Гидромониторы

10.1.1. Классификация гидромониторов

По назначению различают гидромониторы:
а) для открытых горных работ;

б) для подземных работ.

Гидромониторы для открытых работ больше по размеру, имеют большой расход воды, работают на меньших давления по сравнению с гидромониторами для подземных работ.

По технологическим признакам гидромониторы разделяются на:
- врубово-отбойные;
- сливные;

По способу управления различают гидромониторы:
- с ручным управлением;
- с дистанционным управлением;

- с программным управлением.

Наибольшее распространение на карьерах ГОКов получили гидромониторы с ручным управлением.

Гидромониторы с дистанционным управлением также применяются на карьерах, но менее надежны, чем ручные. Для них необходимо предусматривать специальные исполнительные механизмы (гидроцилиндры) для разворота гидромонитора и связи пульта управления с гидромонитором (шланги, электрический кабель).

Гидромониторы с программным управлением находятся в стадии разработки.

По способу передвижки гидромониторы делятся на:
- несамоходные (передвигаемые вручную, тракторами, лебедками и т.д.)

- самоходные (гусеничные или шагающие)

Большее распространение на карьерах гока получили несамоходные гидромониторы.

По величине создаваемого напора:

- низконапорные (до 10 МПа);

- среднего напора (10-20 МПа);

- высокого напора (40-300 МПа);

- сверх высокого напора (> 300 МПа).

На открытых разработках применяются гидромониторы низкого и среднего напора.

Высоконапорные применяются при добыче п.и. подземным способом.

По толщине струи различают гидромониторы:

- с промышленной струей (диаметр насадки 20-40 мм – подземные, 40-100 мм - карьерные);

- с тонкой струей воды (диаметр отверстия 2мм и давления 20-25 МПа).

Гидромониторы с тонкими струями применяются для нарезания в массиве щелей, с целью его ослабления и применяются на подземных работах.

Рядом организаций проводятся работы по созданию импульсных гидромониторов с давлением струи 100 – 1000 МПа, для разрушения крепких пород. (разработаны и испытаны с Р = 600 МПа и объемом 200 см³)

Конструкция ствола гидромонитора изображенного на схеме (стр.44) была предложена сотрудниками ИГД им. Скочинского. Проведение испытания показали, что наилучшее результаты имени место при следующих соотношениях размеров отвалах:

1) длина цилиндрической части ствола l₁=(4-5)d₁ (d₁ – внутренний диаметр ствола);

2) Длина конической части ствола l₂=(4-5)d₁;

3) Отношение максимальной и минимального диаметров конический части ствола 1,5 < d₁/d₂ < 1,75;

4) Отношение входного и выходного отверстий насадки d₁/d₂

5) Длина пластины сотового успокоителя

10.1.2. Конструкция гидромонитора

7- гидроцилиндр разворота ствола в вертикальной плоскости; 8- Гидроцилиндр разворота ствола в горизонтальной плоскости; 9- салазки; 10- верхнее колено; 11- нижнее колено.  

1- насадка;

2- коническая часть ствола;

3- сотовый успокоитель;

4- цилиндрическая часть ствола;

5- верхний (шаровой) шарнир;

6- нижний (цилиндрический) шарнир;

Количество струи гидромонитора в значительной степени зависит от конструкции и качества изготовления насадки.В современных гидромониторах наибольшее распространение получили насадки с конической, сходящейся или цилиндрической частями на конце.

Угол конусности насадок обычно принимается равным 13°.

Длина цилиндрической части насадки связана с диаметром соотношением

А = (2-2,5)∙ с∙L_o.

Внутренняя поверхность насадок тщательно шлифуется.

Успокоители рассекают поток воды, движущийся по каналу ствола, снижая поперечные циркуляционные течения.

Типы успокоителей

1. Сотовый

2. Звездчатый

3. Крестообразный

4. Радиальный

10.1.2. Структура и параметры струи гидромонитора

Струя гидромонитора формируется в его стволе и насадке. При движении в воздушной среде струя насыщается воздухом и увеличивается в диаметре.

Струя характеризуется компактностью, которая определяется по формуле:

где D – диаметр струи на расстоянии l от насадки;

d_n - диаметр насадки;

- угол конусности струи.

С увеличением компактность струи снижается и снижается ее качества.

В струе можно выделить 3 зоны:

1^я зона – ядро (плотная компактная струя);

2^я зона – характеризуется наличием пузырьков воздуха;

3^я зона – представляет собой отдельные раздробление стружки и мелкие капли воды.

Струю делят на 3 участка: I ^й участокхарактеризуется наличием I и II ^й зон на этом участке струя компонента, обладает высоким удельным давлением. Однако длина этого участка небольшая и он, как правило, не используется при работе гидромонитора.

Длина I ^ого участка для насадок диаметром 50-100 мм и напором у насадки 8,0 – 15,0 ати может быть определена по формуле:

где H (aтu); d_n (м).

II ^й участок включает II и III зону, этот участок обычно используется для разрушения породы.

III ^й участоксостоит только из III зоны. Для разрушения грунта этот участок не эффективен. Можно использовать его только для слива породы.

Скорость вылета струи гидромонитора равна

, м/с

где φ - коэффициент скорости (для обычных насадок = 0,95); g = 9,81 м/с²;

Н – рабочий напор струи перед насадкой, м.вод.ст.

Расход воды через насадку равен:

- коэффициент сжатия струи (= 0,99);

F – площадь выходного отверстия насадки, м²;

- коэффициент расхода воды (=0,945)

Теоретическая дальность полета струи равна

, м

где β - угол наклона оси ствола гидромонитора к горизонту.

Струя обычно способна разрушать породу на длине равной:

Полное теоретическое давление струи при вылете из насадки:

где γ - плотность воды, кг/м³ (F - м², Н – м)

При наклонном приложении преграды

, кгс,

где δ - угол встречи струи с преградой, град

Действительное давление струи на забой (на расстояние «l» от насадки)

k - коэффициент уменьшения ударной струи с увеличением её длины.

Для струи длиной l = 3- 25 м и при напорах Н = 50-85 м, значение k может быть определенным по формуле:

10.1.3. Гидравлический расчет гидромонитора.

Сводится к определению напора воды перед гидромонитором и диаметра насадки.

1. Рабочий напор струи перед насадкой с учетом типа породы и расстояния до забоя может быть определяет по формуле:

где Р_с - удельное давление струи, ДаН/ см²

Значение принимаем в зависимости от типа разрушаемой породы.

Средне оптимальные удельные давления для различных горных пород приведены в таблице:

Типы грунтов по трудности разлива	Наименование грунтов	Среднее оптимальное давление кгс/см^2
Легкие   Средние   Тяжелые   Очень тяжелые   Крепкие   Очень крепкие	Суглинок легкий, рыхлый Суглинок средний   Суглинок плотный   Глина песчаная с гравием Глина   Песчанистые и глинистые сланцы	0,63   2,25   3,90   5,80   8,0   10,0

- коэффициент, учитывающий уменьшение удельного давления по длине струи.

где L – расстояние от насадки до забоя, м;

d_n – диаметр насадки, м.

2. Потеря напора в гидромониторе равна:

h₂=k₁Q², м

где Q – расход воды через гидромонитор, м³/с

k ₁ - коэффициент потери напора К₁ = 50-150 (в зависимости от типа и направления струи).

3. Напор перед гидромонитором равен:

Н₂ = Н + h_z, м.

4. Диаметр насадки гидромонитора можно определить по формуле:

, мм

где Q – (м³/с), H – (м).

10.1.5. Определение производительности гидромонитора

Производительность гидромонитора по грунту равна:

, м³/ч

где Q_гр – расход воды гидромонитором, м³/ч;

Q – удельный расход воды, м3(воды)/м³(грунта).

Среднесменная производительность гидромонитора равна Q_см= Q_гр∙T∙ K_u

(Т – час, K_u = 0,75 – 0,95).

10.1.6. Автоматизация гидромониторных установок

Кнопкой «Пуск» на пульте дистанционного управления / авто­матизированной гидромониторной установкой (см. схему) от­крывают электромагнитный вентиль 2. Как только корпус на­коса будет заполнен водой, реле уровня 3 включит главный двигатель вакуум-насоса 4 и перекроет вспомогательный тру­бопровод. После набора двигателем нормальной частоты вра­щения и создания необходимого напора, реле манометра 5 включает привод задвижки 6 на открытие напорного трубо­провода. Реле манометра 7 включает двигатель задвижки 8 забойного трубопровода после достижения в нем заданного давления. Одновременно с открытием задвижки должна быть включена схема автоматического управления гидромонито­ром 9.

Пульпа от забоя поступает по пульповодным канавкам в зумпф 10 уровня и включает электромагнитные вентили 11 и 12, обеспечивающие заливку землесоса с помощью эжектора.

С целью облегчения заливки и пуска землесоса всас его под­нимается в крайнее верхнее положение с помощью лебедки 13.

Нормально разомкнутые контакты реле 14, выведенные во внутреннюю полость корпуса землесоса, замыкаются и вклю­чают двигатель землесоса, как только корпус землесоса будет заполнен водой или пульпой. После того как двигатель земле­соса достигнет необходимой частоты вращения, всас землесоса постепенно опускают в его нижнее положение.

Вода с отвала 15 через шандорный колодец поступает в водоприемник 16 насосной станции. В случае переполнения водоприемника 16 замыкаются контакты реле уровня 17 и задвижка 18 перекрывает поступление воды в водоприемник.

В настоящее время разрабатываются схемы автоматизации гидромеханизированных установок, в которых предусматрива­ются управление насосами и землесосами с забойного пульта: автоматический пуск, остановка насосной и землесосной уста­новок, контроль за их работой, а также дистанционное управ­ление гидромонитором.

10.1.7. Техническая характеристика гидромониторов

(самоходные)

1. Диаметр входного отверстия 300-500 мм.

2. Диаметр насадки, мм 100 – 220

3. Длина ствола, м 5-18

4. Напор воды, 150 – 200 м.вод.ст. (15-20 кг/см²)

5. Расход воды, м³/ч 1000 – 6000

6. Установленная мощность, кВт 10 -50

7. Вес (без пульта управления), т 7- 40

Дата добавления: 2014-10-17