книги из ГПНТБ / Зимние способы добычи и хранения глины П. В. Силкин. 1960- 11 Мб

карьере кирпичного завода вблизи г. Коврова, а также при рытье котлованов на строительных объектах в Москве и на полигоне ВНИИСтройдормаша в Ивантеевке. Испытания показали, что ди­

зель-молот С-254 Стерлитамакского завода с клином, навешенным на экскаватор Э-505А, в состоянии разрыхлять за 1 час чистой ра­ боты 15—20 лг3 мерзлого грунта. Расчетами установлено, что на эк­

скаваторе Э-505А можно навесить также дизель-молот марки С-222 с весом ударной части 1 200 кг, что позволяет увеличить про­ изводительность рыхления, доведя ее до 20—25 м3)час и разрыхлять

грунт на глубину 1,3 м.

Работами ряда научно-исследовательских институтов совме­ стно со строительными организациями, проведенными за последние годы, показано, что наиболее эффективным является способ меха­ нического разрушения грунта отколом. В это-м случае дизель-молот устанавливается на тракторе впереди его, а угол скоса клина умень­ шается с 30 до 7°. Изменение угла скоса клина дает резкое увели­

чение производительности за счет уменьшения числа ударов при забивке клина на одну и ту же глубину. Эксплуатация такой уста­ новки показала, что при глубине рыхления мерзлого грунта до 1 м производительность достигает до 150 м3 в смену.

Для разработки мерзлогогрунта этим -способом НИИ по-строи­ тельству Министерства строительства СССР совместно с институтом горногодела Академии наук СССР разработал два варианта подоб­ ной установки, смонтированной на тракторе. По первому варианту

НИИ-200 конструкция дизель-молота, монтируемого вместе с кли­ ном на тракторе С-80, показана на рис. 20.

Стоимость рыхления мерзлого грунта дизель-молотом, установ­ ленным на экскаваторе, нескольковыше, чем при разработке грунта

установкой НИИ-200, так как стоимость машино-смены экскаватора составляет 425 руб., а трактора 175 руб.

Разрыхленный мерзлый грунт в зависимости от целей и назна­ чения убирается в отвал или транспортируется в-месте с талой гли­ ной в приемное отделение кирпичного завода (при сухом способе

89

подготовки массы), где происходит дальнейшее дробление, под­

сушка и переработка глины.

При наличии свободного экскаватора типа драглайн рыхление мерзлой поверхности может быть осуществлено при помощи клин-

бабы или шар-бабы, подвешиваемых к стреле экскаватора (рис. 21). Форма и вес клин-бабы и шар-бабы могут быть самые разно­

образные.

Рис. 20. Разработка карьера глубиной до 5 м в зим­ них условиях экскаватором Э-1004 при рыхлении мерзлого слоя врубовым механизмом, установлен­ ным на тракторе С-80

1—мерзлый слой; 2—проектная отметка дна котлована (выемки); 3—недобор 0.2 м; 4—длина участка разработки; 5—направление хода работ по рыхлению мерзлого грунта: 6—шаг пепедвижки экскаватора; 7—направление движения экскаватора Э-1004; 8—ось автодороги

Клин-баба представляет собой цельнометаллическую стальную

отливку весом 3—4 т, на клиновой части которой сделаны два литых зуба с наплавкой на них сталинита. Форма зуба не должна ме­ няться, в связи с чем по мере износа твердого сплава последний должен восстанавливаться. Для рыхления мерзлой поверхности

удары клин-бабы, поднимаемой на максимальную высоту, нано­

сятся в шахматном порядке. При глубине промерзания грунта на

0,5 м в одну точку надо ударить примерно 2—3 раза, т. е. на 100 м2

90

поверхности рыхления приходится примерно 250—300 ударов. Практикой установлено, что при трехкратном ударе по одному ме­ сту клин-бабой весом в 3 т с высоты 10 м мерзлые глинистые грунты

разрушались в радиусе 0,8—1 ж, а в глубину — на 0,6—0,8 м. Для рыхления грунта, промерзшего на глубину 1,5 м, энергия удара,

развиваемая 3-т клин-бабой, оказывается уже недостаточной, и

применяется клин-баба весом 4 т с высотой падения 13 м. Практикой установлено, что для обеспечения нормальной ра­

боты одного одноковшового экскаватора с ковшом емкостью 0,5 м3

в две смены требуется затратить примерно /*з смены на рыхление мерзлого грунта клин-бабой при глубине промерзания 0,8 м. Приве­ денные данные являются средними и могут меняться в зависимости от удельного объема рыхления мерзлой поверхности ко всему объему добываемой глины, а это в свою очередь зависит от соотно­ шения между глубиной разрабатываемого карьера и глубиной рых­ ления мерзлой поверхности.

Разработка глиняных карьеров зимой с применением клин-бабы

может быть эффективной в легких мерзлых суглинках, находящихся в состоянии небольшой естественной влажности. Тяжелые переув­ лажненные глины трудно поддаются рыхлению клин-бабой, а по­ тому в таких случаях следует искать другие, более эффективные приемы. Одним из недостатков рыхления мерзлой поверхности карьера клин-бабой является необходимость иметь дополнительно экскаватор типа драглайн, а также бульдозер тяжелого типа. Этот способ может быть рекомендован для применения в климати­ ческих условиях, где глубина промерзания не превышает 0,7 м (V зона).

По данным треста Магнитострой, общая стоимость рыхления 1 м3 мерзлого грунта клин-бабой без уборки его составляет 6 р. 22 к.

Применение описанного приема рыхления мерзлой поверхности карьера может быть оправдано на заводах круглогодового действия,

одновременно имеющих цехи сезонной формовки, а значит, с увели­ ченной сезонной добычей глины, где работают несколько одноков­ шовых экскаваторов, тогда землеройное оборудование в зимнее время обычно используется неполностью. При этом могут быть использованы как экскаваторы типа драглайн, так и одноковшовые, переоборудованные специально для этой цели.

При сменной производительности дизель-молота С-254 с кли­

ном, смонтированного на базе экскаватора Э-505А в размере 105— 140 м3 за 7 час. чистой работы или 15—20 м31час и стоимости маши- но-смены в 425 руб., стоимость 1 м3 рыхления мерзлого грунта со­ ставит от 3 до 4 руб., трудоемкость— 1 чел.-час на 1 м3, а общая стоимость с уборкой разрыхленного грунта, добычей и транспор­ тировкой 1 м3 талой глины в приемное отделение завода будет при­ мерно около1 20 руб.

При применении дизель-молота с клином на базе экскаватора Э-301 при производительности 5—7 м3]час и стоимости машиносмены около ЗОЭ руб. стоимость 1 м3 рыхления мерзлого грунта примерно составит от 6 до 9 руб.

92

При применении дизель-молота с клином на базе трактора С-80 производительностью 60—70 л3 в смену и стоимости машиносмены 175 руб. стоимость 1 л3 рыхления — от 2 р. 50 к. до 4 руб.

Применение дизель-молота может быть оправдано на заводах с полусухим способом прессования в случаях, когда при незначи­ тельной мощности разрабатываемого пласта глины и быстром под­ вигании забоя требуется рыхлить верхний мерзлый слой также

более быстрыми темпами, в результате чего значительно увеличи­

вается объем рыхления. Указанное может иметь место на заводах большой мощности, где коэффициент использования дизель-мо­ лота будет максимальным.

§ 14. Разработка глиняных карьеров с предварительным рыхлением мерзлой поверхности режущими машинами (способ 9)

Рыхление мерзлого грунта по способу 9 (.в отличие от спо­ соба 8) осуществляется .путем резания его машинами на мелкие блоки с последующей уборкой их. Сущность способа 9 заклю­ чается в том, что на поверхности участка, подлежащего разра­ ботке, образуется сетка перекрестных надрезов глубиной в зави­ симости от глубины промерзания, но не более 0,7 м, на расстоянии друг от друга 0,3—0,5 м и более в зависимости от размера ковша и мощности одноковшового экскаватора, а также и его напорного усилия.

Надрезы, сделанные в верхнем, наиболее прочном слое за­ мерзшего грунта, резко снижают прочность всего мерзлого слоя. Ковш экскаватора в этом случае не режет мерзлый грунт, а разла­ мывает его по линиям надрезов без перегрузки механизмов экска­ ватора и без снижения его производительности по сравнению с ра­

ботой в талых грунтах.

Описанная принципиальная схема организации добычи такой

глины и указанные размеры сетки надрезов пригодны для заво­ дов, работающих по пластическому способу формования в усло­ виях, когда верхний мерзлый слой глины не используется. На заводах, работающих по способу полусухого прессования, где

происходит дробление мерзлых кусков глины перед сушкой ее,

сетка перекрестных надрезов и размер мерзлых глыб должны со­

ответствовать дробильно-размольным установкам. На заводах, ра­ ботающих по способу пластического формования, когда в зимнее

время требуется талая глина, производимые обычно, с осени работы по снятию и уборке верхнего растительного слоя следует пере­ носить на зиму, так как рыхление мерзлого растительного слоя

производить легче, чем рыхление влажных мерзлых суглинков и особенно тяжелых глин.

Вцелях исключения возможности попадания мерзлых комков

вталую глину, а также в целях обеспечения бесперебойной ра­ боты экскаватора на добыче, все вспомогательные работы должны опережать работу основного экскаватора на длину суточного по­ двигания забоя. Более чем суточное опережение не рекомендуется, так как в этом случае время воздействия отрицательных темпера­

93

тур на оголенную, хотя и укрытую, поверхность карьера увеличи­ вается, а предохранение ее от дальнейшего подмерзания услож­

няется. Опережение разрешается:

при утепленных забоях на суточную производительность эк­ скаватора при температуре наружного воздуха до —10° и на смен­ ную производительность при более низких температурах;

при неутепленных забоях на величину подготовительных ра­ бот, обеспечивающих сменную производительность экскаватора.

Для выполнения горноподготовительных работ и резания мерз­ лых грунтов с целью рыхления их применяются грунторезная ма­ шина б. ВНИИОМСа на базе траншейного канавокопателя ЭТ-251

с диском диаметром 2,46 л«, землерез с барами, смонтированный на базе траншейного многоковшового1 экскаватора ЭТ-352 или ЭТ-251, дисковые пилы, смонтированные на базе трактора С-80, и др.

Сравнение показателей трудоемкости некоторых способов раз­ работки мерзлых грунтов, подготовленных методом предваритель­ ной вспашки с осени с .использованием землереза на базе экскава­

Примечание. В приведенную стоимость не включены затраты, связан­ ные с уборкой верхнего мерзлого слоя.

§ 15. Разработка глиняных карьеров с предварительным рыхлением мерзлой поверхности тракторными рыхлителями

и использованием одноковшовых экскаваторов, оборудованных пневматическими зубьями (способ 10)

В основу организации добычи талой глины зимой по способу 10 положен принцип рыхления мерзлой незащищенной поверх­ ности карьера тяжелыми тракторными рыхлителями с последую­ щей уборкой мерзлых кусков бульдозером. Рабочим оборудованием

94

рыхлителя являются пять сменных зубьев, число которых может меняться для снижения тяговых усилий трактора. Управление рых­ лителем заключается в подъеме и опускании стоек вместе с рамой при помощи подъемной рамы и тросового привода. Работает рых­ литель в прицепе к трактору С-80, на котором монтируется двух­ барабанная фрикционная лебедка типа Д-148.

При толщине мерзлого слоя, не превышающем 0,15—0,25 м,

разработка глиняных карьеров на заводах, работающих по спо­ собу полусухого прессования, допускается экскаваторами, емкость ковша которых должна быть не менее 0,5 м3. Из сказанного сле­

дует, что на таких же заводах, но небольшой мощности, где по ус­ ловиям объема добычи не требуются экскаваторы с ковшом ем­

костью 0,5 м3 и выше, применяются экскаваторы с ковшами мень­ шей емкости — 0,25—0,3 м3, напорное усилие которых оказывается уже недостаточным для преодоления сопротивления резанию мерз­ лых грунтов, имеющих толщину даже 0,15—0,25 ж. В этих случаях также применяются тракторные рыхлители тяжелого типа в при­ цепе с трактором С-80 или ДТ-54, которые способствуют работе одноковшовых экскаваторов малой модели, путем предваритель­

ного рыхления мерзлой поверхности карьера.

Для рыхления мерзлой поверхности могут быть использованы тракторные рыхлители на тех глиняных карьерах, где по клима­

тическим условиям глубина промерзания не превышает 0,15— 0,25 м.

Применение этого приема является целесообразным, так как даже при необходимости уборки верхнего мерзлого слоя задалжи-

гачом рыхлителя.

Если по условиям объема добычи не требуется более мощный экскаватор, чем Э-505А с ковшом 0,5 м3, то на заводах, работаю­ щих по способу полусухого прессования, могут быть применены такие же экскаваторы Э-505А, но оборудованные специальными пневматическими зубьями, позволяющие одновременно произво­ дить рыхление мерзлой поверхности глубиной до 0,4 м и добычу.

При работе такого экскаватора ковш опускается в забой и черпает снизу вверх талую глину до тех пор, пока зубья ковша не достигнут мерзлого слоя, после чего машинист экскаватора включает пневматические молотки, и активные зубья начинают скалывать мерзлый грунт. Когда активные зубья выйдут из мерз­ лого грунта наружу, они автоматически выключаются.

Испытания показали, что экскаватор, оборудованный ковшом с ударными пневматическими зубьями, при экскавации мерзлого грунта может дать выработку до 80% от установленной выработки

для обычных талых грунтов, при этом талая глина, залегающая

под мерзлым слоем, добывается при выключенных пневматических

зубьях.

По данным А. И. Федулова, расход электроэнергии на добычу 1 м3 обычного мерзлого грунта составляет 0,78 квт-ч. Для заморо­

95

женных глинистых грунтов, влажность которых значительно выше, а условия разработки более тяжелые, этот расход значительно

выше.

Экономичность организации добычи глины в зимнее время не­ посредственно в карьере по способу 10 на заводах с сухой подго­ товкой массы выше, чем на заводах с пластическим способом формования, так как наличие мерзлых кусков глины в общей массе не влияет на качество изделий.

Ввиду того что опыта организации добычи глины зимой на

кирпичных заводах по способу 10 в настоящее время не имеется,

внедрению этого способа должно предшествовать широкое прове­ дение опытов в разных климатических условиях на заводах с раз­ ным технологическим процессом переработки сырья.

§ 16. Разработка глиняных карьеров с предварительным рыхлением мерзлой поверхности взрывным способом (способ 11)

В тяжелых мерзлых глинах, промерзших на глубину более чем

0,7 м, где рыхление дизель-молотом или другими механизирован­ ными средствами невозможно или менее экономично, предвари­ тельное рыхление мерзлого слоя на поверхности разрабатываемого

карьера может быть осуществлено способом взрывания. Организация работ по этому способу сводится к производству

буровзрывных работ на участке, подготовляемом для добычи та­

лой глины, уборке и очистке поверхности карьера от мерзлых кус­ ков, временному укрытию поверхности карьера (рис. 22). При этом

основные процессы горноподготовительных работ должны быть ме­ ханизированы путем применения легких передвижных бурильных станков для бурения шпуров и бульдозера тяжелого типа на базе трактора С-80 или ДТ-54 для уборки поверхности карьера от

разрыхленной мерзлой глины; последнее необходимо' для подчи­ стки неровностей взорванной поверхности карьера до талой ее части. Уборка снега также осуществляется бульдозером. Подго­ товка забоя для разработки талой глины должна идти с опереже­ нием не менее чем на две смены.

Расстояние между шпурами и количество взрывчатых веществ в этом случае должно быть таким, чтобы размер кусков глины не превышал 20—30 см, а сила взрыва такой, чтобы более мелкие

мерзлые куски не падали на уже подготовленную поверхность,

т.. е. должно производиться именно рыхление, а ие взрыв на выброс. Глубина шпуров при подстилании взрываемого слоя более мягкими породами рекомендуется от 0,7 до 0,9 толщины взрываемого слоя.

Несмотря на все предосторожности и точные расчеты зарядов иногда мерзлые куски грунта все же разлетаются. С целью исклю­ чения возможности попадания мерзлых кусков в талую глину на участке, уже подготовленном к добыче, а также в целях безопас­ ности работы экскаватора в забое, рекомендуется устройство пе­ редвижной или переносной панцырной сетки над местом взрыва

(рис. 23). На заводах и карьерах, работающих в две смены, буро­ взрывные работы следует производить в третью нерабочую смену.

■96

Наиболее эффективным и экономичным способом рыхления мерзлых грунтов следуетсчитать рыхление взрыванием аммонитом. При этом следует применять взрывание по методу выпирающего горна. Для предварительного определения вес заряда Q в кг мо­

При применении других взрывчатых веществ величину заряда

Q, вычисленную для аммонита, следует умножить на коэффициент, который имеет следующие значения для наиболее распространен­ ных веществ:

При рыхлении мерзлых грунтов применяется шпуровой способ производства взрывных работ, при этом диаметр шпуров должен быть 30—75 мм в зависимости от глубины и возможности размеще­ ния .заряда в нем, который должен занимать не более половины глубины шпура. Шпуры следует располагать в шахматном порядке.

Расстояние между шпурами и их рядами зависит от глубины про­ мерзания, требуемой степени рыхления и от способа взрывания и

принимается в пределах от 0,8 до 2,0 л. н. с. Эти расстояния должны уточняться опытным путем. Для предварительных соображений расстояние а между шпурами может быть ориентировочно опре­

где w—линия наименьшего сопротивления.

При одностороннем обнажении забоя шпуры располагаются по всей ширине забоя в шахматном порядке, рядами, параллельными

98