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

По мнению автора, за основу такой классификации следует при­ нять физико-механические свойства замороженных или талых грун­

тов в момент их разработки, т. е. их термическое состояние. Суще­ ство явлений, происходящих з грунтовой массе под влиянием отри­ цательных температур в зимнее время, и воздействие извне на эти явления, подтверждают правильность таких способов классифика­ ции. Поэтому конструктивное или какое-либо другое различие спо­ собов не может служить основой для их деления на классы или группы, так как такое деление само является функцией физико-ме­

ханических свойств и состояния грунтовой или горной массы в мо­

мент ее разработки.

Учитывая изложенное, автором разработана следующая клас­ сификация методов производства земляных работ и добычи грун­ товой массы для производственных целей в зимнее время незави­ симо от назначения и применяемого землеройного, транспортного

идругого оборудования (рис. 5).

Кпервой группе следует отнести такие приемы и способы, ко­ торые связаны с сохранением тепла, накопленного грунтовой массой

влетний период. Сюда относятся все виды укрытий и утепления по­ верхности разрабатываемого котлована, карьера, траншеи и т. п.

сразличными конструктивными решениями и приемами, а также с различными типами применяемого землеройного и транспортного оборудования.

Ко второй группе следует отнести такие приемы и способы,

которые позволяют производить разработку мерзлых грунтов не­ посредственно в котловане, траншее или карьере. Сюда относится

рыхление мерзлого слоя взрывным способом, клин-бабой или шар-

бабой, дизель-молотом с клином, тракторными рыхлителями тяже­

лого типа, одноковшовыми экскаваторами, оборудованными специ­

которые связаны с внесением искусственного тепла извне в заморо­

женную грунтовую или горную массу с целью оттаивания ее. Сюда относится оттаивание путем сжигания топлива на поверхности раз­ рабатываемого котлована, траншеи или карьера, электрооттаива­ ние, оттаивание термохимическим способом, оттаивание паром или горячей водой.

К четвертой группе следует отнести такие приемы и способы,

которые связаны с заготовкой горной массы и хранением ее в неза­ мороженном состоянии в специальных складах капитального или упрощенного типа. Сюда относятся глинохранилища, глинозапасникм, склады песка, конуса и другие склады упрощенного типа.

Приведенная классификация позволяет каждый из существую­ щих или вновь предложенных приемов и способов без затруднений отнести к той или иной группе независимо от конструктивных и дру­ гих второстепенных факторов. В соответствии с изложенным все известные приемы и способы производства земляных работ, а также способы добычи нерудных материалов в зимнее время, можно раз­ местить в следующей последовательности.

2*

Рис. 5. Классификация зимних способов добычи и хранения глины на кирпичных заводах

I группа способов

Способ 1 — предохранение поверхности карьера от промерза­ ния упрощенными способами (пахота, боронование, снегозадержа­ ние).

Способ 2 — предохранение поверхности карьера от промерза­ ния путем образования ледяной корки и воздушного слоя между поверхностью грунта и слоем льда.

Способ 3 — предохранение поверхности карьера от промер­ зания путем укрытия утепляющими материалами (опилки, торфя­ ная мелочь, шлак и др.).

Способ 4—предохранение поверхности карьера от промер­ зания способами 1, 2, 3, но с укрытием фронта разработки при по­ мощи передвижных утепленных «шатров» (способ П. В. Силкина

и др.).

Способ 5-—предохранение поверхности карьера от промерза­ ния способами 1, 2, 3, но с укрытием фронта разработки по способу

Сарапульского кирпичного завода с использованием переносных стальных канатов.

С пос о б 6 —предохранение поверхности карьера от промерза­ ния при помощи сплошного канатно-подвесного укрытия по способу С. В. Баскакова.

Способ? — предохранение поверхности карьера от промерза­ ния при помощи сплошного жесткого укрытия с использованием сборно-разборных инвентарных ферм и стоек разной конструкции по способу Потанинского кирпичного завода.

II группа способов

Способ 8—разработка глиняных карьеров с предваритель­

ным рыхлением мерзлой поверхности ударными машинами и инст­ рументами, дизель-молотом с клином, клин-молотом, клин-бабой и др.

Способ 9 — разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным рыхлением мерзлой поверхности режущими машинами.

Способ 10 — разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным рыхлением мерзлой поверхности тяжелыми тракторными рых­

лителями, а также с использованием одноковшовых экскаваторов,

оборудованных пневматическими зубьями.

Способ 11 —разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным рыхлением мерзлой поверхности взрывным способом.

III группа способов

Способ 12 — разработка глиняных карьеров с предваритель­

ным оттаиванием мерзлой поверхности при помощи электричества.

Способ 13 — разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным оттаиванием мерзлой поверхности при помощи пара и горячей воды.

21

Способ 14 — разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным оттаиванием мерзлой поверхности теплом термохимической

реакции по способу Е. К. Бурцевой.

Способ 15—разработка глиняных карьеров с предваритель­ ным оттаиванием мерзлой поверхности путем сжигания топлива.

IV группа способов

Способ 16—добыча глины в летнее время с хранением ее в складах упрощенного типа — конусах — па полную потребность про­ изводства в зимнее время.

Способ 17 — добыча глины в летнее время с хранением ее з углубленных складах типа Магнитостроя и др. на полную потреб­ ность производства в зимнее время.

Способ 18 — добыча глины в летнее время с хранением ее в глинохранилищах капитального типа на полную потребность про­ изводства в зимнее время.

Способ 19 — добыча глины в летнее время с хранением ее в глинозапасниках капитального типа на частичную потребность про­

изводства в зимнее зремя. Остальная потребность обеспечивается одним из способов I, II или III групп.

§ 4. Основные положения по организации добычи и хранения глины на кирпичных заводах в зимнее время

Основные факторы, влияющие на выбор способа организации карьерного хозяйства зимой на кирпичных заводах, следующие:

1)разведанность запасов глины и достоверность качественной

характеристики месторождения, используемого для работ в зимних условиях;

2)горногеологические и гидрогеологические данные подстилаю­ щих слоев;

3)потребный объем добычи талой глины в зимний период;

4)назначение добываемого сырья;

5)качественная характеристика залегания глины;

6)влажность карьерной глины;

7)мощность разрабатываемого пласта глины;

8)продолжительность зимнего периода;

9)характер климата;

10)соотношение мощности пустой породы и мощности полезной толщи пласта глины;

11)расстояние от карьера до завода и степень возможной ме­

ханизации добычи в зимний период;

12)технологическая схема подготовки и переработки сырья;

13)наличие местных материалов для укрытия и утепления

карьера;

14)сочетание перечисленных и возможных других факторов и

условий.

Для того чтобы простыми и доступными средствами добиться максимального эффекта, необходимо переходить от механизации

22

отдельных процессов к комплексной механизации всего закончен­ ного цикла добычи и транспортирования глины в зимних условиях.

Капиталовложения для организации механизированной добычи сырья должны быть минимальными и использованы с максимальной технико-экономической эффективностью.

Под экономической эффективностью капитальных вложений следует понимать наибыстрейший их возврат при помощи наилуч­

шей организации производства, при наибольшей производитель­

ности труда по сравнению с передовыми предприятиями данной от­

расли производства.

Комплексной механизацией земляных или других работ по до­ быче нерудных 'материалов называют способ производства, при ко­ тором все .процессы выполняются только комплектом машин, тех­ нические параметры которых (производительность и расстановка в данных условиях) обеспечивают выполнение работ заданными тем­ пами при наименьшей трудоемкости и стоимости. Производствен­ ная и экономическая эффективность комплекта машин и качество

технологических схем определяются следующими основными техни­ ко-экономическими показателями:

1) производительностью комплекта, определяемой по выработке ведущей машины в м3/час\

2)производительностью труда в м3/час или трудоемкостью в

чел.-час/м3-,

3)металлоемкостью комплекта в т/м3 часовой производитель­

ности;

4)расходом энергии на 1 м3 грунта или горной массы в квт-ч.

При планировании заданий по комплексной механизации ра­ бот и установления перечня процессов, подлежащих выполнению ме­ ханизированным способом, необходимо руководствоваться уровнем развития и организации техники добычи на данном этапе. При вы­

боре способов механизации, связанных с перемещением больших масс грузов, существенное значение имеет правильный выбор типа и мощности транспортных средств.

Одним из основных факторов, влияющих на выбор транспорт­ ных средств, является дальность перемещения (транспортирования) глины к месту ее переработки. Крупные машины обеспечивают про­ изводительность труда в несколько раз большую, чем мелкие.

Однако эффективность применения крупных машин достигается там, где выполняются в одном сосредоточенном месте большие объ­ емы работ, за счет уменьшения количества машин в комплекте, уп­ рощения организации работ и сокращения обслуживающего пер­

сонала.

Правильный подбор типа и мощности транспортных средств в

соответствии с емкостью ковша экскаватора обеспечивает лучшее использование экскаваторов.

Производительность труда должна быть максимально возмож­ ной, что достигается путем улучшения общей организации труда,

применения наиболее эффективных методов и приемов работ, луч­

23

шего использования машин и транспортных средств, сокращения потерь времени на холостые пробеги и повышения производственной дисциплины.

Выбор методов организации и производства работ по добыче талой глины зимой в карьерах кирпичных заводов может быть про­

изведен по техническим условиям на производство и приемку строительных работ в зимнее время. Указанные ТУ предусматри­ вают следующие основные положения разработки грунтов:

1) предохранение грунта от промерзания осуществлять предва­ рительной вспашкой грунта на глубину не менее 0,3 м с последую­ щим боронованием или путем прикрытия поверхности грунта тепло­ изолирующими материалами;

2) рыхление мерзлого грунта производить взрывным способом;

рыхление механическим способом с помощью ударных приспособле­ ний и машин допускается при небольших объемах работ и толщине мерзлого слоя до 0,7 м; взрывание мерзлого грунта должно выпол­ няться зарядами в шпурах глубиной 0,75—0,9 толщины мерзлого слоя;

3) разработка грунта экскаваторами с прямой лопатой -ем­ костью ковша 0,5—1 м3 при толщине мерзлого слоя 0,15—0,25 м,

а драглайном при толщине мерзлого слоя 0,1 м допускается без предварительного рыхления;

4) оттаивание грунта осуществлять паровыми или водяными циркуляционными иглами, погруженными в скважины, и применять преимущественно при глубине промерзания более 1 м\

5) в отдельных случаях при небольших объемах работ и на­ личии свободной электрической энергии допускается оттаивание мерзлого грунта электроотогревом;

6) работа землеройных машин в забоях с подготовленным к разработке грунтом должна производиться -круглосуточно во из­

бежание промерзания грунта во время перерывов в работе, если забой не имеет специального укрытия в виде передвижного «шатра» или утепления откоса мягким укрытием.

В соответствии с принятой классификацией и оценкой каждого из перечисленных приемов, способы 1, 2, 3 с мягким укрытием реко­ мендуется применять во всех случаях, когда толщина разрабаты­ ваемого пласта глины не менее 2 м. При меньшей глубине относи­ тельные затраты на 1 л* 3 добываемой глины становятся настолько

большими, что эти способы оказываются уже экономически неэф­ фективными. Одним из важнейших факторов, влияющих на приме­ нение способов 1, 2, 3, является климат.

Способы I группы — 4, 5, 6, 7 — с жестким и полужестким укры­ тием рекомендуются в условиях продолжительной и суровой зимы в карьерах с глубиной разрабатываемого слоя не менее 3 м, так как при меньшей глубине использование землеройных машин становится уже невозможным. Вопрос о том, когда применять

полужесткое или жесткое укрытие решается в зависимости от на­ личия на месте тех или иных необходимых для укрытия мате­ риалов.

24

Способы II группы — 8, 9, 10, 11 —рекомендуется применять во

всех климатических районах с глубиной разрабатываемого забоя от 2 до 8 м при наличии соответствующего оборудования, позволяю­

щего механизировать все процессы производства работ. При этом минимальная глубина (2 м) относится к наиболее теплому климату с непродолжительной и не суровой зимой, где глубина промерзания не превышает 0,3—0,5 м.

Способы III группы—12, 13, 14, 15 — рекомендуются во всех климатических районах при глубине разрабатываемого забоя не менее 2 м и при наличии свободной электрической энергии, пара, горячей воды пли местного дешевого топлива.

Организация снабжения кирпичных заводов талой глиной зи­ мой по способам IV группы— 16, 17, 18, 19 — рекомендуется в слу­

чаях, когда все другие приемы или способы в заданных условиях

технически не осуществимы или экономически нецелесообразны, на­ пример при наличии полезной толщины разрабатываемого пласта

менее 2 м и значительном удалении карьера от завода. Рекомен­ дуются они также в условиях, когда качественная характеристика

сырья требует шихтовки разных сортов глины и отощающих доба­

вок, т. е. когда глинохранилища или упрощенный склад-глинозапас-

ник является приходно-расходным складом круглый год с запасом

на полный объем зимнего производства. В некоторых случаях при повышенной влажности глины в карьере целесообразно’ применять способ 16 (хранение в «конусах»), так как понижение карьерной

влажности по этому способу может быть достигнуто путем послой­ ной засыпки глины в конус в летнее время, что обеспечивает частич­

ную ее подсушку в естественных условиях.

Если не ясен вопрос экономичности и целесообразности выбора

и применения того или иного способа, то обычно сравнивают прак­

тически пригодные в данных условиях способы, и данные технико-

экономического сравнения дают основания к выбору одного из них.

§ 5. Определение экономической эффективности зимних способов добычи и хранения глины на кирпичных заводах

Методы определения экономической эффективности того или

иного способа, как известно, сводятся к установлению дополнитель­ ных затрат и мероприятий, которые вызываются зимними условиями производства работ в карьере или хранением глины в глинохрани-

лищах, а также к установлению таких факторов, которые не могут быть выражены в трудовых, материальных или денежных затратах,

но учет которых может повлиять на выбор того или иного способа.

Из двух или трех технически осуществимых вариантов наиболее

экономичным будет тот, который с наименьшими трудовыми, мате­ риальными и денежными затратами даст наименьшее удорожание

1 м5 глины зимой.

Для сопоставляемых вариантов ценностные факторы могут быть выражены формулами, результаты подсчета по которым и да-

25

будет одинакова, то в этом случае следует выявить срок, в течение которого могут быть возвращены дополнительные капиталовложе­

ния каждого способа. Если эксплуатационные затраты покрывают повышенные капитальные вложения, связанные с подготовкой

в годах;

Кн — капитальные вложения по предлагаемому проектному ре­ шению в руб.;

Кэ— то же, по проекту, принятому за эталон, в руб.; Еэ—эксплуатационные расходы по проекту, принятому за

эталон, в руб.;

Е,л— то же, по предлагаемому проектному решению в руб. Нормальным сроком возврата дополнительных капитальных

зложений следует считать 5—6 лет. Более длительный срок может быть признан целесообразным лишь в том случае, если показатели нового проекта также окажутся значительно лучше.

В соответствии с принятой классификацией каждая из пере­ численных четырех групп, а также способы в каждой группе, имеют свои основные постоянно действующие факторы экономической эф­

26

фективности, .присущие только данной группе или способу (табл. 5

и 7, рис. 8).

Ниже приводится перечень этих факторов и форма их записи для сравнения (табл. 6).

Основными постоянно действующими факторами экономиче­ ской эффективности способов I группы являются:

1) отношение объема добываемой глины в зимний период Q3

к глубине разрабатываемого карьера hK

где Г’к—поверхность карьера, подлежащая укрытию и утеплению,

в м2.

Из приведенной формулы следует, что размер дополнительных

зависит в свою очередь от глубины разрабатываемого пласта талой

глины (рис. 6);

2)тип и конструкция укрытия и утепления поверхности, а так­ же фронта разработки—мягкое укрытие, полужесткое, жесткое, стационарное, передвижное или переносное и т. д.;

3)характер и цена применяемых утепляющих материалов и

конструкций (опилки, торф, шлак, утепляющие маты, тюфяки и т. д.; стационарные конструкции укрытий, передвижные или пере­

носные, инвентарные, запроектированные в металле, дереве и т. д.).

Наряду с приведенными осно1вными факторами имеются фак­ торы второстепенные, например длина фронта работ и тип применя­ емого экскаватора при расположении его на кровле уступа и др.

Стоимость 1 ж3 талой глины, добываемой зимой из утепленного массива по способам 1, 2, 3, складывается из стоимости утепления поверхности карьера опилками, утепления откоса, добычи и тран­ спортирования глины в цех. Стоимость 1 м2 укрытия поверхности карьера опилками при толщине их слоя в 0,5 м для Москвы и Ле­

нинграда составляет примерно 8—10 руб. Полная же стоимость добычи колеблется в зависимости от местных условий и глубины разрабатываемого карьера от 10 до 15 руб. за 1 ж3.

Как видно из графика (рис. 6), при мощности разрабатывае­ мого пласта в 4—3 м и ниже стоимость утепления резко увеличи­

вается. Следовательно, с экономической точки зрения приемы и способы I группы будут целесообразны при глубине разрабаты­ ваемого карьера не менее 3—4 м.

Затраты рабочей силы на добычу и транспортировку 1 м3 глины из карьеров, утепленных по способам I группы— 1, 2, 3, — в зави­

симости от местных условий и организации работ, на разных кир­ пичных заводах колеблются от 0,91 до 0,15 чел.-дня и на утепле­

ние— от 0,13 до 0,03 чел.-дня; общая трудоемкость составляет 0,104—0,18 чел.-дня или в среднем 0,142 чел.-дня.

27

Экономическая эффективность способов I группы, имеющих полужесткое укрытие и утепление (способы 4, 5, 6), находится почти на уровне способов 1, 2, 3, так как передвижные тепляки, перенос­ ные укрытия на стальных канатах являются удорожающими факто-

сутствие укрытия и утепления откосов разрабатываемого забоя и передвижки путей, так как добыча производится одноковшовыми

или роторными экскаваторами, имеющими гусеничный ход; кроме того, укрытие забоя обеспечивает ритмичную работу карьера.

28