических установках небольшой производитель-
ности, где землесосы пропускают камни диам. менее 150 мм,
убираются из забоя и более мелкие валуны на колосниках
пескового зумпфа.
Уборка камней может производиться с помощью носилок,
тачек, таратаек, бульдозера, скреперов и различных кранов.
В частности, для этого применяются кабель-краны (рис. 84),
Рис. 84. Схема кабельного крана:
1 — ведущий канат, 2 — несущий канат, 3 — подъемный канат, 4 — лебед-
ка для подъема, 5 — лебедка для .передвижения, 6—вагонетка
имеющие три каната: несущий диам. 38—64 мм, ведущий —
16—19 мм и подъемный — 19—25 мм. Такие краны работают
на пролетах от 100 до 600 м. Скорость подъема вагонетки
0,75—1 м/сек, скорость передвижения 1—2 м/сек. На опорах
крана устанавливаются противовесы из ящиков с камнями.
Высота опор 10—40 м.
Камни от зумпфа можно убирать кранами-укосинами
(с подъемной силой 0,5—1 т) или консольными поворотными
кранами (рис. 85) с подъемной силой до 1 т, вылетом стрелы
до 3 м и углом вращения до 220°. Кран за смену убирает до
40 м3 камня.
111
Б. Э. Фридман рекомендует для удаления камня от забоя
и зумпфа использовать также ленточные передвижные транс-
гюртеры, которые должны перемещать камни на зачищенный
плотик.
Зачистка плотика. Эта опе-
Рис. 85 Консольный
воротный кран
рительно взрываются
рация вызывается тем, что во время
размыва пород и переноса их водным
потоком к канаве или зумпфу на плотик
россыпи оседают крупинки металла.
Поэтому независимо от строения пло-
тика необходимо производить задирку
его верхнего разрушенного слоя с вы-
емкой песков из щелей и мест запа-
даний.
На многих гидравликах для зачист-
ки плотика используют бульдозеры, но
нередко эта работа производится и
вручную.
На гидравлических установках для
зачистки плотика могут быть использо-
ваны при значительном объеме работ
гидромониторы и бульдозеры, а при не-
большом объеме — ручная сила. Зачи-
щенная бульдозером порода должна до-
ставляться км к зумпфу или творилу
для размыва гидтюмовитором и подачи
на промывочное устройство.
Наиболее крупные валуны предва-
аммонитом. Крупные валуны склады-
ваются в разрезе на зачищенный плотик, на отвальной пло-
щадке или по бортам разреза.
Бригада по уборке камня состоит из 2—8 человек и более,
в зависимости от объема работ, и при необходимости работает
во все смены. Эта же бригада обычно удаляет из забоя невы-
корчеваниые пни и старую крепь.
§10. Разрушение и размыв породы в разрезе
1. Разрушение породы
При гидромониторном способе разработки разрушение по-
роды производится струей воды, подаваемой -с большой ско-
ростью через гидромонитор.
Породу разрушают обычно посредством вруба, создавае-
мого в массиве породы. Когда размеры вруба достигнут такой
величины, при которой в нависающем над ним массиве силы
112
оцепления окажутся меньше веса расположенной над врубом
породы, связь с основным массивом нарушится и произойдет
обрушение.
По Б. Э. Фридману при разрушении пород, слагающих
россыпь, наблюдаются виды обрушения, приведенные на
рис. 86, при которых обычно глины, пески, супеси и суглинки,
сползая вниз, занимают положение А’ В’ С’ Д’ вместо поло-
жения АВСД.
Рис. 86. Схемы обрушения пород россыпи
Для россыпи мощностью в среднем 2,5 м, представленной
растительным слоем, суглинком с редкой мелкой щебенкой,
частично сцементированной глиной и полуокатанным галечни-
ком (породы III категории крепости, средней промывистости,
выход галечника 25%), А. Н. Капнеев рекомендует делать
вруб длиной 8—10 м, высотой 0,4 м и глубиной 1 м. Если по-
рода не обрушается, то нужно, двигая струю гидромонитора
по забою снизу вверх, делать дополнительный вертикальный
вруб, а затем снова переводить струю в горизонтальное по-
ложение, пересекая этим движением вертикальный вруб, и
обрушать забой.
Б. Э. Фридман считает, что быстрое обрушение породы
легче получить увеличением длины вруба, особенно при. не-
больших мощностях напластования (до 5 м), то есть при
мощности россыпи 2,5 м, как это указывалось выше, длину
вруба можно увеличить с 10 до 15 м.
По Г. П. Никонову разрушающее породный массив удель-
ное давление струи на забой меньше соответствующего меха-
нического давления, что объясняется действием струи не толь-
ко на поверхность породного массива, но и проникновением
ее по порам и трещинам грунта во внутрь массива. Эта часть
воды как бы распирает, «взрывает» породу изнутри, что и
вызывает более энергичное разрушение. Кроме того, вода,
растекаясь с большой скоростью по поверхности массива, от-
рывает частицы породы от массива и уносит их с размывае-
8 Справочниг. Выпуск III
113
май поверхности. Здесь же происходит и размокание породы,
что также приводит к потере связности частиц породы.
2. Основы теории струи *
В поперечном сечении струя, вылетающая из насадки
(рис. 87), может быть разделена на следующие три зоны:
1-я зона — в центральной части, плотная, в виде «ядра»; 2-я
зона — вокруг ядра, менее плотная, с пузырьками воздуха;
Рис. 87. Схема строения струи гидромонитора
3-я зона — вокруг 2-й зоны, молочного цвета, состоит из
разрозненных струек, мелких капель воды в воздушной среде.
Струя в зависимости от характера поперечного сечения по
длине разделяется на три участка. 1-й участок — струя плот-
ная; в поперечном сечении имеются 1-я (ядро) и 2-я зоны; в
конце участка 1-я зона (ядро) исчезает. 2-й участок — струя
с поверхности частично насыщается воздухом и начинает
приобретать конусообразную форму; в поперечном сечении на
всем участке — 2-я и 3-я зоны, в конце участка исчезает 2-я
зона. 3-й участок — с поверхности струя очень сильно насы-
щена воздухом; в поперечном сечении на всем участке — толь-
ко 3-я зона.
Для разработки грунта наиболее эффективен 1-й участок,
менее эффективен 2-й участок, который может быть использо-
ван для размыва; совершенно неэффективен для размыва 3-й
участок.
* Г. П. Никонов, С. О. Славутский. Гидромеханизация в угольной
промышленности. Углетехиздат, 1952.
114
Полное (динамическое) давление струи на вылете из на-
садки Р определяется по формуле гидравлики:
P = ^F.V2=^F . L’gH,
так как V2 = 2g Н,
или Р = 2 То F- Н = 2000 F Н, .кг,
где т0— объемный вес воды, равный 1000 кг/м3,
g—ускорение силы тяжести, м/сек2,
V — средняя скорость струи, м/сек,
F—площадь сечения насадки, м2,
Н—напор на вылете из насадки, м.
Начальное удельное давление струи Ро, то есть давление,
приходящееся на 1 см2 сечения струи, выражается:
_ Р 2000 F . Н _ n о , 2
Ро— р ~ Ю000 F — 0)- Н КГ/СМ
или Н=5 Ро.
При статическом напоре среднее удельное давление
Ро = 0,1 Н кг/см2 — оно в два раза меньше давления динами-
ческого.
Таблица 43
Диаметр струи при различном напоре
Расстояние от насадки, м Диаметр струи при различном напоре на вылете, см
при диаметре насадки £0 мм при диаметре насадки 100 мм
Н=30 м Н=54 м Н=80м Н = 14 м Н==24 м Н=30 м
0 5,0 5,0 5,0 110,0 10,0 10,0
4 13,5 15,0 16,0 19,0 20,5 21,0
7 19,0 . 21,0 23,0 24,5 25,5 26,5
10 25,5 27,0 28,5 28,5 30,0 31,0
15 35,5 37,5 39,0 39,0 43,0 44,0
20 46,0 48,0 50,0 53,0 57,5 59,0
8*
115
Таблица 44
Давление струи при различном напоре
Расстояние от насадки, м Давление струи при различном напоре* *
при диаметре насадки 50 мм при диаметре насадки 100 мм
Н-30 м Н=54 м Н=80 м Н—14 м Н=24 м Н=30 м
0 112 _205_ __ 298 _209_ _359_ 448
5,70 10,50 15,20 2,66 4,57 5,70
4 131 231 387 241 413 518
0,92 1,31 1,56 0,85 1,26 1,50
7 116 21 i 302 231 390 488
0,41 0,61 0,73 0,50 0,77 0,91
10 101 196 281 216 366 463
0,20 0,34 0,44 0,34 0,52 0,62
15 81 176 261 201 352 452
0,08 0,16 0,22 0,16 0,24 0,30
20 70 161 __24£ 191 346 437
0,04 0,09 0,12 0,09 0,13 0,16
полное давление (кг),
в знаменателе — среднее
* В числителе —
удельное давление (кг/см2).
струи увеличивается, а
При удалении от насадки диаметр
удельное давление падает.
Значение среднего удельного давления струи Pi для раз-
личных расстояний от насадки и для створа забоя может быть
определено по формуле:
• 40,7
+30
ао
2р0, кг/см2,
где 1 —расстояние от насадки, м,
Ро — среднее удельное начальное давление струи на вы-
лете из насадки, кг/см2,
d0 — диаметр насадки, мм.
3. Размыв пород
Под воздействием струи воды нарушается сцепление от-
дельных частиц породы, они отрываются от грунтового мае-
116
сива и уносятся водой, то есть происходит размыв породы.
Бели через К обозначить работу, потребную на разруше-
ние 1 мэ породы в целике, а через Р — работу, которую со-
вершает вылетающая из насадки струя или которая затрачи-
вается в действительности гидромонитором на размыв 1 м3
породы, то взаимная зависимость этих величин по С. М. Шо-
рохову выражается следующей формулой:
IZ
Р=а у Н=^ ,
чс
где Р—работа размыва 1 м3 породы (коэффициент размы-
ва), т/м,
а — удельный расход воды у насадки (количество расхо-
дуемой воды в мэ на 1 м3 породы),
7 — удельный вес воды (у =1 т/м3),
Н — действительный напор (напор у насадки), м,
К—работа разрушения 1 м3 породы, т/м,
Мс—коэффициент -струи, величина которого показывает
отношение полезно 'используемой работы разруше-
ния к работе, которую выполняет гидромонитор.
Относительная величина полезной работы, используемой
на разрушение, то есть отношение величины К и Р, равное
Мс , в каждом отдельном случае работы гидромонитора за-
висит от следующих условий:
1) от возможного использования в различных породах ди-
намической энергии удара струи для их разрушения; это яв-
ление учитывается коэффициентом использованиями» который
равен отношению работы разрушения 1 м3 породы в целике
к работе удара струи;
2) от явления рассеивания струи, связанного с увеличени-
ем диаметра струи по мере удаления ее от насадки; увеличе-
ние диаметра приводит к уменьшению удельного давления
•струи на единицу площади забоя; это явление учитывается
коэффициентом рассеивания Мр , равным отношению давле-
ния струи на единицу площади у выхода из насадки к давле-
нию струи у забоя;
3) от облегчения работы размыва в зависимости от спосо-
ба отбойки уступа благодаря увеличению числа плоскостей
обнажения и предварительного разрыхления пород от обру-
шения уступа после его подбойки. Это явление учитывается
коэффициентом забоя Мз» равным отношению средней рабо-
ты разрушения 1 м3 породы забоя к работе разрушения той
же породы в целике.
117
Коэффициент использования % имеет прямо пропорцио-
нальную зависимость с коэффициентом струи т]с > коэффици-
ент рассеивания и коэффициент забоя f]3 обратно про-
порциональны.
Взаимосвязь коэффициентов т]с, 7)р, т]и и т)3 выражает-
ся уравнением:
7) = ~>1и
Чз*
Подставив выражение коэффициента струи при 7 =1 в
предыдущее уравнение, получим:
I/
р = а н Пз-
Чи г
Давление Р, оказываемое струей на забой, перпендику-
лярный полету струи, определяется уравнением:
у2
р= 7 кг,
где 7—вес 1 м3 воды (7 = 1000 кг),
«> — площадь поперечного сечения струи, м2,
v — скорость струи, м/сек.
Значительная часть гидравлик имеет действительный на-
пор 25—100 м, что обеспечивает на расстоянии 10—15 м от
забоя давление струи в размере 0,4—1,5 кг/см2.
Значения удельного расхода воды, предельных действи-
тельных напоров и коэффициента размыва, полученного на
основании пересчетов С. М. Шорохова для пород различной
плотности, приведены в табл. 45.
По данным Б. М. Шкундина, струя, вылетающая из на-
садки диам. 90 мм, с действительным напором 75 м и часо-
вым расходом около 800 м3, на различном расстоянии дала
производительность размыва, приведенную в табл. 46.
Струя, вылетающая из насадки на расстояние 1=145 d
(d—диаметр отверстия насадки), по Н. П. Гавырину, не уве-
личивается в своем диаметре и имеет почти постоянное давле-
ние.
В дальнейшем струя начинает сильно расширяться, при-
чем ее диаметр увеличивается тем быстрее, чем меньше ди-
аметр насадки и чам больше скорость истечения.
118
Таблица 45
Удельный расход воды и коэффициент размыва для различных пород
Класс и характеристи- ка пород, прииск Значение коэффициен- та размыва на 1 м3 по- роды с уче- том расхода воды на подсонку, т/м Удельный расход воды с учетом подгонки на 1 м3 песков, м3 Напор у насадки, м Теоре- тиче- ский напор, м Годовая произво- дительность по породе, тыс. м3 Число рабо- чих дней в в году Средний расход во- ды, м3/мин
1 2 3 4 5 6 7 8
Единые нормы выработки строительных работ
Класс
I 400 5—10 80—50 — — — —
II 600 6—10 100—60 — — — —
III 1000 10—15 100—80 — — — —
IV 1800 12—15 150—120 — — — —
Сибирские гидравлики с канавным вскрытием (Амур)
Речники без валунов с частичной мерзло- той в пределах 20% и прослойками глины: прииск А 920 36,7 — 32 129,4 153 21,6
. прииск Б 1250 56,8 — 28 81,0 160 20,0
прииск В 1080 43,0 - 32 137,1 155 27,2
прииск А 460 21,0 Мариинская тайга — 27 18,5 35
прииск Б 610 23,0 — 33 116,0 162 —
<5 прииск В (ка- менистые породы) 1300 24,0 — 68 52,0 75 —
Продолжение табл. 45
Якутия
Мерзлые породы 2900 80,0 — Уральские ги, 46 дравлики 33,1 90 —
Суглинистые породы с галькой и булыжни- ком: прииск А 795 31,9 25 148,0
прииск Б 705 52,7 13,4 — 177,0 — —
прииск В 878 19,5 45,0 — 43,0 — —
Валунистые пароды, пески с сцементиро- ванным прослойком: прииск А 2030 Гидравлики 14,3 в отдельных районах ~ . 183
Прииск Б 2100 16,6 125,0 162 1420 295 j—
Класс I II III IV V Нормы 420 700 1260 2280 2450 Главзолота 12,0 20,0 36,0 65,0 70,0 (для 35 35 35 35 35 среднего напора в 35 mJ
Таблица 46
Производительность гидромонитора и удельный расход воды
Расстояние от насадки до забоя, м
Показатели 0 5 10 15 20 23
Производительность гидро- монитора, мэ породы в час 100 93 74 48 18
Удельный расход воды в м3 на размыв 1 мэ породы — 8 8,6 10,8 16,7 44,5
4. Дальность полета струи
Теоретическая дальность полета струи 1 подсчитывается
V2
1 =— sin 2а,
где v — скорость истечения струи из насадки, м/сек,
а— угол наклона вылетающей струи к горизонту, град.
По Н. П. Гавырину, для определения дальности полета
струи (с учетом того, что среда оказывает сопротивление ее
полету, вследствие чего действительная дальность полета
струи уменьшается), следует пользоваться формулой:
-з
1=0,415 Н2/3 ]/ a d,
где 1—расстояние от насадки до центра падения наиболее
мощного потока струи, м,
а — угол наклона струи к горизонту, град,
Н — напор у насадки, м,
d — диаметр насадки, мм.
Для каждой насадки существует предельный напор, даль-
нейшее увеличение которого не приводит к увеличению полета
струи. Предельная дальность полета струи определяется:
4
1 пр = 1,27d °’94 /Г .
Величину предельного напора в зависимости от диаметра
насадки можно определить по предыдущей формуле:
Предельное расстояние полета струи обычно используется
для подгонки пород, но оно не может быть использовано для
успешного размыва пород, так как для этой цели требуется
плотная струя с достаточным удельным давлением.
121
Рекомендуется устанавливать гидромонитор от забоя на
расстоянии не более 0,25—0,3 фактического напора у насадки.
Для предупреждения заваливания уступа обрушаемыми по-
родами гидромонитор не следует пододвигать к забою на рас-
стояние меньше высоты уступа, для чего необходимо иметь у
насадки действительный напор, в 3—5 раз больший высоты
уступа.
Б. Э. Фридман рекомендует определять:
а) дальность полета струи (когда ствол находится на
уровне земли) по формуле:
L = 2H0<p2sin2a,
где® —коэффициент скоростной (<р =0,935),
а—угол наклона оси трубы к горизонту,
Но — полный напор с учетом скоростного напора (см. фор-
мулу Н0=Н3+ ^-).
Максимальная дальность полета струи будет при a =45°
I-макс =2Н0<р2;
б) дальность полета струи (теоретическая) при горизон-
тальном положении ствола Lr по формуле:
Lr = 2? /ЙД ,
где Z — высота центра насадки гидромонитора над горизон-
тальной плоскостью, проведенной через его опору, м
(рис. 88);
Рис. 88. Схема дальности полета струи
в) высоту полета струи по выражению:
h= <р2 Но sin2 a ,
где h — высота полета струи над горизонтальной плоскостью,
проведенной через опору гидромонитора.
Максимальная высота полета струи ЬмаКс будет достигнута
при a =90°.
122
Фактические значения L и h меньше теоретических на
5—10% ©следствие сопротивления воздуха.
Породу рационально перемещать при подъеме ствола к
линии горизонта на 5—10°.
11. Перемещение металлоносных песков самотеком
Условия для организации самотечного перемещения песков
П. Никонов рекомендует условия организации гидро-
§
1.
Г.
транспорта выражать следующим уравнением:
Hi-H2 т Hj—Н2 т
.2 > J или —< J,
где Hi — отметка площадки уступа,
Н2 — отметка выпуска пульпы,
L —длина на трассе пульповода,
i —уклон, необходимый для самотечного транспорта.
Если левая часть уравнения равна или больше правой, то
•возможен самотечный транспорт. Если левая часть уравне-
ния меньше правой, то нужно организовать напорный гидро-
транспорт.
Перед перекачиванием песков на промывочной прибор их
доставляют к зумпфу. В некоторых случаях пески от забоя к
зумпфу перемещаются самотеком за счет водного потока и
уклона плотика. Чаще приходится для осуществления беспе-
ребойно действующего самотечного транспорта прибегать к
подгонке песков струей, к дополнительному подводу потока
безнапорной воды.
При перемещении песков наиболее крупные частицы осе-
дают на дно потока, засоряя канаву или желоб, и тем самым
осложняют процесс самотечного транспорта.
Пески состоят из твердых частиц различной крупности.
При больших скоростях водного потока твердые частицы
находятся во ‘взвешенном состоянии в водной среде. При сни-
жении скорости водного потока наиболее крупные твердые
частицы оседают на дно канавы и перемещаются, перекаты-
ваясь по ее дну.
По данным Г. Н. Роера, в табл. 47 приведены средние ско-
рости потока, при которых начинается перемещение зерен по-
род с удельным весом, близким к 2,5—3.
Начальную скорость донного перемещения породы круп-
ностью в пределах 0,1—5 мм М. А. Великанов и Н. М. Бочков
определяли уравнением: _______
v = 14gd+6,
123
где v — «ачальная скорость влечения, см/<йк,
g — 981 см/сек2,
d — диаметр зерна.
Скорость потока обычно берется с учетом особенности
транспортируемой тали — с запасом не менее 25%, что поз-
воляет избегать засорения канавы.
Таблица 47
Средняя скорость потока, при которой перемещаются зерна пород
достаточной окатанноеги
Диаметр зерен, мм Средняя ско- рость потока, м/сек Диаметр зерен, мм Средняя скорость потока, м/сек
0,2 " — 0,19 50 1,2
0,4 0,20 75 1,6
0,6 0,22 100 2,0
1,0 0,25 125 2,2
10,0 0,50 150 2,3
25,0 0,80 175 2,5
Для подсчета уклона канавы, по которой перемещаются
пески, пользуются уравнением Шези с вводом поправочного
коэффициента:
v2
i —___л__
В2С2 r ’
где vn—скорость движения потока песков, м
8 — коэффициент, учитывающий дополнительные потери
вследствие большой густоты потока, в зависимости
от степени разжижения песков; по абсолютной ве-
личине коэффициент всегда менее единицы.
Величина поправочного коэффициента 8 может быть при-
• мерно определена по формуле:
8 3,25 рз-р2
— 3,25 рз+800-r1’4 ’
где р — коэффициент разжижения песков (отношение объе-
ма воды к объему песков в целике),
—коэффициент шероховатости стенок канавы по Ба-
зену.
2. Расчет желобов
В необходимых случаях для обеспечения бесперебойной
работы самотечного транспорта применяют желоба из дере-
ва (рис. 89 а) или деревянные желоба с металлическим кар-
касом (рис. 89 б).
124
О б
Рис. 89. Переносные желоба:
а — деревянный, б — с железным каркасом
Цри расчете желобов по ВНИИГ (Всесоюзный научно-
исследовательокий институт гидротехники им. Б. Е. Веденее-
ва) определяются их размеры и необходимый уклон для дви-
жения пульпы с определенной скоростью.
Таблица 48
Значение формул ВНИИГ в зависимости от средневзвешенного размера
перемещаемых частиц
Средневзвешенный
размер транспортируе-
мых частиц dcp, мм
Заданный расход пульпы Qn, м3/сек
Для dcp < 0,07
4 _____
Qn = 0,2 ml? (i+ззз /р h°-75)
Для 0,07 < dcp < 0,15
Для 0,15 < dcp < 0,4
Для 0,4 < dcp < 1,5
Для dcp > 1,5
3 4
Q„ = 0,3 mh" (1+3,50 /V)
Qn = ml? (0,35+2,15 1/pV)
Qn = ml? (0,35+2,15 /7Р)
Q„ = 1,91? (0,35+2,15
Примечания:
1. hK—глубина потока
при критической скорости гидротранспорта.
b
2. т=~т—~
hK
, где b — ширина желоба, м (т принимают равным от 3 до
4); р — весовое содержание твердого в пульпе, выраженное в процентах
к весу воды.
125
3. Приведенные в табл. 48 формулы получены для относительного
удельного веса породы 7Т =2,7. При?т 2,7 к этим формулам вводят по-
правочные коэффициенты и ₽2 зависящие от dcp. При dcp< 1,5 мм
₽1 = при dcp>l,5 мм ₽2= .
. Остальные параметры могут быть определены таким образом: ширина
желоба b=mhK высота желоба h=hK+a, где а (обычно=0,2 м) —расстоя-
ние от горизонта пульпы до верха желоба.
Площадь живого сечения желоба <»к =bhK.
Критическая скорость движения пульпы
. Vk~ «к'
Уклон желоба
где R—гидравлический радиус, определяемый в данном слу-
чае из выражения:
р — Ь hK
к “ b+2hH ’
С — коэффициент, определяемый по формуле акад. Н. Н.
Павловского
c=4ry-
где п — коэффициент шероховатости,
R—гидравлический радиус,
Y — показатель степени (обычно принимают Y=’/s или
Y=’/e).
Таблица 49
Уклоны желобов и канав для самотечного перемещения пород
Транспортируемая порода У к л о н ы
желобов земляных канав
Глинистые пески 0,015—0,025 0,02—0,03
Мелкий песок 0,025—0,03 0,03—0,04
Средний песок 0,03 —0,035 0,04—0,05
Крупный песок 0,035—0,05 0,05—0,06
Мелкая галька 0,05 —0,1 —
126
Для перемещения отбитого крупного материала от места
размыва к почвенной канаве или к песковому желобу пополь-
зуется ударная сила струи гидромонитора, а также дополни-
тельная вода. Особенно это имеет место при сильной валу-
нистости и малых уклонах плотика, близких к 0,02—0,03. В
этих условиях дополнительный расход воды может составить
10—30 м3 воды на 1 м3 песков. В наиболее благоприятных
условиях расход воды на подгонку песков в забое составляет
примерно 2 м3 на 1 м3 песков.
Таблица 50
Предельные допустимые скорости течения в канавах
Род грунта и тип крепления Средняя предельная допустимая скорость, м/сек Род грунта и тип крепления Средняя предельная допустимая скорость, м/сек
Илистый грунт Мелкий песок Крупный песок, лесс, одиночная дерновка плашмя Суглинки, супески Гравий и мелкая галь- ка диам. до 25 м<м Хрящевой грунт, галька крупная 0,15 Глина плотная, твер- да дая, дерновка в стенку 1,80 Каменистый грунт 2,50 Скальный грунт, 0 80 двойная мостовая 3.50 0’55 0,95 Кирпичная кладка на цементе 4.50 Бетон, бутовая кладка, плетневые ящики - с заполнением круп- ным камнем 5,0 1,50 Деревянный лоток 6,5
§12. Подъем песков
1. Приборы и оборудование для подъема песков
Высота подъема песков Нп в основном определяется необ-
ходимостью организации самотечной подачи хвостов в отвалы
примерно по схеме, приведенной на рис. 90. Согласно этому
рисунку величина Нп в общем случае равна Н + НК, где Н —
мощность россыпи и Нк — высота установки головной части
шлюза над поверхностью.
•Подъем разжиженных песков с галькой и булыжником мо-
жет осуществляться с помощью шлюзов с понуром, гидроваш-
гердов, гидроэлеваторов и землесосов.
127
Рис. 90к Схема подъема песков к промывочному прибору
Шлюзы с понуром используются для подъема песков нз
высоту 1—1,5 м с помощью (гидромонитора.
Транспортировка поднятых песков по промывному шлюзу
обычно производится с помощью дополнительно подведенной
воды. Хвосты промывки должны складироваться в предвари-
" тельно выработанный разрез. Согласно схеме (рис. 91) россыпь
Рис. 91 Схема шлюза с понуром для подъема песков
до границы АВ разрабатывается самотечным способом с уда-
лением торфов до гранулы KL в обе стороны от разрабаты-
ваемого разреза. Отработав россыпь до границы АВ, присту-
пают к отработке участка АВДС. Для этого пески размыва
ются гидромониторами и подгоняются ими к понурному шлю-
зу АС и дальше поднимаются гидромонитором 1 на шлюз 2,
Ось шлюзов должна совпадать с осью гидромонитора 1, уста-
навливаемого в 5—10 м от точки С. Обычно гидромонитором 1
поднимается по понуру на шлюз 20—25% всего объема за-
ходки.
Характеристика понурного шлюза
Длина понурного звена, м
Уклоны отдельных звеньев шлюэа:
первого звена
второго звена
третьего, четвертого и последующих
ОбщаЕя длина шлюза без понура, м
Подъем у понура, м
Уклон понура
Ширина понура, м
Высота бортов, м
Высота >на пороге, м
5—6
0,025
0,04
0,05
24—30
1 QQ_1 АО
0,34 (при угле ~ 19°)
3,0—3,6
2,5—3,0
1,5—1,5
128
Понур и первые два звена шлюзов футерованы внутри и
покрыты крышей. Перед понуром сооружают творило с отко-
сами.
Гидравлические вашгерды применяются при не-
больших подъемах — 3—б м.
Гидровашгерд представляет собой желоб прямоугольного
сечения, наклонно установленный на деревянных стойках
(рис. 92). На нем укладываются грохоты колосниковые или с
а
Рис. 92. Гидровапиерд
круглыми отверстиями. Вода, эфеля и мелкая галя с вашгерда
поступают в зумпф, прикрытый решеткой, и далее по канаве
отводятся в эфельный отвал. Минералы улавливаются в трафа-
ретах на шлюзах, которые укладываются в канаве.
Струей гидромонитора с насадкой d0 = 75—100 мм весь ма*
териал, который не проваливается через грохот, поднимается
по вашгерду и сбрасывается в галечный отвал. По мере нако*
пления галечного отвала рекомендуется разравнивать его хво*
стовым гидромонитором. Когда складирование гали станолит*
ся затруднительным, вашгерд переносят в другое место.
В целях предупреждения потерь минералов при работе на
вашгерде следует струей захватывать часть породы, поднимать
ее вверх не больше, чем на половину длины вашгерда, а затем
опускать струю. Порода, не успевшая пройти через весь ваш-
герд, скатывается по его наклонной плоскости вниз и снова
подхватывается струей воды и поднимается на прежнюю высо-
ту. После этого порода опускается вниз и затем последний раз
поднимается струей до верха вашгерда и перебрасывается в
отвал. Такой технологический процесс подъема пульпы способ<
ствует тщательной промывке материала и поступлению на шлю-
зы черев отверстия грохота минералов вместе с эфелями. К
достоинствам гидровашгерда относится: 1) возможность подъ-
ема породы на высоту до 4 м при напоре 10—20 м; 2) тщатель-
ная дезинтеграция глинистых песков; 3) простота устройства и
невысокая стоимость гидровашгерда; 4) возможность переноса
гидровашгерда из одного пункта в другой.
9 Справочник. Выпуск III 129
Недостатками гидровашгерДа являются: 1) низкая произво-
дительность — всего до 25 м3/час; 2) необходимость устройства
естественного или искусственного дренажа воды из разреза;
3) необходимость частой уборки эфелей из-под эфельных
шлюзов.
Для предупреждения наноса эфелей эфельные шлюзы реко-
мендуется поднимать выше плотика, подставляя их под вашгерд
(рис. 93), что в свою очередь позволяет поднять конец эфель^
Рис. 93. Схема эфельных шлю-
зфв, установленных под ваш-
гердом
ных шлюзов над плотиком разреза. Для компенсации сокраще-
ния рабочей части вашгерда часть его ниже эфельных шлюзов
устилается трафаретами. При вашгерде в котором творило и
эфельные шлюзы изолированы друг от друга, необходимо за-
водить вспомогательную воду в эфельные шлюзы при помощи
особых канав или по трубам. Для стока воды из творила
в крыльях делаются вырезы, закрытые рештаками, которые
всегда должны быть чистыми.
Характеристика гидровашгерда
Угол наклона вашгерда
Длина вашгерда (два звена)
Ширина вашгерда (при среднем напоре
25—40 м с насадкой 75—100 мм)
Диаметр круглых отверстий бугорных решеток
до 40°
до 12 м
70 см
Ю—35 мм
Г и др о э л ев а т ор ы как пульпоподъемники, по Б. Э,
Фридману, могут применяться при следующих условиях.
А. На гидроустановках с насосным водоснабжением:
1) при расходе пульпы Q ^35 л/сек и при полном развивае*
мом напоре Н> 18 м вод. ст.;
2) при Q<50 л/сек, но при Н >24 м вод. ст.;
3) при Н <6,5 м вод. ст. и Q <^200 л/сек.;
4) при Н<11 м вод. ст. и Q<260 л/сек.
Удельный расход энергии в рассматриваемых условиях при
применении гидроэлеваторов не должен превышать 2—3 квтч
на перемещение 1 м3 породы в твердом теле.
Б. На гидроустановках с деривационным водоснабжением:
130
1) приведенные выше (и. А) условия распространяются и
на установки с деривационным водоснабжением;
2) при искусственном дренаже воды из разреза;
3) при действующем полном напоре воды Но < 52,5 м;
4) когда напор воды Но сильно (на 10 м и больше) изме-
няется за время разработки месторождения данной гидроуста-
новкой.
Развиваемый гидроэлеватором как пульпоподъемником
полный напор определяется по формуле:
Н = Тп Нг + hn + hMnH + Л, м. вод. ст.,
где чп — удельный вес пульпы,
Нг— геометрический напор — расстояние по вертикали от
нижнего до верхнего уровня жидкости (складывается
из двух величин: 1) мощности напластования россы-
пи; 2) высоты от уровня поверхности земли до уров-
ня верха подъемной трубы;
hn— потери напора на трение при движении пульпы во вса-
сывающем и напорном трубопроводах,
±мпн—сумма местных потерь напора (в гидроэлеваторе и
различных фасонных частях пульповода),
vn— скорость движения пульпы в пульповоде при изли-
ве ее в шлюзы.
Высота от уровня поверхности земли до уровня верха
подъемной трубы Н2 определяемся по формуле:
Н2 — (li + h) — 1J, м.
При нормальных условиях:
1 —длина шлюза, обычно составляет 30—40 м,
i —уклон шлюза—0,04,
h —высота эстакады шлюза 2 м,
J —уклон местности по направлению установки шлюзов
~0,01,
Н2 — равно примерно 3 м.
Гидроэлеваторы обычно изготовляются с насадками раз-
ных размеров: d0=125 мм или сГ3=88—100 мм. Меньший
гидроэлеватор включается цри уменьшении расхода
воды.
Рекомендуется на количество установленных в разрезе
гидроэлеваторов иметь 100-% резерв их на борту разреза
для установки в следующей заходке. При таких условиях
число часов работы гидроустановки в сутки доводится доо
9*
131
22—23, а коэффициент использования напорной воды — до
0,9—0,95.
Применение землесосов для подъема и транспорти-
рования пеоков на .гидроустановках с насосным водоснабже-
нием считается рентабельным, начиная с напора Н=6,5 м и
расхода Q=200 л/сек (кроме случаев, относящихся к боль-
шой каменистости россыпи или очень густой консистенции
пульпы).
На гидроустановках с деривационным водоснабжением
при естественном дренаже воды из разреза, когда напор воды
Н > 52 м, а полный напор, необходимый для перемещения
породы, превышает 10—12 м вод. ст., Б. Э. Фридман рекомен-
дует использовать землесосы с турбинами Пельтона.
2. Расчет напорного пульповода
А. П. Юфин рекомендует рассчитывать напорный пульпо-
вод следующим порядком. Критическая скорость для одно-
родных песков при транспортировании в трубах диаметром
D< 200 мм можно определить по формуле:
vKp = 0,2 d0-65 е“ ^1П D0’54,
где D — диаметр трубопровода, м,
d — крупность песчинок, мм,
Тп—удельный вес пульпы,
е — основание натуральных логарифмов (2,71183),
. , „ 2,86
а — коэффициент, равный .
Удельный вес пульпы тп определяется по формуле:
„ 12 + п То
‘п----1 + п ’
где у2 — удельный вес породы без пустот ( 72^2,65),
и —число частей воды на 1 часть породы (к объему)
без учета пустот,
То—удельный вес воды.
Удельный вес пульпы определяется и по выражению:
V - т? То (К + 1)
'п “ Та + к 70 ’
где К —консистенция пульпы по весу.
132
При однородных песках, перемещаемых в трубах D >
200 мм, vKp определяется подформуле:
з__4 ___/ 7п \
VKp=9,8/D l/v<A— -0,4),
где V 0— гидравлическая крупность материала, см/сек (табл.
51).
Диаметр пульповода D, обеспечивающий критическую ско-
рость, определяется по формуле:
D =
_______Ркр______
7,69/v; (^-0,4)
4 I о '
0,43
5
где QKp—.заданный расход пульпы, м3/сек.
Таблица 51
Гидравлическая крупность по В. Н. Гончарову
(удельный вес частиц в плотном теле 2,65, t воды 15°)
Диаметр частиц d, мм v0, см/сек Диаметр ча- стиц d, мм vo, см/сек
0,20 1,876 4,00 26,85
0,30 2,996 5,00 30,00
0,40 4,116 6,00 32,90
0,50 • 5,236 7,00 35,50
0,60 6,356 8,00 38,00
0,70 7,476 10,00 42,50
0,80 8,596 12,50 47,70
0,90 9,736 15,00 52,00
1,00 10,836 17,50 56,20
1,20 13,076 20,00 60,20
1,50 16,436 22,50 63,70
1,75 17,800 25,00 67.20
2,00 19,00 27,50 70,60
2,50 21,25 30,00 73,60
3,00 23,25
Пески считаются однородными, когда:
8 = А
<ho
где d90—крупность частиц, соответствующая 90% по графи-
ку гранулометрического состава (рис. 94);
d10—крупность частиц, составляющая 10%.
Критическая скорость разнородных грунтов при 3 >3 опре-
деляется по формуле:
\т ~——хг Л 1,25
v кр • разн —укр • одн • ^о ?
133
|<*
® 0
i *
I*b
1Цм1И«||||1МИИ11Н11М1Н1»>!!гаИ1Я11111И1ИВ111111
Mill В1Й|1111И1И5«!!(Я1И111Н11И1МИ!Й1
Ди.*»! мм» iiiM^i-^iiieiewiiiiiewaiiiiii
Ьтммии
iKiiiiiiwi! Mg|i ggi!
№
0*
1 LI I Im i 1 [I Hl
W 9» VW «S V f ' ' s"i
Диаиет® ча&тнЩ) км
Ю
60
70
90
90
.____m
50 100
Рис. 94. График гранулометрического состава грунтов:
1 и 2 — кривые, характеризующие границы пригодности
карьерного грунта для намыва плотин и дамб высотой до
20—25 м; 2 и 3—кривые, характеризующие те же границы
для намыва плотин высотой более 20—25 м
где До — коэффициент разнородности, равный -г-= 3/п •
й £>90
Для определения критической скорости у однородных рун-
тов Укр.одн по выражению vKp =0,2d0’65 еа э°’54служит
номопрам1ма А. П. Юфпна, приведенная на рис. 95.
Определение потерь напора при гидротранспорте пульпы
из однородных грунтов с частицами диам. до 10 мм, когда
перемещение происходит при критической скорости iKp Юфин
рекомендует производить по формуле, по которой им состав-
лена номограмма (рис. 96):
з ____
*кр TnVТп 1 ’
где — удельный вес пульпы,
v0—гидравлическая крупность, см/сек (табл. 51),
g— ускорение силы тяжести (g=9,81 м/сек2),
D—диаметр пульповода, м.
Определение потери напора при перемещении пульпы со
скоростью выше критической для однородных грунтов произ-
водится по формуле:
4 ___
i одн о Н~ 0 кр —ios2) ]/е,
где i0 — потери напора на 1 пог. м при движении воды с
такой же скоростью, как и пульпа, м вод. ст.,
е—определяется как—р , где v — средняя скорость переме-
щения пульпы.
Для определения потери напора на 1 пог. м при переме-
134
Яг»
Рис. 95. Номограмма для определения критиче-
ских скоростей при напорном гидротранспорте.
щении разнородных грунтов со скоростью выше критической
пользуются формулой:
'разн ='о“Ь ('одн—^о) ^o°’22j
где i одн — потери напора для однородных грунтов в зависи-
мости от условий перемещения (определяется по
двум предыдущим формулам).
Для приближенного расчета потерь напора в пульповоде
13&
при перемещении глинистых пород скорость, необходимая
для транспортирования породы, принимается по табл. 52.
Q5O
W -1»
г»
&0)м/сен а4о-
0.60
1.40
/035-
0.50
/35
0.40
/ 0.30-
130
<$-/.25
-120 \
:>15
-О.ЗО
I 020
- 0.22
~Ц2О
- 0.18
- 0,16
1.15
1.14
-0.12
—0.10
- 0,09
- 0.03
—007
=~ 0.38
=г-0.36
f-0.25
z—0.20
- 0.18
0.16
— 0.74
-0'2 /
/
025.
0.20.
-по
- 1,09
-1.08
ответ
- 0.05
0,04
О.ОЗ
102 -0,025
106 - 0,02
-105
- 0,015
: 0,08
'-0.07
% 0.08
>0.05
-0,045
-0.04
-0,035
-0.03
-0.025
-0.02
-0.015
у- удельный вес
" пульпы
1Нр - потери напе-
ва при критичес
кой скорости
Ц>- гидравличес-
кая крупность
D- диаметр пульпо-
вода ( при коити-
чгской скорости)
- '.03 . Q0)
-1.03
-0.0)
\^1.02
Рис. 96. Номограмма А. П. Юфина к определе-
нию потерь напора при критической скорости для
однородного грунта
По скоростям, указанным в этой таблице, и расходу пуль-
Л1Ы определяется диаметр пульповода.
Таблица 52
Средние скорости пульпы
Диаметр пульпо- вода, м Средняя скорость в пульповоде, м/сек
глинистые фракции песчаные фракции с со- держанием глинистых от 70 до 30% песок и гра- вий с неболь- шим содержа- нием глини- стых фракций
0,250 1,6 2,0 2,5
0,300 1,8 2,1 2,8
0,350 2,0 2,2 3.0
0,450 2,3 2,6 3,3
0,500 2,5 3,0 3.5
0,600 2,7 3,2 4,0
135
Полученная по формулам для чистой воды величина по- -
терь в пульповоде умножается в зависимости от консистенции
пульпы на коэффициент, значения которого приведены ниже.
Консистенция
пульпы
1 : 3
1 :5
1 :8
1 : 10
1 : 12
Поправочный
коэффициент
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
Потери напора для чистой воды нужно принимать с
коэффициентом шероховатости п=0,010. Необходимо учиты-
вать при этом, что при гидротранспорте породы стенки труб
шлифуются и шероховатость их уменьшается.
§ 13. Системы разработки россыпей гидромеханизацией
1. Отличительные признаки системы разработки
Гидравлическая система разработки (по С. М. Шорохо-
ву) определяет порядок ведения нарезного и очистного забоя.
Главным отличительным признаком гидравлических систем
разработки является особенность ведения забоя, связанная с
влиянием ударной силы размывающей струи на доставку раз-
мытых пород от забоя к основным транспортирующим устрой-
ствам.
Струя в процессе размыва забоя попутно осуществляет и
перемещение размытых пород в нужном направлении, когда
направление полета размывающей струи совпадает с направ-
лением доставки песков.
Когда же полет размывающей струи направлен навстречу
потоку разжиженных песков, перемещающихся от забоя, ди-
намическая сила струи используется только на размыв забоя,
а доставка разжиженных пород к транспортным устройствам
осуществляется свободно стекающим по плотику забоя пото-
ком воды.
Второстепенным отличительным признаком системы раз-
работки является направление перемещения рабочего борта
разреза (забоя) относительно оси — продольное или попереч-
ное перемещение.
2. Системы разработки
С. М. Шорохов различает следующие системы разработки:
Системы с попутным забоем:
а) попутно-продольная (рис. 97);
б) попутно-поперечная.
137
Промывной npuSbp
J
Рис. 97. Попутно-продо
пьная система раз-
работки
Системы с встречным забоем: в)
(рис. 98); г) встречно-поперечная.
встречно-продольная •
Рис. 98. Встречно-продольная система разработки
Системы с боковым забоем: д) боковая продольная
(рис. 99); е) боковая поперечная.
Рис. 99. Боковая продольная система разработки
138
При системах с попутным забоем ддя подготовки готовых
к выемке запасов проводятся нарезные канавы.
В последних двух системах нарезные работы не произво-
дятся, поэтому подготовленные запасы одновременно счи-
таются и готовыми к выемке.
3. Способы размыва
Для выемки пород применяются следующие способы раз-
мыва:
1) размыв забоя с поверхности (рис. 100 а);
2) размыв забоя с плотика (р$с. 100 б);
3) размыв забоя с плотика с рыхлением пород;
4) размыв забоя с промежуточного горизонта (рис. 100 в).
Граница оёрушыщ
Обрушенная
порода
Рис. 100. Способы размыва пород
4. Основные условия для выбора системы разработки
Система разработки выбирается для каждого самостоя-
тельно вскрываемого участка. Россыпь на отдельных участках
может отрабатываться различными системами.
При выборе системы необходимо учитывать следующие
условия:
139
5. Классификация гидравлических разработок по С. М. Шорохову
Таблица 53
Главнейшие особенности разработки & Эксплуатационные особенности разработки
способы осуше- ния или обвод- нения способы обеспечения доступа к горизонтам и участкам месторожде- ния-(работы по вскрытию) способы осуществления работ по вскрыше на го- ризонте торфов (подгото- вительные работы) способы осуществления работ по добыче на горизонте песков (добычные работы)
системы вскрыши способы вы- емки торфов системы разработки способы выемки песков
Осушение По восстанию
1) без осушения 1) канавой Только при вскрытии 1) попутно-про- двугоризонтными дольная выработками 1) с поверхно- сти *
2) канавами с са- мотечным отво- дом 2) котлованом Те же, что и на до- 2) попутно-попе- бычных работах речная 2) с плотика
3) насосным водо- отливом 3) канавой и котлова- 3) встречно-про- ном дольная 4J двугоризонтными 4) встречно-попе- выработками речная 5) боковая продольная 6) боковая попе- речная 3) с плотика и с рыхлением пород 4) с промежуточ- ного горизон- та
!) Только при попутных системах.
Таблица 54
Классификация систем разработки россыпей гидромеханизацией
Название системы
разработки
Основные моменты разработки
и горногеологические условия
залегания россыпи
Достоинства системы
Недостатки системы
Система раз-
работки встреч-
ным забоем
Гидромонитор устанавли-
вается ниже поверхности рос-
сыпи, струя гидромонитора
используется на разрушение
и размыв породы. Пульпа
стекает самотеком в проти-
воположном по отношению к
струе направлению — к шлю-
зам или зумпфу гидроэлева-
тора или землесоса.
Могут разрабатываться
россыпи при мощности на
пластования >4 м, когда
а) уклон плотика более 0,04
и средняя крупность камней
в наносах менее 150 мм в по-
перечнике; б) уклон плотика
от 0,015 и более при преобла-
дании в наносах фракции ме-
нее 100 мм
1) дезинтеграция породы
и обмывка отдельных кам-
ней производится тщатель-
но
2) при наличии /резервных
забоев облегчаются камне-
уборочные работы
3) не треоуется проходки
нарезных канав
4) повода удаляется са-
мотеком
1) при валунистой россыпи
У груди забоя скопляются
камни, тормозящие производ-
ство работ
2) при отсутствии больших
уклонов подошвы забоя
(0,04—0,08) остается недомыв
до 10—15%, который может
быть сокращен за счет умень-
шения шага передвижки зем
лесооной установки
3) трубы, а также гидро
мониторы находятся в пульп*
и часто заносятся ею
4) иногда требуются спе-
циальные гидромониторы для
перемещения пульпы к шлю-
зам, так как направление
струи основного гидромони-
тора противоположно на-
правлению движения пульпы
а) при установке гидромонитора на плотике россыпи*
Система раз-
работки попут-
ным забоем
(рис. 101)
Рис. 101. Система разработки
попутным забоем:
1 и 2 — мониторы, 3 — шлю-
зы, CD — нижняя граница,
АВ — верхняя граница рос*
сыпи
Струя, вылетающая из ги-
дромонитора, совпадает с на-
правлением движения пуль-
пы к шлюзам (зумпфу зем-
лесоса или гидроэлеватора).
Проходятся нарезная
(грунтовая) канава и на-
чальная выработка, куда
спускают гидромониторы.
Порода размывается и пере-
мещается по нарезной канаве
гидромониторами, установ-
ленными ниже поверхности
россыпи.
Могут разрабатываться
россыпи (при установке ги-
дромонитора на плотике)
мощностью-от 3 до 8 м, силь-
но каменистые с преоблада-
нием камней размером более
150 мм в поперечнике, с лю-
бым уклоном плотика; мерз-
лые и частично мерзлые рос-
сыпи независимо от уклона
плотика.
При установке гидромони-
тора на поверхности россыпи
рекомендуется: а) разраба-
тывать месторождения мощ-
ностью 1,5—3 м; б) прохо-
дить нарезные канавы неза-
висимо от мощности россы-
пи; в) вскрывать торфа ма-
лых и мерзлых пород.
1) разрушенная порода
пои недостаточном уклоне
плотика для самотечного
перемещения подгоняется к
к шлюзам и зумпфу струей
гидромонитора
2) уменьшается объем
камнеуборочных работ бла-
годаря возможности удале-
ния их в шлюз или к ЗУМП-
ФУ
3) зачистка плотика мо-
жет производиться при том
же положении гидромони-
торов. как и обрушение и
перемещение породы
4) трубы, гидромониторы
и другое оборудование на-
ходятся в сухом месте
5) пульпа перемещается
более густой консистенции
сосредоточенным потоком
по канавам, выработанным
гидромонитора м и
1) снижается качество дез-
интеграции породы, тщатель-
ность обмывания отдельных
камней и т. п.
2) чаще засоряются земле-
сосы, гидроэлеватор и пр.,
так как струей перемещаются
сравнительно крупные кам-
ни
3) для каждой заходки
нужно производить комплекс
нарезных работ в течение не-
скольких суток при понижен-
ной производительности-
4) размеры заходки огра-
ничиваются эффективной дли-
ной полета струи, в противном
случае требуется перемещение
пульпы в два приема и более
б) при установке гидромонитора на поверхности россыпи-
1) разрушенная и размы-
тая порода перемещается по
направлению полета струи,
то есть последняя исполь-
зуется не только для раз-
мыва породы, но и для ее
перемещения
2) гидромонитор и трубо-
проводы находятся в сухом
месте
3) гидромонитор установ-
лен на незначительном рас-
стоянии от размываемой
породы, что позволяет мощ-
ность струи использо’вать
эффективно.
(См. оборот)
1) затруднения при размы-
ве верхнего покрова россыпи,
состоящего из травы, корней
и т. п.*
2) при направлении струи
под крутым углом (в упор)
она сильно врезается в поро-
ду и образует углубления,
препятствующие правильному
перемещению размытой поро-
ды
3) удельный расход воды
на обрушение значительный,
так как порода обрушается
небольшими слоями
4) напор, используемый на
разрушение и перемещение
породы, меньше на высоту за-
боя по сравнению с установ-
кой гидромониторов на пло-
тике россыпи,
Продолжение табл. 54
Название системы
разработки
Основные моменты разработки
и горногеологические условия
залегания россыпи
Достоинства системы
Недостатки системы
Система раз-
работки попут-
но встречным
забоем (рис,
102).
В отдельные стадии работ
струя совпадает с направле-
нием перемещения пульпы,
а в другие стадии — в проти-
воположном направлении.
Обрушение породы произво-
дится двумя гидромонитора-
ми, находящимися на рас-
стоянии 2/з ширины забоя В
и двигающихся по направле-
нию I—I. Размыв породы
производится этими же гид-
ромониторами, как это при-
нято при системе разработки
встречным забоем. Пульпа
самотеком по канавам 1—1'
поступает <в зумпф 2, где за-
сасывается пульпоподъемни-
ком 3.
Самотек пульпы обеспечи-
вается за счет: а) придания
грунтовым канавам уклона
от 0,04 до 0,08; б) сбора во-
ды в сосредоточенный поток
от забоя к зумпфу по кана-
вам 1, Г благодаря проходке
канав и установке направ-
ляющих щитов 6.
При временном заторе из
камней или породы его лик-
видируют струей из гидро-
монитора благодаря диаго-
нальному направлению за-
боя.
Разработка забоя начи-
нается у бортов россыпи, ги-
дромониторы продвигаются
вперед ходом шириной Юм,
работая при минимальном
расстоянии от смываемого
забоя. В результате между
мониторами остается участок
забоя в виде мыса А, кото-
рый, как и образовавшийся
недомыв и» за уклон а-канав;-
вырабатывается попутным за-
боем при боковом располо-
жении гидромонитора по от-
ношению к оставшемуся мы-
су. Этой же системой обыч-
но производится зачистка
плотика.
Разрабатываются россыпи
мощностью 5—6 м и больше
при уклоне плотика 0,03 и
выше и наличии в наносах
камней менее 150 мм в по-
перечнике.
1) значительный объем
породы вырабатывается при
системе разработки попут-
ным забоем;
2) объем недомыва сравни-
тельно незначительный
1) необходимость прохо-
дить две нарезные канавы (у
обоих бортов) системой
встречным забоем
2) частые передвижки пуль-
поподъемника (через 18—
20 м)
3) затруднена уборка кам-
ней из нарезных канав
Рис. 102. Система разработки попут-
но-встречным забоем:
1 и 1' — канавы -для стока пульпы,
2 — зумпф, 3 — землесос или гид-
роэлеватор, 4 — пульповод, 5 — ра-
бочие водоводы, 6 — щиты для ка-
нав, I—I — направление движения
гидромониторов, А — оставшийся мыс
после работы встречным забоем, В —
ширина забоя
Система раз-
работки встреч-
но-боковым за-
боем (рис. 103J.
Направление вылетающей
струи и направление движе-
ния размытой породы обра-
зуют между собой острый
угол, а стенка забоя остает-
ся параллельной оси шлю-
зов.
Могут разрабатываться
россыпи мощностью более
4 м при уклоне плотика бо-
лее 0,04, средней крупности
камней *в наносах менее
150 мм в поперечнике или
при уклоне плотика от 0.015
и более при преобладании в
наносах мелкой фракции
(менее 100 мм).
Возможность уменьшения
в некоторых случаях рас-
стояния для перемещения
пульпы от забоя до шлюзов
Все недостатки, свойствен-
ные разработке встречным
забоем.
Рис. 103. Система разработки
встречно-боковым забоем:
1 и 2 — гидромониторы, 3 —
шлюзы
1) выбранная система разработки должна обеспечить наи-
более полную выемку песков без оставления недомыв а;
2) простои гидромониторов должны быть сведены к миниму-
му; 3) использование рабочей воды должно быть наиболее
полным с наименьшим ее удельным расходом; 4) себестои-
мость 1 м3 песков должна быть наименьшей.
В табл. 53 приводится классификация гидравлических раз-
работок россыпей, предложенная С. М. Шороховым.
6. Классификация систем разработки по Б. Э. Фридману
Б. Э. Фридман системой разработки при гидромеханизации
россыпей называет порядок, установленный для рентабельно-
го ведения подготовительных и добычных (очистных) работ.
Этот порядок он обусловливает следующими основными
моментами разработки очередной заходки:
1) взаимным направлением вылетающей из гидромоши о-
ра струи и движением размытой породы-пульпы;
2) расположением гидромониторов относительно плотика
или поверхности россыпи;
3) производством предварительных вскрышных работ или
однослойной разработкой.
Взаимное направление вылетающей струи и движение
пульпы определяют системы разработки, приведенные в
табл. 54.
7. Схемы разработки
Б. Э. Фридман под схемой разработки понимает графиче-
скую увязку (с перенесением на местность) следующих поло-
жений:
1) расстановка гидромониторов, пульпоподъемников и
другого оборудования для производства работ с учетом при-
нятой системы разработки на данной заходке;
2) основные размеры отдельных заходок;
3) объем и виды горноподготовительных работ для каж-
дой заходки;
4) необходимое резервное оборудование, а также резерв-
ные заходки и забои.
Конструирование каждой схемы разработки должно быть
всецело связано с правильным использованием условий зале-
гания россыпи.
Ниже приводится ряд схем отработки россыпей гидромеха-
низацией. На рис. 104 показана схема разработки самотечной
гидроустановкой узкой россыпи, имеющей корытообразную
форму плотика. Разработка производится системой с попут-
ным забоем. По линии наиболее глубоких точек плотика —
141
j
Рис. 104. Схема разработки
узкой россыпи с корытообраз-
ным плотиком:
1 — гидромониторы, 2 — за-
движки, 3 — трубопроводы,
4 — шлюзы, 4' — намечаемый
шлюз, 5 — канава, 6 — выра-
ботанный разрез, 6' — выра-
батываемый разрез, 7 — ли-
ния плотика
оси корыта — гидромонитором,
установленным на борту
россыпи, вырабатывается до плотика канава. По этой схеме
два гидромонитора, установленные на бортах россыпи, произ-
водят обрушение и размыв породы и перемещают ее к шлю-
зам, установленным в нижней части россыпи. Третий гидро-
монитор периодически зачищает плотик и способствует улуч-
шению перемещения породы. По мере приближения первых
двух гидромониторов к шлюзу третий не работает.
Размеры заходки: длина 1,8Н, ширина 1,0—1,2Н, где Н —
величина напора.
Схема разработки россыпи системой с встречным забоем с
использованием гидроэлеватора для перемещения пульпы к
шлюзам приведена на рис. 105. Здесь два гидромонитора, ра-
ботая на плотике россыпи, разрушают и размывают породу,
которая самотеком поступает к зумпфу, пройденному в пло-
тике.
В зумпф опущена всасывающая труба гидроэлеватора. На-
ращивание рабочих водопроводных линий и пульповодов про-
изводится по мере подвигания забоя, а также проходятся
новые зумпфы. При этой схеме разработки, во избежание
простоев в период подготовительных работ, на каждый рабо-
тающий разрез нужно иметь один резервный разрез. При не-
142
Рис. 105. Схема разработки россыпи си-
стемой с встречным забоем:
М — гидромониторы, Э — гидроэлеватор,
3 — зумпф, Р — решетка. В — водопод-
водящая линия, П — пульповод, Ш — шлюз
значительном уклоне плотика (0,02 и меньше) расстояние
между зумпфами составляет 12—18 м. Гидромониторы нахо-
дятся от стенки забоя не дальше, чем на полторы высоты
забоя, и переносятся к нему по нескольку раз в сутки. Ши-
рина заходки не должна превышать 1,6 Н (Н — напор у на-
садки) .
Схема разработки долинной россыпи экскаватором с при-
менением гидротранспорта приведена на рис. 106. По этой
Рис. 106. Схема комбинированной работы экскаватора и гидротранспорта:
1 — экскаватор, 2 — бункер, 3 — пульповод, 4 — водозабор. 5 — насос-
ная станция, 6 — обогатительная установка, 7 — напорный водовод, 8 —
труба или лоток для транспортирования хвостов
схеме экскаватор разрабатывает породы и погружает их в пе-
редвижной бункер, вмонтированный в гидроэлеватор, переме-
щающий пульпу на обогатительную установку. Бункер имеет
решетку с отверстиями, меньшими или равными максималь-
ному размеру транспортируемых частиц.
143
Расход электроэнергии на транспортирование породы от
места разработки до обогатительной установки при гидро-
транспорте составляет 1,5—2,5 квтч на 1 м3 породы в твер-
дом теле.
§ 14. Промывочные приборы
1. Устройство промывочного прибора
На гидравлических установках металл может улавливать-
ся непосредственно в песковой канаве, пройденной для вскры-
тия месторождения. На дно канавы трафареты не укладыва-
ются, металл осаждается на первых 15—20 м канавы. При
зачистке дна канавы собирают шлихи, которые промывают
на бутаре, извлекая металл. Отсутствие улавливающих уст-
ройств вызывает значительный снос металла, поэтому этот
способ улавливания металла применяется редко.
В других случаях промывочный прибор делается в виде
шлюза, уложенного на плотик разреза или на дно песковой
канавы. На дно шлюза укладываются торцевые или уголко-
вые трафареты, приспособленные для пропуска крупной га-
ли и булыжника.
Чаще всего на гидравлических установках применяют про-
мывочный прибор, состоящий из шлюза, установленного на
козлах или стойках. Для переноса на новое место промывоч-
ный прибор рекомендуется изготовлять разборной конструк-
ции.
2. Промывка
На гидравлических установках пески доходят к промывоч-
ному прибору в достаточно размытом виде, что обеспечивает-
ся отбойкой породы в забое струей гидромонитора и транс-
портированием разжиженных песков по почвенным канавам,
водогону, землесосу и напорному трубопроводу.
На промывочный прибор пески подаются только в разжи-
женном состоянии, и с ними в общем потоке поступают круп-
ная галя, булыжник и валуны диам. до 500 мм. Наименьшая
степень разжижения 20 : 1, чаще 30—40 : 1, иногда 80 : 1 и
больше.
Угол наклона шлюза в зависимости от крупности материа-
ла составляет 3 — 9° (0,05—0,16). При разработке россыпей,
сложенных из легких пород, не содержащих булыжника и ва-
лунов, угол наклона шлюза снижается до 1°40' (0,03).
При- расчете поперечного сечения шлюза рекомендуется
принимать соотношение ширины его к толщине водного пото-
144
ка, равное двум. Толщина последнего не должна быть менее
полуторного поперечника наибольшего валуна. Обычная тол-
щина потока — 250—300 мм (без пространства, занятого трафа-
ретом). Толщину потока не рекомендуется увеличивать бо-
лее 0,5—0,6 м. При расчете длины шлюза необходимо учиты-
вать крупность металла россыпи, производительность гид-
равлической установки, а также нагрузку промываемых по-
род на 1 м2 улавливающей поверхности шлюза. В отдельных
случаях при разработке очень вязких пород длина шлюза до-
стигает 100 м. Чаще ограничиваются длиной шлюза 30—50 м.
При суточной производительности гидравлики 250—300 м3,
работающей на песках средней промывистости, содержащих
средний по крупности металл, длина шлюза составляет
18—20 м.
Часто шлюзы с подшлюзками обеспечивают лучшее из-
влечение металла, чем длинные шлюзы без них.
Длинные шлюзы нередко используются для отвода хво-
стов в отвалы, застилая их каменным трафаретом. Сполоск
шлюзов производится один—два раза в сезон.
Конструкция шлюза одной из уральских гидравлических
установок приведена на рис. 107. Сечение шлюза 0,7X0,7 м,
Рис. 107. Конструкция шлюза
общая длина 24 м, длина отдельных звеньев 5 м, уклон 0,06.
Высота головной части шлюза 1 м. Через каждые 1,5 м на
шлюзе поставлены обвязки с расклинкой в горизонтальной и
вертикальной плоскостях. Под шлюз подведены прогоны из
бревен диам. 200 мм, уложенные на козлы, которые поставле-
ны через каждые 2,5—3 м. Головная часть шлюза установле-
на на высоте 4 м от поверхности. Для сообщения вдоль шлю-
за устроены ходки.
3. Подшлюзки
Их применяют при разработке россыпей, содержащих
значительное количество мелкого золота. Использование поД-
шлюзков позволяет увеличивать намыв золота на 5—20%, ко-
10 Справочник. Выпуск III * 145
торое обычно терялось Применение подшлюзков связано с
значительным обезвоживанием крупного материала хвостов,
что вызывает затруднения при дальнейшем их транспортиро-
вании. При расположении шлюза на крутом склоне представ-
ляется возможность вернуть мелочь с водой в основной шлюз,
что, однако, связано с потерей высоты шлюза не менее чем
на 1,5—2 м. В случае, когда исключена возможность возвра-
щения воды обратно с подшлюзков, место забора мелочи ре-
комендуется располагать у самого отвала, где можно разме-
щать галю. Нередко для удаления гали используется хвосто-
вой гидромонитор.
• Подшлюзки можно устанавливать вдоль шлюза (рис. 108)
Рис. 108. Подшлюзки
и перпендикулярно ему. Ширина отдельных секций подшлюз-
ка 700—1600 мм. Общая ширина подшлюзков достигает
8—10-кратной ширины основного шлюза; длина 4—12 м,
угол наклона 5—6°. Подшлюзки изготовляются из досок тол-
щиной 40—50 мм.
Для улавливания мелкого золота на дне подшлюзка укла-
дывается колосниковый стальной грохот толщиной 12 мм с
коническими отверстиями диам. 8—25 мм. Кроме того, под-
щлюзки выстилаются матами и трафаретами. Съемка метал-
ла с подшлюзков обычно производится ежесуточно.
4. Расположение промывочных приборов
Рекомендуется прибор устанавливать ближе к разрезу с
учетом наиболее удобного расположения хвостовых отвалов.
Некоторые случаи размещения промывочных приборов приве-
дены на рис. 109 и 110. В начальный период разработки рос-
146
сыпи прибор обычно устанавливается на борту россыпи с
наиболее крутым окатом (рис. 109). При последующих пере-
Рис. 109. Промывочный при-
бор, расположенный на борту
россыпи:
1—2—3 — выносная канава
для выдачи песков участка
россыпи 4—5—6—7; 6—7—8—
9 — участок россыпи, пески ко-
торого при отработке выдаются
по канаве
носах его устанавливают в разрезе; отвалы хвостов промывки
размещаются в выработанном пространстве (рис. ПО).
Рис. НО. Промывочный прибор, перенесенный в разрез:
1—2—3 — канава, используемая для выдачи песков с отрабатываемого
участка 4—5—6—7
При разработке увальных россыпей про!мывочный прибор
обычно устанавливается на склонах увала с использованием
его уклона для увеличения емкости отвала.
10*
147
Сполоск головной части шлюза производится раз в неде-
лю или раз в десять дней, а сполоск остальной части шлюза —
еще реже. Серый шлих, собранный в шлюзах, сокращается
на бутаре и далее на доводочном станке, где выделяется ме-
талл. На шлюзах длиной до 20 м сполоск занимает одну—
две смены. На шлюзах длиной 500—1000 м сполоск. исклю-
чая головную часть, производится один—три раза в лето.
§ 15. Отвалы
1. Размещение хвостов желобами
Для увеличения емкости отвала, расположенного на косо-
горе, рекомендуется размещать хвосты на возможно большей
площади с помощью железных или деревянных желобов. Они
изготовляются из железа толщиной 2—3 мм или из досок
толщиной 30 мм, выструганных с внутренней стороны. При
сборке желоба вставляются один в другой. С помощью пе-
реносных желобов хвосты промывки размещаются в отвалах
с предельным углом откоса 3—5°; при самотеке угол откоса
должен быть не менее 10°.
На крупных гидравликах иногда целесообразно передви-
гать хвосты на расстояние до 1000 м по отводным желобам
несколько меньших размеров по сравнению с улавливающими
желобами. Дно их выкладывается валунами, выполняющими
роль трафаретов, а боковые стенки обшиваются брусьями
или 30—50-мм досками. Иногда дно отводного желоба вы-
стилают листовой сталью толщиной 12 мм, что уменьшает его
износ.
Для сокращения числа рабочих на отвалах используются
хвостовые гидромониторы с насадкой 75—100 мм, при помо-
щи которых отбрасываются крупная галя и валуны в отвал, а
для стока мелочи создается по отвалу канава.
Рис. 111. Схема установки хво-
стовых гидромониторов
Хвостовые гидромониторы (рис. 111) получают воду от об-
щей магистрали по специальным рабочим линиям 1 с задвиж-
ками 2. Гидромониторы Mi и М2 работают поочередно, по
148
мере накопления хвостов у шлюзов, обычно при перестановке
основных мониторов, наращивании шлюзов и т. п.
На гидроустановках с принудительным перемещением
пульпы укладка хвостов в отвалы производится в вырабо-
танное пространство или на площади, отведенной для этого.
Воду из выработанного пространства выпускают по дренаж-
ной и специальной канавам.
2. Хвостохранилище
Иногда для укладки хвостов промывки сооружают хво-
стохранилище: 1) в озере, болоте; 2) в оврагах, балках, ло-
гах с устройством дамбы ограждения в нижней части хвосто-
хранилища (рис. 112); 3) на площадках с устройством дам-
бы обвалования с 3-х—4-х сторон.
Рис. 112. Схема устройства дамбы для хвостохранилища;
1 — дамба, 2 — пульповод, 3 — водосбросная труба
Для определения емкости, необходимой для укладки хво-
стов в отвалы, пользуются формулой:
Е - Р . V + Р0 ;
где v — объем породы в целике,
Р—коэффициент разрыхления,
Ро—нужный объем отстойного прудка.
Для осветления воды при укладывании глинистых отвалов
объем Ро должен быть равен пяти — шестисуточному расхо-
ду пульпы, спускаемой в отвалы, и трех — четырехсуточному
расходу ее при песчаных породах.
При сооружении хвостохранилища обычно устраивается с
трех сторон его дамба обвалования (рис. 113). До высоты
1—2 м дамба 3 возводится с помощью экскаватора или
бульдозера. Над этой дамбой сооружается деревянная эстака-
да 7, на которой укладывается пульповод 4, подающий хво-
сты от промывочной установки. В отверстия 6, устроенные че-
рез каждые 5—10 м, выпускается пульпа, из которой возле
149
дамбы 3 отлагаются 'Наиболее крупные частицы. Благодаря
этому дамба поднимается по всему контуру, что дает возмож-
Рис. ИЗ. Схема хвостохраяилища с дамбой обжалования с
трех сторон
ность поднять уровень воды в хвостохранилище. Через коло-
дец 1 шандорного типа осветленная вода удаляется по тру-
бе 2 и поступает в канаву 5. В месте сопряжения трубы 2 с
дамбой 3 не должно быть фильтрации.
§ 16. Зимние ремонтные работы
По окончании сезона гидравлических работ вода пол-
ностью выпускается из трубопроводов, ларей, баков, сплоток
и канав, особенно из мест с наиболее низкими отметками.
Дюкер, трубопровод и пульповод разбираются в двух—трех
местах. Фланцевые соединения и ободья трубопроводов ос-
лабляются. С осени, до наступления морозов', необходимо
очистить и отремонтировать канавы.
В зимний период ремонтируются сплотки, сооружения во-
дозабора, гидромониторы, задвижки, землесосы и другое обо-
рудование гидравлической установки. В весенний период для
пуска гидроустановки в эксплуатацию следует выполнить сле-
дующие работы:
1) прочистить на небольшую ширину канаву от снега, льда
с таким расчетом, чтобы водный поток смог сам размыть
снег в канавах;
2) собрать трубопроводы, пульповоды, установить гидро-
мониторы, насосы и другое оборудование, разобранное
осенью;
3) освободить заходку от покрывающей ее искусственной
теплоизоляции;
4) освободить ото льда щиты, сплотки, верхнюю часть
плотины и другие сооружения.
150
§ 17. Экономические показатели гидравлических установок
I. Основные показатели гидроустановок
(по С. М. Шорохову)
Таблица 55
Показатели Гидроустановки по производительности
мелкие средние мощны*
насос- канав- насос- канав- насос- канав-
ные ные ные ные ные ные
Срок существования, лет ч—2-3—> ч 5 > «-более 10
Производительность в год, тыс. м3 Расход воды на 1 м3 породы, м3 30-40 - Ч — до 200 -от 20 до 100- — 2,200
Глубина россыпей, м 1,5 «—4—6—> «-свыше 6
Уклон плотика Валунистость, % от полного объема 0,01-0,08 0,04-0,08 не более 10 0,04-0,03
Производительность труда рабо- чего в смену, м3 до 5 | — - 10-25 -> *- до 40 ->
2. Производительность труда на гидравлических установках
(по Б. Э. Фридману)
Таблица 56
Производи- тельность
Тип гидроустановки труда 1 ра- бочего в смену, м3
Самотечные гидроустановки с естественным напором. Раз-
рабатываемые породы относятся к II—III классам 17—25
Самотечные гидроустановки с естественным напором. Раз-
рабатываемые породы относятся к IV—V классам 13—19
Гидроустановки с принудительным транспортированием и
естественным напором. Разрабатываемые породы от-
носятся к II—III классам. 16—20
Гидроустановки с насосным водоснабжением и принуди-
тельным транспортированием пульпы. Разрабатываемые
породы относятся к II—III классам 8—12
151
3. Средний удельный вес расходов на 1 м3 породы для гидроустановок
с естественным напором
Таблица 57
Статья расхода Удельный вес, %
Материалы, топливо и энергия 3,4
Заработная плата: основная и дополнительная и на-
числения на заработную плату (рабочих и
служащих) 38,9
Текущиц ремонт и погашение горноподготовительных
работ 33,3
Транспортные расходы 4,05
Амортизация 11,85
Прочие расходы 5,45
Цеховые расходы 3,05
Итого 100,0
00
co co
to
to to
co
to
to
oo
00
О
GO
5
о
г
CO
01
to
CH
01
oo
00
to
oi
oo
01
OO
00
01
to
CO
CD
Средний расход
воды, л/сек
Всего смыто по-
роды, м3
GO tO GO GO
Cjl 01 bO 01 01
to О 01 01
О
Количество ра-
бочих мониторов
в разрезе, шт.
g
О
00
о
s
о
CO
о
co
о
CO
СП
co
CO
CO
о
s
Средний расход
воды на один мо-
нитор с насадкой
75 мм, л/сек
OO
O
co
О
to
co
co
oo
oo
oo
о to
co 01
о to
CD
CD
co
о
00
Мощность мони-
тора, л. с.
co
Часовая произво-
дительность од-
ного монитора, м3
Среднее число
часов работы
монитора в сутки
Суточная про-
изводительность
одного монито-
ра, м3
Суточная произ-
водительность,
отнесенная на 1
л. с. мощности
монитора, м3
ndii ч Я01ГР1э г dViti ип'31РРРЧ0П |
5. Показатели насосно-землесосных установок при разработке
россыпи на Миасском месторождении
Таблица 59
Показатели 1 а т а
1950 г. 1951 г. 1952 г. 19ЕЗ г. 1954 г.
Часовая производительность, <м3 17,9 26.2 22,1 24,0 28,2
Суточная производительность за календарные сутки, м3 251 314 360 404 460
Удельный расход воды, м3/м3 27,9 25,8 20,4 18,7 19,2
Производительность (вало- вая) одного рабочего, м3/чел.-дц. 14 17.5 20 22,5 25,8
Число часов чистой работы в‘сутки 14,1 15,6 16,3 16,8 16,6
154
6. Сменные эксплуатационные штаты гидроустановки
с естественным напором
(по Б. Э. Фридману)
Таблица 60
Характеристика Число требуемых рабочих
X о ХО сз е-'t установки самотечные установки гидроустановки с принудительным транспортированием пульпы
Разряд J Квалифи- X. кация рабо чих на 1—3 гилромо нитора произво- дительностью i 400—700 мл/сутки на 3—5 гидромо- ниторов произво- дительное'’ ью 800—1400 мусутки на 2 гидромонито- ра и 1 гидроэле- ватор ПРОИЗВОДИТ. 400—600 м^/сутки на 3—4 гидромони- тора и 2 гидроэле- ватора производит. >00—1200 мусутки
6—9 Гидр ом ониторщики 2—3 2—3 3—5
4 Рабочие на шлюзах и у
гидроэлеватора 2—3 3—4 3—4 4—6
4 Рабочие у хвостовых шлю-
зов и на отвалах 1—2 1—2 1—2 1—2
4 Рабочие по уборке камней 1—3* 2—6* 1—3* 2—6*
6 Плотник (дежурный) р* 1 1 1
3 Рабочие у бака, на кана-
ве и у приема 2—4*** 2 4*** 2 4*** 2—4*к:*
6—7 Кузнец 1*# 1**
3—4 Молотобоец 1** 1** 1*>*
Сторож (он же сушит
спецодежду) 1 1 1 1
Конюхи 1—2 2—3 1—2 2—3
* В зависимости от валунистости.
и- ** Для всех смен.
ел *** в зависимости от длины деривационных сооружений.
Приложение
Классификация пород при разработке россыпных месторождений
гидравлическим способом
(по Главзолоту)
№ класса
Характеристика пород
1-й Торф без корней, рыхлый растительный грунт, старые тор-
фяные, галечные, эфельные отвалы. Среднекрупнозернистые,
кварцевые и кварцевополевошпатовые несвязанные пески,
иногда с небольшой примесью галечника и щебня. Несвязан-
ные песчано-глинистые грунты, изредка с крупной галькой,
илистые или с небольшой примесью глины. Песчано-галечные
грунты (супесок, иногда с галькой и щебнем), мало связан-
ные песчано-щебневатогалечные грунты
2-й Песчано-галечные или галечные уплотненные или связан-
ные (цементированные глиной) месниковатые грунты с не-
большим количеством гали и щебня (до 30%).
3-й Вязкие глины (месника) с валунами диам. до 50 см, с
содержанием их до 15%. Элювиальные пласты, угловатые
беспорядочно расположенные обломы плотика (щебень,
ребровик, плиты), связанные с глиной. Разрушенные мелко-
разборные глинистые, песчано-глннистые, углистые, -слюди-
стые, известковые сланцы с наличием корней от деревьев и
кустарников.
4-й Вязкие глины (месника) с валунами диам. более 50 см
с количеством их до 30%, неразрушенные мергели и песча-
ники на глинистом цементе. Изверженные породы с весьма
частыми трещинами, конгломераты со слабым цементом. На-
личие островной мерзлоты до 30%.
5-й Исключительно вязкие глины (месника) с наличием до
50% валунов диам. выше 50 см. Полуразрушенные крупно-
разборные песчаники. Песчано-глинистые и слюдистые слан-
цы, сильно трещиноватые в разных направлениях извер-
женные породы. Наличие до 50% островной мерзлоты.
156
ЛИТЕРАТУРА
1. Вершинин В. В. Гидромеханизация при разработке пластовых и
рассыпных месторождений. Металлургиздат, 1944.
2. Волков П. С. Дождевание в борьбе с сезонной мерзлотой. «Совет-
ская золотопромышленность», 1936, № 12.
3. Горелов И. И. Опыт работы гидроэлеватора открытого типа и про-
ходка гидромониторами капитальной канавы. Сборник материалов по
технической информации и обмену опытов, вып. 18, изд. ОБТИ, Глав-
спеццветмет, 1951.
4. Инструкция по предварительному рыхлению пород при разработке
россыпей гидравлическим способом. Издание отраслевого бюро техни-
ческой информации. Главзолото, МЦМ СССР, 1954.
5. Леднев А. П. Разработка оловоносных россыпей. Металлургиздат,
1950.
6. Мельников Н. В. Справочник инженера и техника по открытым
горным работам. Углетехиздат, 1956.
7. Никонов Г. П. Разработка грунта гидромониторами. Государствен-
ное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1952.
8. Никонов Г. П. и Славутский С. О. Гидромеханизация в угольной
промышленности. Углетехиздат, 1952.
9. Правила 27—54 по Применению и поверке расходомеров с нормаль-
ными диафрагмами, соплами и трубами Вентури. Машгиз, 1955.
10. Роер Г. Н. Землесос и элеватор на золотых гидроустановках
«Золотая промышленность», 1940, № 4.
11. Салтыков А. А. Гидравлический способ разработки золотых рос-
сыпей. ГОНТИ, 1932.
12. Тиррель П. Использование землесосов на горных работах в Ма-
лайе. Mine und Quarry Engineering, т. 19, № 8, 1953.
13. Фридман Б. Э. Гидравлическая добыча золота. Металлургиздат,
1944.
14. Фридман Б. Э. Справочник по гидромеханизации горных работ.
Металлургиздат, 1949.
15. Фридман Б. Э. Разработка оловоносных россыпей гидромеханиза-
цией. «Горный журнал», № 5, 1955.
16. Фридман Б. Э. Разработка россыпных месторождений гидромеха-
низацией. Металлургиздат, 1956.
^17. Шкундин Б. М. Гидромеханизация земляных работ. Стройиздат,
18. Шорохов С. М. Разработка россыпей. Металлургиздат, 1948.
19. Шорохов С. М. Классификация открытых разработок россыпей.
Металлургиздат, 1951.
20. Юфин А. П. Напорный гидротранспорт. Госэнергоиздат, 1950.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава I
Общие сведения и классификация гидравлических установок
§ 1. Сущность гидромеханизации, основные условия ее применения
и классификация гидравлических установок..........................3
1. Сущность гидромеханизации...................................3
2. Основные условия применения гидромеханизации . * . . 4
3. Классификация поверхностных гидравлических установок . 4
§ 2. Краткие исторические данные о гидромеханизации ... 7
Глава II
Оборудование для гидромеханизации
§ 3 Гидромониторы, их расчет и ремонт..............................8
1 г!1чромонитор с центральным болтом.........................8
2 г11Дромонитор ГМ-2.........................................10
3 - ьдримонитор ГМН-250 12
4. Вес гидромониторов различных конструкций без салазок с
одной насадкой....................................... ... 14
5. Размеры насадок.......................................14
6. Характеристика гидромониторов типа ГМН и их назначение . 15
7. Гидромонитор с дистанционным управлением . . . . 16
8. Приспособления гидромонитора..........................16
9. Определение потерь напора в гидромониторе, расхода воды
через насадку и усилий, необходимых для поворота гидро-
монитора ..................................................18
10. Расчет устойчивости гидромонитора в работе ... 23
11. Ремонт гидромониторов .... ... 24
§ 4. Центробежные насосы и насосные станции........................24
1. Основные понятия...........................................24
2. Технические показатели центробежных насосов ... 25
3. Определение рабочей точки центробежного насоса и харак-
теристика трубопровода ................................... 31
4. Вспомогательное оборудование для насосных станций . . 34
5. Насосные станции.......................................40
§ 5. Землесосы..................................................40
1. Характеристика и технические данные землесосов ... 40
2. Определение напора, создаваемого землесосом .... 45
3. Производительность землесоса при работе по породе . . 46
4. Выбор типа землесоса...................................46
5. Запуск землесоса.......................................47
158
6. Сроки службы частей землесосов . •......................47
7. Ремонт землесосов.......................................48
§ 6. Плавучие землесосные снаряды...............................49
1. Конструкция снаряда.....................................49
2. Разработка россыпи плавучим землесосным снарядом . . 50
3. Заграничный опыт применения плавучих землесосных снаря-
дов для разработки россыпей.................................51
4. Условия, необходимые для разработки россыпей плавучими
землесосными снарядами......................................51
5. Техническая характеристика плавучих землесосных снарядов 52
§ 7. Водоструйные насосы или гидроэлеваторы......................52
1. Схема действия гидроэлеватора.........................52
2. Расчет гидроэлеватора................................53
3. Установка гидроэлеватора.............................62
§ 8. Трубопроводы................................................63
1. Назначение трубопроводов..............................63
2. Размеры стальных труб................................65
3. Расчет стальных и деревянных трубопроводов ... 65
4. Сварка труб..........................................75
5. Выбор конструкции соединений магистральных труб . . 77
6. Задвижки и фасонные части для трубопроводов ... 81
7. Трубопровод (пульповод) для транспортирования металло-
носных песков...........................................86
8. Покрытие металлических труб..........................87
9. Деревянные трубы .......................................87
10. Расчет деревянных труб...............................89
Глава III
Разработка россыпей гидромеханизацией
§ 9. Основные виды работ на гидравлических разработках . . 92
1. Осушение................................................92
2. Вскрытие................................................94
3. Подготовительные работы................................102
4. Вскрыша торфов.........................................108
5. Добычные работы........................................109
6. Вспомогательные работы.................................111
§ 10. Разрушение и размыв породы в разрезе.....................112
1. Разрушение породы......................................112
2. Основы теории струи....................................114
3. Размыв пород...........................................116
4. Дальность полета струи.................................121
§ 11. Перемещение металлоносных песков самотеком .... 123
1. Условия для организации самотечного перемещения песков . 123
2. Расчет желобов......................................124
§ 12. Подъем песков..........................................127
1. Приборы и оборудование для подъема песков .... 127
2. Расчет напорного пульповода............................132
§ 13. Системы разработки россыпей гидромеханизацией . . . 137
1. Отличительные признаки системы разработки . . . .137
2. Системы разработки.....................................137
3. Способы размыва....................... . / ,139
4. Основные условия для выбора системы разработки . . 139
5. Классификация гидравлических разработок по С. М. Шо-
рохову ........................................... ..... 140
159
6. Классификация систем разработки по Б. Э. Фридману . . 141
7. Схемы разработки.......................................141
§ 14. Промывочные приборы.................. 144
1. Устройство промывочного прибора.........................144
2. Промывка...............................................144
3. Подшлюзки..............................................145
4. Расположение промывочных приборов......................146
§ 15. Отвалы..............................................148
1. Размещение хвостов желобами.............................148
2. Хвостохранилище........................................149
§ 16. Зимние ремонтные работы............150
§ 17. Экономические показатели гидравлических установок . 151
1. Основные показатели гидроустановок.....................151
2. Производительность труда на гидравлических установок . 151
3. Средний удельный вес расходов на 1 м3 породы для гидро-
установок с естественным напором.........................152
4. Технические показатели гидроустановок при разработке
россыпей............................................... 153
5. Показатели насосно-землесосных установок при разработке
россыпи на Миасском месторождении..........................154
6. Сменные эксплуатационные штаты гидроустановки с есте-
ственным напором.........................................155
Приложение......................................................156
Литература......................................................157
Технический редактор И. А. Денисова.
Корректоры Я. А. Эйдензон, 3. В. Домбровская.
АХ—00164. Сдано в производство 29/VIII 1959 г. Подписано к печати 8/1 1960 г.
Объем 10 печ. л. Учетно-изд. 12,52 л Формат 60)><^921/16. Зак. 3596. Тираж 2 500.
Цена 10 р.
Магаданская областная типография Управления культуры
ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка Напечатано Следует читать
26 4-я сверху Ум* —Уу* 2 2 Ум — Уу
2g 2g
58 2-я сверху при = 0,1 при?) = 0,1
72 справа 10-я строка в — f <•>> — coi\ 3 ®ПК ( 1 I К \ со1 / enl<==(j?^V
121 11-я сверху 1 = у2 sin 2а 1 = Xlsin 2д g
1 . ?
10 руб*
Сканирование - Беспалов
DjVu-кодирование - Беспалов