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

ника, корпуса и патрубка. Наконечник, имеющий 4—5 отверстий диаметром 2—3 мм для выхода пара, соединен с корпусом посред­

Игла соединяется с общей системой разводки пара гибким

резиновым шлангом при помощи патрубка. Общая длина иглы

Соединение отдельных паровых игл

всекции осуществляется при помощи труб

игибких шлангов; при этом каждая игла должна иметь вентиль, позволяющий вклю­

чать а выключать ее из общей сети паро­ вой установки. Количество одновременно

Рк—паропроизводительность котла в кг/час.

Зависимость между количеством паровых игл и поверхностью нагрева котельной установки может быть выражена уравнением

120

где П—количество паровых игл;

FK — поверхность нагрева котла в л2;

1,3— условная поверхность нагрева котла, потребная для об­ служивания одной паровой иглы, в м2.

Продолжительность выдерживания иглы под паром в сква­

жине следует принимать: в тяжелых глинах 4—6 час., в средних

участках необходимо прикрывать соломенными или другими ма­

тами для дальнейшего распространения тепла в грунтовой массе.

При глинах с повышенной влажностью пар не выпускается из игл, а только циркулирует в системе. Для питания паровых игл сле­ дует принимать пар с давлением не свыше 1,5—2 ат. Повышение

давления .пара, сверх указанных пределов, усиливает эффект от­

ляционными иглами по данным б. ВНИИОМСа составляет 10 руб., а паровыми иглами— 12—15 руб.

Применение пара и горячей воды для оттаивания вызывает значительные технические трудности в эксплуатации и снабжении водой передвижных котельных установок в зимнее время; расход воды составляет 40—50 л на 1 м3 отогретого грунта. Учитывая из­ ложенное, способ 13 может быть рекомендован в особо благо­ приятных условиях при наличии на месте в 'достаточном количе­ стве дешевого топлива, а также там, где глубина промерзания не превышает 0,5—1,5 м или поддерживается искусственно на этом уровне.

Кроме электрической энергии, .пара и горячей воды, в каче­ стве источника тепла может быть использован газ. Инженеры

121

Н. Н. Стрельцов и Н. С. Жередин 'предложили способ оттаивания грунта путем сжигания газа в скважине. В производственных ус­ ловиях вначале были испытаны газовые иглы с нижним горением, которые позволили приблизить процесс выделения тепла из топ­ лива непосредственно к месту оттаивания грунта, т. е. к скважине, и избежать, таким образом, бесполезных потерь тепла, возникаю­

щих обычно в промежуточных тепловых установках.

Игла с верхним горением представляет собой кожух из цель­ нотянутой трубы с внутренним диаметром 63 мм и длиной 1,5 м, в котором закреплена вторая труба диаметром 19 мм\ в верхнюю

Рабочая температура такой иглы составляет 800—900°. Для выраоотки газа в количестве 500 м?1час, что обеспечивает оттаи­

вание 40—50 л«3 мерзлого грунта, была запроектирована газогене­ раторная установка, работающая на каменном угле. Установка размещена на автоприцепе и включает дутьевой вентилятор № 5 с электромотором 4,2 кет. В условиях, где отсутствует электриче­ ская энергия для вращения вентилятора, может быть установлен бензиновый двигатель внутреннего сгорания мощностью 3—5 л. с. Схема такой установки дана на рис. 32.

122

Высокая температура оттаивания шутем сжигания газа, хотя и ускоряет процесс оттаивания, но ори этом значительно пони­ жается .процент использования теплотворной способности газа. По опытным данным б. ВНИИОМСа, при температуре теплоноси­

теля 130° продуктивно используется только лишь 4% теплотвор-

Рис. 32. Установка для оттаивания грунта газовыми иглами

/—двигатель внутреннего сгорания 3—5 л, с.; 2—газогенератор; 3—тележка; 4—вен­ тилятор; 5—газопровод; 6—воздухопровод; 7—газовая игла; 8—топливо для газоге­ нератора; 9—топливо для двигателя; 10—гибкие шланги

ной способности топлива, при температуре 110°—6%, при темпе­ ратуре 40°—13% и при температуре 11°—57%. Из сказанного сле­ дует, что необходимо выбирать такой режим и температуру оттаи­ вания, которые увязывались бы со скоростью подвигания забоя в .карьере и наименьшим расходом тепла и топлива.

§ 19. Разработка глиняных карьеров с предварительным оттаиванием мерзлого слоя термитом (способ 14)

Для оттаивания мерзлых грунтов по способу 14 Е. К. Бурцева предложила использовать теплоту термохимической реакции, ко­ торая выделяется в результате бескислородного горения смеси

алюминия в порошке с порошком окиси железа ЕегОз. Реакция окисления алюминия в этой смеси с порошком окиси железа про­

123

25%, и соответственно 75% или 750 г по<рошка окиси железа РеоОз на 1 кг смеси.

Схема патрона, начиненного термохимической смесью (тер­

митом), показана на рис. 33. Запальная часть патрона состоит из подводящего шнура (проводника элек­ трического тока) и пластинки металли­ ческого магния, температура горения которого соответствует температуре воспламенения смеси алюминиевого порошка и окиси железа.

Предложение Е. К. Бурцевой было

проверено б. ВНИИОМСом; при этом установлено, что 1 кг горючей смеси выделяет 850—940 ккал, а распростра­ нение тепла в замороженной грунто­ вой массе подчиняется закону образо­

вания конуса с вершиной, совпадаю­ щей с центром патрона.

Для оттаивания 1 м3 мерзлого гли­ нистого грунта от —12° до +4° объем­ ным весом 1 650 кг и влажностью 18%

теоретически потребуется тепла

Q = 79 + 0,2-1 650 [4- (-12)] =

= 12 560,4 ккал,

где 79 —скрытая теплота плавления льда в ккал!кг;

митной массы 850 ккал. Стоимость оттаивания I м3 мерзлого грунта термитом составила 12—15 руб.

При применении способа 14 следует избегать применения шпуров малого диаметра, плотного закупоривания патронов па­

рафином и трамбования грунта после засыпки шпура. Несоблю­ дение этих требований может вызвать интенсивные выбросы го­ рящей термитной массы. Шпуры необходимо бурить несколько большего диаметра, чем диаметр патрона, и засыпать рыхлым шлаком который обеспечивал бы свободный выход газов из сква­ жины.

124

Организация работ по добыче талой глины в зимнее в'ремя

по способу 14 сводится к проведению соответствующих горнопод­

готовительных работ с осени, а также в зимний период. С целью уменьшения глубины промерзания 'поверхность карьера, разраба­ тываемого в зимнее время, с осени следует обработать способами, изложенными 'В § 9. К подготовительным работам в зимний пе­ риод относятся: уборка снега с поверхности участка, намеченного к отогреву, бурение шпуров в мерзлом грунте для закладки пат­ ронов и проведению работ по оттаиванию.

В целях обеспечения бесперебойной работы экскаватора под­

готовка поверхности карьера должна быть организована с таким расчетом, чтобы скорость оттаивания опережала скорость подви­ гания забоя на величину двухсменной производительности экска­ ватора. Разрабатываемый .прямоугольник карьера по длине раз­ бивается на три участка, из которых первый, ближайший к экска­

ватору, должен быть отогрет и укрыт мягким укрытием; второй участок должен находиться в стадии оттаивания и третий — в ста­ дии бурения шпуров и подготовки для закладки патронов.

Если дополнительное удорожание стоимости добычи 1 м2

глины другими способами колеблется в пределах от 5 р. 50 к. до

8 руб., то удорожание при применении способа 14 составляет 12— 15 руб., а общая стоимость—18 руб. за 1 м2.

Относительное удорожание 1 м2 глины, добываемой по спо­ собу 14, зависит также от общей глубины разрабатываемого усту­

па (табл. 32).

дополнительное средство на случай неожиданного промерзания

утепленной поверхности карьера в связи с резкими изменениями климатических условий. Следует сказать, что этот способ мало

изучен и требует всестороннего исследования в разных климати­ ческих условиях.

§ 20. Разработка глиняных карьеров с предварительным оттаиванием мерзлой поверхности путем сжигания топлива (способ 15)

Для проведения разработки по этому способу наиболее ши­ роко используется уголь.

Уголь в требуемом количестве по расчету завозится с наступ­ лением первых заморозков до выпадения снега на подготовленную

125

и спланированную .поверхность карьера и укладывается слоями с таким расчетом, чтобы более крупные фракции его были внизу, а более мелкие — на поверхности, что достигается укладкой слоя­ ми угля разной крупности. Общая толщина слоя, угля зависит от продолжительности зимнего периода и количества отрицательных

градусо-дней. В первые 1—2 зимних месяца, когда общее коли

чество отрицательных градусо-дней меньше и когда тепло, накоп­ ленное грунтовой массой в летнее время, еще не израсходовано, слой угля на участках, разрабатываемых в ноябре — декабре, мо­ жет быть меньше против среднерасчетной величины, а участки,

местных климатических условий. С наступлением морозов, когда

вспаханный и заборонованный слой, а также соответствующий слой угля уже не в состоянии предохранять поверхность карьера от промерзания, уголь поджигается и тепло, выделяемое при его

горении, предохраняет поверхность от дальнейшего промерзания и способствует оттаиванию ранее промерзшего слоя.

Впервые этот способ был применен в 1952 г. на Красноярском

кирпичном заводе № 2, а затем на Ачинском и Зыковском заво­ дах. На заводах уголь завозится на карьер различно---- сразу на

всю зимнюю потребность или сначала только на первые 7—10 дней работы, а затем время от времени запас его пополняется. Прак­ тикой установлено, что глина при сжигании угля на поверхности карьера оттаивает на всю глубину промерзания в условиях Крас­ ноярска на 2—2,3 м за 6—10 дней.

Исходя из этого примерно за неделю до перехода на зимний участок поджигают уголь, разбросанный слоем 20—30 см на пло­

щади с суточным запасом сырья. Таким образом, к началу добычи в зимнем забое создается подготовленный к разработке запас та­

лой глины, обеспечивающий 7—10-дневную потребность завода в сырье.

Затем в лобовой части карьера каждый день выбирается су­ точная норма сырья, а вдоль карьера на такой же площади раз­ жигается уголь. Расход канского бурого угля с теплотворной спо­ собностью 2 900 ккал/кг составляет примерно 30 кг натурального топлива на 1 Jt3 глины.

Себестоимость 1 ж3 глины при сжигании угля и оттаивании

на красноярских кирпичных заводах в среднем за 9 месяцев составила 4 р. 70 к., тогда как на заводе № 2 до применения этого способа в 1952 г. стоимость 1 ж3 глины составляла 18—20 руб.

В 1957 г. Ирша-Бородинский кирпичный завод также приме­ нил оттаивание глины в карьере сжиганием топлива.

Время и способ укладки угля на поверхность разрабатывае-

•мого карьера зимой.могут бытьразными. Так, Ачинский кирпичный завод в зиму 1955/56 г. применял комбинированный прием укры­ тия и утепления поверхности карьера по способу 15, т. е. предва-

126

ригельное рыхление и засыпка двумя слоями угля с 'прослойками между ними соломы, а затем оттаивание частично промерзшей по­ верхности сжиганием угля и соломы. В этом случае поверх пер­

предохраняющий солому от раздувания ветром. Толщина слоя угля и соломы была принята разная в зависимости от того, в ка­

В целях предохранения фронта забоя от подмерзания работы

по добыче следует производить круглые сутки /в три смены с не­ большими перерывами между сменами или применять передвиж­ ные тепляки-«шатры», укрывающие фронт разрабатываемого карь­ ера, создающие одновременно удовлетворительные условия персо­ налу, занятому на обслуживании землеройного и транспортного оборудования.

На Ачинском кирпичном заводе работали два одноковшовых

экскаватора—дизельный с ковшом емкостью 0,75 м3 и электри­ ческий с ковшом емкостью 1 ж3. Для разработки глиняного карье­ ра на заводе в зиму 1955/56 г. было подготовлено 10 тыс. м2 пло­ щади. Среднее залегание пласта на этом карьере составляло 6 м

Таким образом, было заготовлено 60 тыс. м3 талой глины, что обе­ спечило выпуск 24 млн. шт. кирпича в зимнее время. На утепление и оттаивание указанного количества глины было израсходовано 1 100 т 'местного бурого угля стоимостью 38 340 руб. и 63 т соломы на сумму 6 300 руб.

С учетом всех затрат 1 ж3 добытой талой глины обошелся заводу И руб. При работе предыдущей зимой с использованием глинохранилища фактические затраты на добычу, транспортиро­ вание и хранение 1 ж3 составили 19 р. 30 к.

На Красноярском кирпичном заводе № 2 организация добычи талой глины по способу 15 была несколько иной; уголь заозерновский с теплотворной способностью 3 600—3 800 ккал для сушки и оттаивания мерзлого слоя завозился также с осени, но хранился небольшими кучами в разных местах в количестве, потребном по расчету. За 7—10 дней до начала разработки участка забоя уголь из куч рассыпался по поверхности и разжигался, оттаивая верх­

ний мерзлый слой карьера. Указанные колебания в количестве

127

дней зависят от глубины промерзания в массиве, которая увели­

воде на условное топливо это составляет 74—125 кг, при этом тол­ щина слоя угля составляла 20—35 см.

На Ачинском кирпичном заводе расход угля был несколько меньше и составил НО кг или в переводе на условное топливо 66 кг; уголь укладывался слоями 20—25 см.

Из приведенного сопоставления следует, что обработка по­ верхности и применение слоя соломы с укладкой по способу Ачин­ ского завода сокращают расход топлива при равных климатиче­

ских и горногеологических условиях.

Расход угля на 1 м3 добываемой глины в зависимости от глу­ бины промерзания и общей глубины разрабатываемого карьера приведен в табл. 34.

бываемой глины увеличивается по мере увеличения глубины про­ мерзания при одной и той же глубине разрабатываемого карьера, а удельный расход уменьшается по мере увеличения глубины раз­

рабатываемого карьера.

Применение этого способа дает экономию в трудовых за­ тратах. R табл. 35 приведено сравнительное количество рабочих, занятых в карьерах по старому и новому способам, на Красно­ ярском кирпичном заводе № 2.

428