3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ

РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

3.1. Расчёт необходимого напора и расхода воды на размыв

пород гидромониторной струёй

Заданием предусматривается годовая производительность промывочной установки по размыву пород А_г (м³/год) и режим работы:

Т ‑ количество рабочих суток в году;

s ‑ количество рабочих cмен в cутки;

t ‑ продолжительность рабочей смены, ч;

К_и ‑ коэффициент использования оборудования во времени.

Соответствующая часовая производительность

. (3.1)

Необходимый расход напорной воды для размыва пород

, (3.2)

где ‑ м³/ч;

q ‑ удельный расход напорной воды – расход воды с напором Н_р для размыва 1 м³ породы, м³/м³;

Необходимый для размыва одного слоя напор Н_р.i и удельный расход q_i находятся по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Удельные расходы воды и необходимый напор для размыва пород

Группа (категория) пород	Породы	Высота забоя
		3 – 5 м		5 – 15 м		более 15 м
		Напор, м	Расход воды, м3/м3	Напор, м	Расход воды, м3/м3	Напор, м	Расход воды, м3/м3
1	2	3	4	5	6	7	8
I	Предварительно разрыхленные неслежавшиеся породы	30	5,0	40	4,5	50	3,5
II	Пески мелкозернистые пылеватые Супесь лёгкая Лёсс рыхлый Торф разложившийся	30	6,0	40	5,4	50	4,0
		40		50		60

Окончание табл. 3.1

1	2	3	4	5	6	7	8
III	Суглинок лёгкий Лёсс плотный	50	7,0	60	6,3	70	5,0
		60		70		80
IV	Супесь тяжёлая Суглинок средний тяжёлый и глины песчаные (тощие)	50	9,0	60	8,1	70	7,0
		70		80		90
V	Глины полужирные с содержанием глинистых фракций 40 – 50 %	80	12	100	10,8	120	9,0
VI	Песчано-гравийная смесь с содержанием гравия до 40 % Глины полужирные с содержанием глинистых фракций до 50 – 60 %	50	14	60	12,6	70	10,0
		100		120		140

В расчётах принимается средневзвешенное значение удельного расхода по высоте забоя

, (3.3)

где ‑ значения удельных расходов воды для размыва отдельных слоёв забоя высотой ;

‑ общая высота забоя, м.

Напор воды Н_р (м), необходимый для размыва всего забоя принимается максимальный из напоров по отдельным слоям.

Количество рабочих суток зависит от климатических условий, средние значения количества рабочих суток для районов страны составляют; от 90 до 110 в районе Чукотки и 240 – 260 в районе КМА.

Величина показателей s, t, К_и зависит от организации ра­бот, обычно работы ведутся в 3 смены по 8 часов, значения К_и находятся в пределах от 0,6 до 0,95.

3.2. Водоснабжение гидравлических установок напорной водой

3.2.1. Схемы напорного водоснабжения

Водоснабжение гидромеханизированных установок осуществляется самотечным, напорным и комбинированным способами.

Водоснабжение может быть прямым или с кругооборотом воды. В первом случае вода используется в процессе работ один раз, во втором ‑ несколько раз. Прямое водоснабжение осуществляется от рек, ручьёв, озёр. При недостаточном дебите водоисточника устраивают водохранилища, удерживающие весенние или ливневые воды.

Самотечная подача воды возможна лишь при соответствующем рельефе местности. В этом случае вода по деривационной канаве или лоткам подаётся самотёком в приёмный бак или в расходное водохранилище, располагаемое на необходимом возвышении. Далее вода по трубам подводится к гидромониторам. Необходимое превышение отметки водосбора в водохранилище над рабочей площадкой уступа в карьере определяется по формуле

, (3.4)

‑ геодезическая высота уровня воды в водохранилище над рабочей площадкой уступа, м;

‑ рабочий напор у гидромонитора, м;

‑ сумма потерь напора в трубопроводе, м.

При напорном способе вода из водохранилища подаётся насосами с необходимым напором по трубам к гидромониторам.

Комбинированный способ – это комбинация самотечного и насосного водоснабжения.

В курсовом проекте (КП) способ водоснабжения принимается по согласованию с преподавателем. В соответствии с принятым способом водоснабжения необходимо:

‑ при самотечном водоснабжении – рассчитать параметры водозаводной канавы;

‑ при напорном водоснабжении – выбрать насос и рассчитать диаметр водовода.

3.2.2. Выбор насосов и диаметра водовода для подачи воды к гидромониторам

Выбор насосов производится ориентировочно, исходя из параметров одного насоса (подачи и напора ) по табл. 3.2 и необходимого расхода воды и расчётного значения напора .

Необходимое количество насосов для подачи воды рассчитывается как , при этом насосы соединяются параллельно.

Необходимое количество насосов для создания напора , при этом насосы соединяются последовательно.

Расчётное значение необходимого напора насоса

, (3.5)

где ‑ геодезическая высота от уровня воды в зумпфе водозабора до подошвы забоя, м;

‑ потери напора на трение при движении потока воды по трубам, м;

‑ сумма потерь напора во всасывающем водоводе, в гидромониторе, в насадке гидромонитора, местные потери – ориентировочно = (10 ‑ 12) м.

Потери напора на трение в напорном водоводе, м

, (3.6)

где ‑ длина водовода, м;

‑ удельные гидравлические потери напора (величина гидравлических потерь напора на преодоление сил трения, приходящаяся на 1 м длины трубопровода);

индексы м, р, з – обозначают магистральный, распределительный и забойный водовод.

В общем случае удельные гидравлические потери напора определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

, (3.7)

где ‑ коэффициент гидравлических сопротивлений принимается в зависимости от шероховатости внутренней поверхности и диаметра труб, = 0,014 – 0,0175;

‑ скорость движения воды в трубах, рекомендуются значения = 1,3 – 2,0 м/с;

‑ внутренний диаметр труб;

g =9,81 м/с².

Удельные гидравлические потери в стальных трубах можно определить также по формуле Н. Н. Павловского

, (3.8)

где ‑ расход воды на участке водовода (м³/с) диаметром D (м).

Диаметр водовода рассчитывается по формуле

, (3.9)

расчётное значение округляется до стандартных размеров и проверяется скорость движения воды (м/с):

; (3.10)

величина должна находиться в пределах 1,3 – 2,0 м/с.

Таблица 3.2