2371

торый угол. Дефлектор поворачивают вручную металлической ручкой, жестко соединенной с его корпусом.

В настоящее время созданы гидромониторы с дистанционным управлением, которые позволяют машинисту управлять несколькими гидромониторами и находиться вдали от забоя, а следовательно, в более безопасном и сухом месте.

При разработке грунта встречным забоем (рис. 6.16) гидромонитор устанавливают внизу (у подошвы) забоя на расстоянии, по условиям техники безопасности, не менее высоты забоя в песчаных грунтах и не менее полуторной его высоты в плотных глинистых грунтах. От забоя пульпа стекает к приямку землесоса при транспортировании под напором или к оголовку лотка при транспортировании самотеком.

Рис. 6.16. Разработка грунта встречным забоем: О1, О2, О3 – последовательные стоянки гидромонитора; 1, 2, 3 – последовательное положение

ствола гидромонитора

Для размыва грунта попутным забоем гидромонитор устанавливают на верхней бровке забоя (рис. 6.17).

При разработке грунта встречным забоем удельный расход воды на размыв грунта меньшей, чем при попутном забое, но машинист гидромонитора подвергается действию брызг воды и работает в менее благоприятных условиях.

91

Рис. 6.17. Разработка грунта попутным забоем: О1, О2, О3 – последовательные стоянки гидромонитора; 1, 2, 3 – последовательное положение ствола гидромонитора

Данные об удельном расходе воды, необходимом напоре и уклоне подошвы забоя приведены в табл. 6.4.

При разработке гидромониторами плотных грунтов ширина забоя принимается 18–25 м, а рыхлых – 25–30 м. Гидромонитором с одной стоянки размывают грунт до тех пор, пока струя эффективно размывает забой, после чего гидромонитор следует передвинуть ближе к забою. Для устранения перерыва в работе в период передвижения гидромонитора целесообразно размывать грунт в двух параллельных забоях (см. рис. 6. 17). Когда в одном забое передвигается гидромонитор, в параллельном забое другой гидромонитор размывает грунт.

92

На размыв гидромонитором 1 м3 грунта затрачивается 4–8 кВт·ч электроэнергии. Для уменьшения удельного расхода и напора воды применяют предварительное насыщение водой грунта в забое путем нагнетания ее под напором 2–3 атм. по трубкам диаметром 12–19 мм. Трубки устанавливают на расстоянии 3–7 м от верхней бровки и на расстоянии 3–5 м одна от другой. Предварительное рыхление грунта можно производить также экскаватором или бульдозером, который подает грунт к гидромонитору.

Для подачи воды к гидромонитору у источника сооружают насосную станцию, которую чаще всего оборудуют горизонтальными центробежными насосами. Мощность насоса N должна быть достаточной для подачи к гидромонитору требуемого количества воды Q с расчетным напором Н, необходимым для преодоления потери напора в водоводе h1, создания достаточного напора у насадки h2 и преодоления разницы в отметках забоя и горизонта воды в источнике h3:

где η – КПД насоса, η = 0,85.

Если дебит источника меньший, чем требуется для разработки грунта, то обеспечение водой можно организовать так называемым кругооборотом воды (см. рис. 6.15), когда после переноса грунта в место укладки вода направляется к месту разработки или к насосной станции.

Разработка грунта землесосными снарядами

Землесосный снаряд (рис. 6.18), приближая всасывающую трубу с разрыхлителем к стенке забоя, засасывает грунт вместе с водой и полученную пульпу по трубам направляет к месту намыва насыпи. Для получения пульпы требуется постоянный контакт всасывающего устройства с поверхностью грунта, поэтому разрабатывать грунт следует при непрерывном движении землесосного снаряда, называемого папильонированием (рис. 6.19). Папильонирование осуществляется с помощью двух свай, находящихся на корме, и якорей, забрасываемых перед снарядом. Землесосный снаряд подтягивают к одному из якорей, в результате чего он поворачивается вокруг одной сваи, которую упирают в дно забоя. Вторая свая в это время приподнята. После поворота снаряда до границы забоя его подтягивают к противоположно заброшенному якорю и поворачивают вокруг другой сваи, которую к этому времени опускают на дно забоя, а первую приподнимают. При указанной системе свайного хода всасывающая труба некоторое время движется по выработанному пространству и производительность землесосного снаряда по грунту в это время близка к нулю. Только к концу движения всасывающей трубы достигается полная толщина разрабатываемого грунта.

93

Рис. 6.18. Плавучий землесосный снаряд (вид сбоку): 1 – свая; 2 – свайный аппарат; 3 – палубная надстройка; 4 – портальная рама; 5 – стрела;

6 – всасывающая труба; 7 – металлический понтон

Рис. 6.19. Разработка грунта плавучим снарядом по способу папильонирования: 1, 2, 3 … – положение плавучего снаряда

Перечисленные недостатки отсутствуют при напорном свайном ходе. Направляющие свай в этом случае закреплены на подвижном портале, установленном на тележке, которая передвигается в прорези на корме снаряда (на 2,5–3 м). При передвижении тележки назад относительно корпуса землесосного снаряда расстояние между всасывающей трубой и сваей увеличивается на величину подачи сваи и при папильонировании рыхлитель

94

описывает дугу большего радиуса. При помощи свайного хода такой конструкции можно задать любую толщину срезаемого грунта. После перехода тележки в крайнее заднее положение папильонирование прекращается, корма снаряда фиксируется на месте путем опускания второй прикольной сваи. Рабочая свая поднимается лебедкой, а тележка перегоняется в переднее положение. Затем рабочая свая заглубляется, прикольная поднимается, и землесосный снаряд продолжает работать. Перегон тележки следует делать в момент расположения снаряда вдоль оси выработки.

Гидротранспортирование грунта

Сувеличением скорости движения потока он становится турбулентным, появляются вертикальные токи воды, которые поддерживают во взвешенном состоянии частицы грунта. Чем выше скорость, тем большей крупности частицы могут находиться во взвешенном состоянии.

Наличие в потоке мелких фракций облегчает взвешивание более крупных частиц, а транспортирование густой пульпы выгоднее, если при этом не засоряется пульповод.

Суменьшением скорости движения пульпы твердые частицы начинают оседать на дно потока. Среднюю скорость пульпы, соответствующую началу оседания твердых частиц на дно, называют критической скоростью. Величина этой скорости, зависящей от пульповода, состава грунта и консистенции пульпы, имеет чрезвычайно важное практическое значение, так как при скоростях ниже критической возможно частичное или полное заиливание канав и лотков при безнапорном транспортировании или пульповодов при напорном транспортировании.

Нецелесообразно транспортировать пульпу со скоростью, превышающей критическую, так как потери напора, а следовательно, и потребность в энергии на транспортирование возрастают пропорционально квадрату увеличения скорости.

При транспортировании грунта самотеком необходимо, чтобы уклон канав или лотков, обеспечивающий движение пульпы с критической скоростью, был не менее указанных в табл. 6.5.

Если уклон местности меньше необходимого для грунтовых канав, но достаточный для деревянных лотков, то устраивают последние, которые укладывают на грунт или, где это необходимо, на легкие деревянные эстакады. Деревянная обшивка лотков быстро истирается, поэтому целесообразно их обивать металлическими листами. Пульповодные канавы следует устраивать только тогда, когда при движении пульпы они не будут размываться.

Транспортирование грунта под напором – наиболее распространенный способ. Его применяют всегда при разработке грунта землесосными снарядами и очень часто при разработке гидромониторами. Скорость движения пульпы по трубам во избежание их засорения должна быть для песков 2,0..2,5 м/с, для песчано-гравийной смеси 3,0…4,0 м/с и при наличии крупного гравия 6,0…8,0 м/с.

Для снижения стоимости и повышения производительности гидромеханизированных работ необходимо стремиться к максимально возможному повышению консистенции пульпы и к обеспечению ее равномерности. Консистенцию пульпы в трубах можно контролировать с помощью радиометрических приборов.

Укладка грунта в насыпь

К аэродромным насыпям, возведенным средствами гидромеханизации, предъявляются те же требования, что и к насыпям при возведении их землеройными машинами, т.е. насыпи по всей площади должны быть намыты из однородных устойчивых грунтов.

Существует два способа намыва грунта: эстакадный и безэстакадный. При эстакадном способе пульпа поступает на карту намыва по распределительным пульповодам, уложенным на деревянных эстакадах. При этом способе насыпь намывают через регулируемые выпуски, устроенные в пульповоде. После намыва в насыпи остаются почти все деревянные части эстакады, что ухудшает качество насыпей и ведет к потере лесного материала. При эстакадном способе требуется 2,5–3,5м3леса на 1 тыс.м3 грунта.

За последние десять лет почти все инженерные сооружения возведены безэстакадным способом намыва из распределительного трубопровода, уложенного непосредственно на намываемую поверхность. Пульпу выпускают сосредоточенно из конечного звена трубы. В процессе намыва трубы наращивают краном с малым давлением на грунт или экскаватором, оборудованным крюком для подъема труб. В этом случае можно производить обвалование карт в перерывах между наращиванием или разборкой труб (15…20 минут). Для безэстакадного способа применяют раструбные трубы, которые легко наращивать и демонтировать краном в процессе намыва. При безэстакадном способе количество рабочих на участке намыва сокращается в 2…4 раза.

96

Намыв начинают с выпуска пульпы из торца первого звена трубопровода, уложенного в начале карты, и ведут до образования перед ним слоя отложения грунта требуемой толщины. Затем производят наращивание второго звена трубопровода без перерыва в подаче пульпы и дальнейший намыв грунта той же толщины. В результате последовательного наращивания труб с непрерывным выпуском пульпы происходит тонкослойный намыв грунта по всей длине карты намыва. Таким же образом ведут намыв при разработке распределительного трубопровода. При его укорачивании конец последнего звена сначала приподнимают краном на высоту, соответствующую толщине намываемого слоя, а после намыва грунта трубу отсоединяют. Намыв сопровождается челночным движением крана при наращивании и разборке трубопровода. Толщина слоя намыва зависит от характера грунта и мощности землесосного снаряда. Для песчаных грунтов и производительности землесосного снаряда 300…500 м3/ч она равна 0,6…0,7 м при наращивании распределительного пульповода и 0,2…0,3 м при его укорачивании.

Отсутствие эстакад позволяет полностью механизировать работы по устройству обвалования. Его выполняют обычно бульдозером или экскаватором. Этот способ может быть применен, когда намываемые грунты быстро отдают воду, что позволяет крану на широких гусеницах передвигаться в процессе намыва. При глинистых грунтах этот способ применять нельзя.

Кроме безэстакадного способа в аэродромной практике может найти применение низкоопорный способ намыва. Толщина намываемого слоя низкоопорным способом 1,0…1,2 м. После намыва насыпи до указанной высоты стойки извлекают из намытого грунта и устанавливают выше.

При незначительной интенсивности намыва (до 0,1 м/сут) достигается предельная плотность насыпей, при интенсивности 1,0 м/сут плотность укладки близкой к плотности грунта в предельно рыхлом состоянии. Поэтому интенсивность намыва, зависящая от гранулометрического состава грунта и фильтрационной способности основания, не должна превышать для мелких песков 0,2…0,3 м/сут, для крупных – до 0,5 м/сут.

При намыве насыпей следует отводить сбросную воду за пределы намываемой карты. Застой воды на площади карты может привести к образованию глинистых линз.

Охрана труда при производстве работ средствами гидромеханизации

При разработке грунта средствами гидромеханизации причинами несчастных случаев могут быть: обвал грунта в забое при разработке гидромониторами, неправильное обращение с машинами и установками, удар струи воды, поражение электрическим током.

97

Для предупреждения несчастных случаев следует оградить территорию, где разрабатывают грунт и намывают насыпь. Каждый гидромонитор должен быть снабжен манометром, установленным на его стволе, и иметь паспорт с указанием допускаемого рабочего давления. После монтажа гидромонитор проверяют на давление, превосходящее рабочее не менее чем на 50 %. Повышать давление воды выше указанного предела запрещается.

Между насосной станцией и гидромониторами в забое должны быть надежная телефонная связь и средства аварийной сигнализации. Пуск насосных агрегатов допускается только по распоряжению лица, ответственного за работу в забое.

На рабочем водоотводе на расстоянии не более 10 м от рабочего места машиниста гидромонитора устанавливают задвижку для прекращения доступа воды в аварийных случаях.

Разработка и укладка грунта средствами гидромеханизации разрешается только при наличии проекта производства работ, который должен предусматривать последовательность выполнения работ и необходимые вспомогательные устройства для их безопасного выполнения.

6.6. Производство работ в скальных грунтах

Общие положения

К скальным грунтам относятся изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зёрнами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Скальные грунты различаются в зависимости от сопротивления сжатию, коэффициента размягчаемости и степени выветренности. К горным относят отдельные возвышенности, хребты или массивы, приподнятые над окружающей местностью не менее 500 м, и которые характеризуются резкими колебаниями высоты.

Под воздействием денудационных процессов, развивающихся повсеместно и непрерывно, а также под воздействием снежных лавин и селей, обвальных, оползневых, сейсмических и других явлений грунтовые конструкции на аэродроме медленно, а иногда внезапно разрушаются. В связи с этим на наиболее трудных участках строительства аэродромов устраивают противообвальные, противооползневые, противоселевые и противолавинные сооружения. Нарушение устойчивости склонов наиболее вероятно в оползневых районах, а также при проведении взрывных работ.

В ряде горных районов возможны резкая перемена погоды, например ливни, характерные для южных горных областей, следствием которых могут быть разрушения строящихся откосов насыпей и выемок; катастрофическое повышение уровня горных потоков и сходы селей; оттепели, способствующие образованию снежных лавин.

98

При строительстве аэродромов, прокладываемых в скальных породах, (а иногда в рыхлообломочных грунтах), необходимы массовые взрывные работы в связи с тем, что их разработка, за исключением слабых скальных пород, а также сильно трещиноватых без взрывания невозможна. Взрывные работы в рыхлообломочных грунтах ведут для сокращения сроков их выполнения и повышения производительности машин.

Буровые работы

Для образования выемок заданных размеров при проектном расположении и чистоте откосов, а также при сохранении устойчивости склонов и откосов производят буровые и взрывные работы. При строительстве аэродромов в горных условиях взрывным способом в основном применяют методы скважинных и шпуровых зарядов.

Для размещения заряда взрывчатых веществ (ВВ) внутри взрываемой среды (поскольку такое размещение ВВ в несколько раз повышает эффективность взрыва) вырабатывают (бурением) специальные полости, называемые выработками (рис. 6.20).

8

7

6

8

В зависимости от размеров, конфигурации и назначения взрывные выработки подразделяют на шпуры, скважины, котловые шпуры и скважины, имеющие уширение в основании в виде котла, рукава горизонтальные или слегка наклонные выработки небольшого сечения (до 0,4 x 0,4м ), зарядные камеры специального углубления в форме куба или параллелепипеда для размещения больших зарядов ВВ и для улучшения условий за-

99

бивки этих зарядов. Шпуры и скважины бывают вертикальные, наклонные и горизонтальные.

Процесс бурения состоит в разрушении породы и удалении буровой крошки из шпура или скважины. Из нескольких разновидностей механического способа бурения наиболее распространены шарошечный, пневмоударный и перфораторный.

Шпуры бурят бурильными молотками (перфораторами), электросверлами, мотоперфораторами.

Буровые работы начинают с прокладки тропы и полки. Их ведут в соответствии с графиком производства работ. Число ярусов и расположение скважин определяют по характерным поперечникам.

Взрывные работы

Взрывными называют работы, которые выполняют взрыванием зарядов взрывчатых веществ.

Заряд – определенное количество ВВ, подготовленных к взрыванию. Взрывчатые вещества – твердые, пластичные или порошкообразные химические соединения или механические смеси, способные к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению (взрыву) в сильно на- гретые(2000-4000 С) газы, которые, мгновенно расширяясь, производят работу разрушения, метания и сотрясения. ВВ, применяемые для взрывных работ, имеют различные свойства, определяющие область их практического применения.

Применяют следующие способы взрывания: огневой, детонирующим шнуром, электрический и электроогневой.

Расчет взрывных работ состоит в определении количества зарядов, их расположения и массы. Расчетные формулы для определения ВВ в заряде основаны на эмпирической зависимости этой величины от объема взорванной породы.

Техника безопасности при ведении взрывных работ

Буровзрывные работы выполняют в строгом соответствии с Едиными правилами безопасности ведения буровзрывных работ. Перед началом работ устанавливают и ограждают знаками границы опасной зоны, которую на время взрывов оцепляют постами. Примерный радиус зоны 500 м, принимаемый по расчету или «Правилам». Взрывные работы ведут в строго установленное время, а также по хорошо слышимым сигналам (приготовиться, огонь, отбой), которые всем должны быть хорошо известны. ВВ хранят в специальных охраняемых складах отдельно от средств взрывания (СВ). СВ к месту взрыва переносят в специальной укупорке только подрывники. К производству взрывных работ допускают лиц, имеющих Единую книжку взрывника.

100