Дноуглубительные работы. Гидромеханизированные работы в сухих и подводных забоях

     
     ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ. ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННЫЕ РАБОТЫ В СУХИХ И ПОДВОДНЫХ ЗАБОЯХ

Под гидромеханизацией понимают гидравлический способ производства земляных работ, при котором используется энергия водного потока для выполнения в едином цикле надводной или подводной разработки грунта, его транспортирования (удаления) и укладки в отвал или в профильное сооружение.

Грунт разрабатывают при скорости воды более 6 м/с путем размыва (гидромониторный способ) и всасывания (землесосный способ). Транспортирование (удаление) грунта осуществляют при скорости потока (пульпы) 6...3 м/с напорным способом по трубам (пульпопроводам) при нагнетации грунтовым насосом и безнапорным способом (самотеком) по открытым желобам, канавам, лоткам и трубам.

Укладку грунта производят в подводные, прибрежные и береговые отвалы, когда пульпа, теряя скорость, растекается по отвалу; при этом частицы грунта оседают, образуя земляное сооружение.

Для разработки и транспортирования 1 м грунта необходимо от 3,5 до 30 м воды и 3,5...5 кВт/ч электроэнергии. Источниками водоснабжения этих работ могут быть поверхностные воды (реки, озера, водохранилища и т.п.) и реже подземные. В случае недостатка воды в водоемах применяют оборотное водоснабжение, когда от места намыва осветленную воду по канавам (трубам) направляют в карьер или выемку для повторного использования при разработке грунта гидромониторами в сухих забоях (рис.1, а) или плавучими землесосными снарядами (рис.1, б) в подводных забоях.

Рис.1. Схемы оборотного водоснабжения при гидромеханизированных работах:

а - при разработке грунта гидромониторами; б - то же землесосными снарядами; 1 - гидромонитор; 2 - зумпф (приямок); 3 - грунтовый насос; 4 - береговой пульпопровод; 5 - дамбы обвалования; 6 - прудок; 7 - плавучая насосная станция; 8 - подпиточный водовод; 9 - насосная станция подпитки; 10 - напорный водовод; 11 - водоем; 12 - землесосный снаряд; 13 - плавучий пульпопровод; 14 - дамба; 15 - подводный карьер; 16 - водосбросный колодец; 17 - водосбросная труба; 18 - водосбросная канава; 19 - сброс осветленной воды; I, II - очереди намыва

Разработку (размыв) нескальных грунтов в сухих забоях производят гидромониторами, водяная струя которых под давлением 0,5...3,5 МПа и со скоростью 100 м/с направляется в грудь или на поверхность забоя (встречный и попутный забои). При работе встречным забоем (рис.2, а) гидромонитор находится на подошве забоя и его струя направляется перпендикулярно к груди забоя, а сток пульпы - в его сторону. При этом для безопасной работы расстояние I от гидромонитора до забоя должно быть не менее высоты забоя , максимальная высота которого доходит до 20 м. При работе попутным забоем (рис.2, б) гидромонитор устанавливают на верхней площадке забоя и направление струи совпадает с направлением потока пульпы. Размыв грунта обычно ведут встречным забоем. Попутным забоем размывают грунт при срезке козырьков и обрушении высоких забоев. В аварийных случаях для прекращения доступа воды к гидромонитору на трубопроводе в 10 м от него устанавливают задвижку.

Рис.2. Схемы гидромеханизированных работ в сухих забоях:

а - разработка грунта встречным забоем; б - то же попутным забоем; в - безнапорное транспортирование пульпы; г - напорное транспортирование пульпы; 1 - гидромонитор; 2 - забой; 3 - открытая канава; 4 - лоток; 5 - зумпф; 6 - землесосная установка; 7 - пульпопровод; 8 - отвал грунта

Плотные грунты разрабатывают гидромониторами с подрезкой забоя, направляя их струю в нижнюю часть забоя, в результате чего образуется вруб высотой 0,3...0,5 м и глубиной 0,8...1,5 м. Подрезку ведут равномерно по всему фронту. Следом за струей, продвигающейся по забою, происходит обрушение грунта. Тяжелые глины и суглинки экономичнее разрабатывать экскаваторами или взрывами в отвал с последующим размывом гидромонитором.

Песчаные грунты разрабатывают, как правило, без подрезки забоя, и смыв грунта ведут непосредственно с откоса забоя, когда по мере насыщения водой грунт сползает на подошву забоя и увлекается обратным потоком воды.

Для повышения производительности труда забои предварительно увлажняют водой, пропускаемой в траншее, отрытой в 10...20 м от верхней бровки забоя параллельно ей. Вода фильтруется в нижележащие слои грунта, увлажняет его, нарушая прочность грунта и тем самым, облегчая его размыв. Увлажнение забоев можно производить напорной водой с помощью игл (труб) длиной, равной высоте забоя, погружаемых через 3...4 м в 10...15 м от верхней его бровки. После полного увлажнения нижнего слоя, когда на подошве забоя появляется вода, его легко обрушают гидромонитором.

Для обеспечения стока пульпы подошве забоя придают уклон от 1,5 до 7%. При этом в забое образуется недомыв грунта, который удаляют бульдозером с подачей грунта к месту размыва его гидромонитором.

Транспортирование (удаление) пульпы к месту укладки производят по открытым грунтовым канавам, трубам, лоткам самотеком или по пульпопроводам принудительно грунтовыми насосами (землесосными установками). При безнапорном транспортировании пульпы (рис.2, в) канавам, лоткам, трубам придают уклоны, обеспечивающие необходимую скорость движения пульпы, при которой частицы грунта не выпадают в осадок. При напорном транспортировании (рис.1, а и 2, г) пульпа вначале по открытым канавам, устраиваемым с помощью гидромониторов на подошве забоя, направляется к зумпфу, откуда землесосной установкой перекачивается по трубам к месту укладки. В этом случае используют второй (смывной) гидромонитор, обеспечивающий бесперебойную подачу пульпы в зумпф.

Разработку грунтов в подводных забоях производят всасыванием грунтовыми насосами дноуглубительных или строительных землесосных снарядов (рис.1, б). Строительные землесосы по окончании работ на одном объекте перебазируют на другой в разобранном виде (разборный корпус, грунтовый и вспомогательный насосы, всасывающий и напорный пульпопроводы, грунтозаборное устройство с рыхлителем, папильонажные лебедки с якорями, рубка управления, элементы плавучего пульпопровода и др.).

При невысоких забоях несвязные грунты разрабатывают на всю глубину забоя (подбойный способ). При этом первоначально разрушают грунт в нижней части забоя, а верхние слои сползают к "сосуну" в разрыхленном состоянии. При небольших высотах забоя лучше применять роторно-ковшовые рыхлители. Связные грунты разрабатывают землесосами, оборудованными механическими рыхлителями и, как правило, свайно-тросовым папильонированием. Забой разрабатывают послойно. Наибольшую производительность снаряда получают при использовании роторно-ковшовых рыхлителей.

Разработка высоких забоев связана с опасностью их обрушения. Признаком обрушения грунта служит появление воздушных пузырьков на поверхности воды над местом предстоящего обрушения, а при надводных забоях - образование трещин, обсыпание части грунта. При этих признаках снаряд отводят назад и после обрушения возвращают в забой. Высокие надводные забои размывают гидромониторами, устанавливаемыми на палубах снарядов. При этом размыв грунта гидромонитором опережает по фронту разработку подводного забоя.

В случае разработки засоренных забоев во избежание засорения всасывающей линии крупными камнями и обломками древесины на приемном отверстии "сосуна" устанавливают решетки. Для улавливания камней, прошедших через решетку, на снаряде размещают камерные камнеуловители или небольшие камнедробилки.

При малых объемах работ в подводных забоях используют грунтососные установки (эжекторы и эрлифты).

Электронный текст документа подготовлен АО "Кодекс"
и сверен по авторскому материалу.
Автор: Демьянов А.А. - к.т.н., преподаватель
Военного инженерно-технического университета,
Санкт-Петербург, 2011