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

бот, предохранять грунт от промерзания пахотой рекомендуется на глубину не менее 0,25 м с последующим боронованием и снегоза­ держанием с наступлением зимы.

Методы подготовки поверхности карьера на участках, предна­ значенных к разработке в разные периоды зимы, должны быть раз­ личные, что вытекает из переменного количества градусо-дней с от­ рицательной температурой, влияющих на поверхность в начале, се­ редине и конце зимы. В южных и прилегающих к ним районах

СССР участки карьера, разрабатываемые в первой половине зимы, достаточно предохранить путем рыхления поверхности и последую­ щего снегозадержания. Для участков же площади карьеров, пред­

назначенных к разработке во второй половине зимы, указанных мероприятий может оказаться недостаточно вследствие усадки разрыхленного слоя и увеличения глубины промерзания. В этом случае для сохранения поверхности карьера в талом состоянии требуется дополнительная засыпка ее сухим грунтом или сухими опилками соответствующим по расчету слоем.

Обработка поверхности карьера пахотой и боронованием с по­ следующим снегозадержанием позволяет уменьшать глубину про­ мерзания. Например, насыпной слой сухого грунта толщиной 50 см и слой снега 25 см в условиях Московской обл. уменьшает глубину

промерзания примерно в 2,5—3 раза, а наличие одного снега тол­

щиной 25 см уменьшает ее примерно в 1,5 раза. Здесь следует, однако, указать на снижение эффективности этого метода к концу

зимы, когда под влиянием уплотнения разрыхленного верхнего слоя последний значительно теряет свои теплозащитные свойства.

Пахота и боронование должны быть механизированы путем применения специальных плугов или тяжелых тракторных рыхли­ телей. При пахоте и бороновании в разрыхленном поверхностном слое грунта образуются заполненные воздухом пустоты-поры, ко­ торые способствуют уменьшению его теплопроводности.

Снегозадержание на поверхности карьера может быть осуще­ ствлено путем устройства валов из снега, установкой снегозадер­ живающих щитов, посадкой кустарника и т. п., которые распола­ гаются перпендикулярно направлению господствующих ветров на расстоянии 10—15 h друг от друга (Л — высота средств снегозадер­

жания в м).

Снегозадерживающие щиты делаются обычно размерами 1,5Х

Х2 м с площадью просветов 30—50%. При выборе конструкции и

размеров щита следует учитывать, что основная масса снега, задер­ живаемого щитом, при большем проценте просветов располагается за шитом и при меньшем проценте просветов — перед щитом. За состоянием установленных щитов должно быть организовано по­ стоянное наблюдение, а по мере подвигания забоя — уборка их,

а также уборка и очистка поверхности карьера от снега. Работа по очистке поверхности карьера от снега также должна быть механи­ зирована.

При решении вопроса о способах и времени рыхления или укры­ тия поверхности карьера утепляющими материалами необходимо

также учитывать 'Поверхностную влажность глины, так как, чем больше влажность и чем ниже температура глины, тем теплозащит­

ные свойства ее меньшие.

Глубину промерзания вспаханного и заборонованного грунта ВНИИОМС приближенно рекомендует определять по формуле

Таблица 12

Значение А при вспахивании и бороновании поверхности

Пример. Определить глубину промерзания грунта по 1 января при усло­

При Р=0,3 по табл. 12 находим, что А = 17, тогда

/7= 17(4-0,3-0,3’)= 18,7 ~19 см.

50

Таблица 13

Глубина промерзания грунтов при различных способах обработки поверхности и утепления разными материалами

(для II климатического района)

Влияние слоя снега на глубину промерзания приближенно

Лсн — средняя высота снежного покрова или по данным метео­ рологической станции.

TZ

101)0 •

Пример. Определить глубину промерзания глинистого грунта (с высоким уровнем грунтовых вод) под слоем слежавшегося снега толщиной 30 см. Зна­ чение Р=0,8; тогда

Н = 60 (4Р - Р2) Рп — Bhm = 60 (4-0,8 - 0,82) 1 — 2-30 « 94 см.

Приближенные значения Рп. приведенные в табл. 8 для различ­ ных грунтов и теплоизолирующих материалов, действительны для

грунтов с низким уровнем грунтовых вод; для грунтов водонасы­ щенных или грунтов с высоким уровнем грунтовых вод значения Рп

близки к единице.

Способ 1 рекомендуется во всех случаях для широкого приме­ нения независимо от глубины промерзания как дополнительное не­ дорогое и наиболее эффективное средство по сохранению тепла, на­ копленного грунтовой массой в летний период. В условиях III кли­ матического района, где глубина промерзания не превышает 0,8—

нительное средство к способам 4, 5, 6, 7 и др. Экономичность спо­ соба 1 определяется тем, что он в большей степени приближается к условиям добычи в летнее время, а потому имеет наименьшие до­

полнительные затраты по сравнению с другими рассмотренными способами. Эффективность способа 1 была проверена лабораторией

зимних работ б. ВНИИОМСа. Результаты этой проверки показали,

что слой разрыхленного грунта толщиной 1,7 см по условиям тепло­ защиты эквивалентен слою опилок в 1 см.

Способ 1 может быть рекомендован для широкого применения на заводах, работающих по способу полусухого прессования, где попадание мерзлых кусков глины в производство не влияет на ка­ чество изделий, так как сырье до его переработки подвергается сушке.

§ 7. Предохранение поверхности карьера от промерзания путем образования ледяной корки и воздушного слоя (способ 2)

Схема организации добычи глины и защита поверхности карьера от промерзания по способу 2 зависит от типа и параметров применяемого землеройного оборудования, а также способа произ­ водства кирпича —пластическое формование или полусухое прес­ сование. В соответствии с потребным объемом добычи глины в зимнее время подсчитывается необходимая площадь укрытия по­ верхности карьера с учетом разноса бортов — откосов и целиков, ко­ торые могут быть не доработаны при использовании одноковшовых экскаваторов. В качестве землеройного оборудования для данного способа рекомендуется применять многоковшовые экскаваторы

52

типа ЭМ-302 или ЭМ-201, роторные экскаваторы малых моделей типа РПМ-2 с верхним черпанием, использование которых создает лучшие условия сохранения защитного слоя льда и снега на поверх­ ности карьера. Можно применять и одноковшовые экскаваторы, однако в этом случае несколько усложняется защита поверхности забоя от подмерзания в периоды, когда работа в карьере не произ­

водится.

Способ утепления поверхности карьера при помощи создания ледяной корки с последующим образованием воздушного слоя меж­ ду поверхностью карьера и ледяной коркой был предложен канд.

План

Рис. 10. Схема утепления поверхности карьера по способу 2

/—поверхность карьера; 2—лед; ./—снег; 4—воздушное пространство (10— 15 ел); 5—дамба из грунта; 6—колышки, забиваемые в грунт или кирпичи

техн, наук Г. А. Нурок. Канд техн, наук В. Ф. Утенков в сборнике статей ВНИИОМСа за 1956 г. подтверждает целесообразность этого способа и приводит некоторые дополнительные данные.

Площадка, которая подлежит утеплению, с осени тщательно

планируется (при снятом растительном слое) и окружается неболь­ шим земляным валом высотой 50—70 см (рис. 10). С осени до на­ ступления заморозков на поверхности будущего карьера в шахмат­ ном порядке забиваются колышки, причем концы их должны вы­

мается таким, чтобы образовавшийся слой льда выдерживал соб­ ственный вес и вес снега толщиной 40—50 см. Вместо колышков мо­

гут быть использованы кирпичи, углубленные в грунт на 5—6 см.

53

Обвалованное пространство с наступлением заморозков зали­ вается водой слоем 20—25 см. После того как на поверхности воды образуется слой льда толщиной 12—15 см, оставшаяся вода пере­ движным насосом перекачивается из-под льда на его поверхность, где и замерзает, увеличивая толщину ледяного покрова.

Ледяной покров, воздушный слой, заключенный между поверх­ ностью карьера и слоем льда, а также снег на поверхности льда являются надежной защитой от потерь тепла, накопленного грун­ товой массой в летний период, предохраняя поверхность карьера

от промерзания. Расчеты показывают, что при наличии слоя снега

По мере подвигания забоя укрытие поверхности должно быть убрано, а поверхность очищается до талой глины; одновременно должны быть убраны и колышки или кирпичи. Эту работу жела­ тельно выполнять механизмами, например бульдозером. Рыхление льда может быть произведено гусеницами бульдозера. Организация работ по уборке снега и льда, а также очистка поверхности должны

опережать скорость подвигания забоя минимум на одну смену. На период, когда экскаватор не работает, в карьере необходимо иметь небольшой запас сухих опилок для укрытия откоса разрабатыва­

емого забоя — при добыче глины многоковшовым экскаватором;

при использовании одноковшовых экскаваторов поверхность забоя следует укрывать камышитовыми или стегаными брезентовыми матами с минеральным утеплителем.

Буньковский кирпичный завод -разработал иную систему ис­

пользования льда для утепления глины в карьере-—без деревянных кольев. Участок глины, подлежащий утеплению, после удаления вскрыши разбивается на секции размером, обеспечивающим работу завода зимой в течение двух-трех дней. Каждая секция обваловы­

вается со всех сторон валом из глины высотой 65 см, а весь утеп­ ленный участок окапывается водоотводной канавой. Незадолго до

наступления морозов секции участка заливаются водой на глубину 60 см. Когда толщина льда достигнет 20—30 см, остаток воды че­ рез небольшое отверстие в валу выпускается в водоотводную ка­ наву, а отверстие затем забивается глиной. Таким образом, над каждой секцией образуется замкнутая ячейка воздуха, покрытая сверху льдом. Добыча глины зимой производится многоковшовым экскаватором с верхним черпанием. Валы, разделяющие секцииячейки, оттаиваются с помощью электрической энергии в электротепляках.

В карьерах, расположенных в низменных местах, где возможно затопление участка поверхностными водами, участок для ранней весенней добычи глины в открытом карьере может быть утеплен по опыту Бежицкого кирпичного завода (Калининская область). Карьер этого завода затопляется по участкам после их предвари­ тельного обваловывания. Толщина слоя воды — около 50—60 см. Зимой вода замерзает, и образовавшийся слой льда является на­

54

дежным укрытием, предохраняющим глину в карьере от промер­ зания. Весной после снятия льда такая глина поступает в произ­ водство в талом состоянии.

Разновидностью способа 2 можно считать способ гидромони­ торной разработки карьера, предложенный инж. И. И. Сафоновым и впервые примененный в 1933 г. на Улан-Удэнском кирпичном за­ воде. Сущность способа заключается в следующем. Глина в карьере размывается водой при помощи гидромонитора и 'Перекачивается по трубопроводу на завод в специально приспособленное и оборудо­ ванное глин'охранилище-отстойник, разделенный на отсеки. В зим­ нее время верхний 'слой воды, замерзая, образует слой льда, ко­ торый предохраняет от дальнейшего промерзания более тяжелые частицы глины, осевшие ниже. По мере надобности из отсеков та­ кого отстойника передвижным насосом жидкая глина подается на обезвоживающую установку и последующую сушку во взвешенном состоянии в специальном сушиле.

Этот способ позволяет получить глину с любой влажностью,

пригодную как для пластического, так и для полусухого формова­ ния кирпича.

Способ 'рекомендуется применять на заводах, глины которых засорены включениями гальки, камня, известняка и др. Ввиду того что стоимость добычи и хранения глины по данному способу значительно повышается, способ может быть экономически оправ­ дан только в производстве некоторых видов строительной кера­ мики— лицевой и многодырчатый кирпич, черепица, керамические блоки др., а также для изготовления изделий тонкой керамики.

Способ 2 может быть рекомендован для применения в усло­ виях I и II климатических районов с устойчивой зимой, без резких

колебаний температуры наружного воздуха. Несмотря на свою простоту и небольшие затраты, связанные с горноподготовитель­ ными работами с осени и зимой, способ 2 имеет существенные не­

достатки.

Этот способ можно применять только при ровной поверхности карьера, так как вода всегда будет стекать в одну сторону даже

при незначительном уклоне; при наполнении водой обвалованной

поверхности карьера верхний слой глины переувлажняется; исклю­

чается применение его в районах резких колебаний плюсовых и ми­ нусовых температур зимой. Поэтому указанный способ утепления карьеров применяется сравнительно редко.

При глубине разрабатываемого карьера 4—5 м общая стои­ мость 1 ж3 глины, добываемой зимой по способу 2, составляет при­

В отличие от способов 1 и 2 предохранение поверхности карьера

от промерзания по способу 3 осуществляется только путем укрытия

55

поверхности утепляющими материалами. Указанное различие позво­ ляет выделить способ 3 в самостоятельную подгруппу способов, свя­ занных с мягким укрытием всей поверхности карьера. В качестве утепляющих материалов могут быть использованы опилки, торфя­

ная мелочь с преобладанием рыхлых полуразложившихся частиц,

шлак котельный (просеянный) в сочетании с очажными остатками кольцевых печей, солома и соломенные маты, -камышитовые маты

всочетании с другими упомянутыми 'материалами, костра и др.

Впрактике работы кирпичных заводов наибольшее распро­ странение получили опилки, укрытие поверхности карьера которыми имеет ряд преимуществ перед другими материалами: опилки без ущерба для качества кирпича почти всегда используются в шихте для производства, улучшая сушильные свойства сырца и снижая расход топлива на обжиг. Несмотря на некоторые трудности обеспе­ чения заводов опилками в таких крупных промышленных центрах,

как Московская, Ленинградская и другие области и их сравнительно высокую стоимость, этот вид утеплителя применяется до сих пор на

большинстве кирпичных заводов, работающих круглый год, для ук­ рытия поверхности карьеров и укрытия «конусов» глины, склади­ рующихся около цехов завода. Стоимость 1 л«3 опилок в зависимости от расстояния доставки их колеблется от 10 до 25 руб.

При утеплении и разработке глины зимой в «целике» организа­

ция работ в открытом карьере сводится к следующему. С осени в соответствии с расчетным объемом добычи и глубиной разрабаты­ ваемого уступа определяется общая площадь поверхности карьера, подлежащая укрытию. В зависимости от принятого метода и схемы разработки указанная площадь увеличивается при применении одноковшовых экскаваторов и работе тупиковыми забоями на ве­

личину оставшихся целиков, которые дорабатываются в летнее время, а при применении многоковшовых экскаваторов—на вели­ чину разноса бортов карьера и недоработанных участков на флан­ гах. При применении одноковшовых экскаваторов и работе широ­ ким фронтом наличие целиков исключается, но в этом случае зна­ чительно усложняется укрытие оголенной неровной поверхности одногоборта карьера, что производится вручную, поэтому наиболее целесообразным считается организация работ тупиковыми забоями.

При применении многоковшовых экскаваторов и работе широким фронтом открытая поверхность карьера (откоса) не уменьшается, а наоборот, даже увеличивается по сравнению с работой одноков­ шовыми экскаваторами; однако укрытие поверхности в этом случае

значительно упрощается и дает лучшие результаты.

Съем и удаление верхнего растительного слоя на отведенном участке производится осенью — до наступления холодов. В этот же период поверхность ограждается канавами и небольшим земляным

валом от возможного затопления водой в период осенних дождей и весной при таянии снега. При использовании одноковшовых экска­ ваторов и работе тупиковыми забоями со стороны разрезной тран­ шеи торцы отдельных забоев, если их несколько, с осени должны

56

быть укрыты щитами с засыпкой опилок между поверхностью гли­ ны и щитами. При подготовке зимнего карьера с осени планировку его и фронт разработки желательно обращать на южную сторону,

что улучшает условия работ благодаря лучшему использованию тепла солнечных лучей.

На спланированную и подготовленную для работы в зимнее время поверхность карьера до наступления заморозков в нужном количестве завозятся опилки или другие утепляющие материалы и укладываются слоем соответствующей расчетной толщины. Наи­ более целесообразной считается ступенчатая укладка утепляющих

57

храняетоя тепло, накопленное грунтовой массой в летний период.

Наиболее благоприяным временем завоза опилок и укрытия

поверхности карьера следует считать последние дни сентября и на­

чало октября, т. е. до того, как грунтовая масса начнет отдавать на­ копленное тепло в атмосферу. В связи со значительным разнообра­ зием климатических условий, имеющих 'место в Советском Союзе, указанный срок в каждом отдельном случае следует устанавливать опытным путем с учетом поправок местных метеорологических станций и прогнозов бюро погоды. Более ранний завоз опилок или

других материалов не рекомендуется по причине излишнего их

уплотнения и увлажнения осадками, в результате чего опилки те­ ряют свои теплозащитные свойства.

Ввиду того что потеря тепла грунтовой .массой зависит от ко­

быть разной. В целях исключения возможности повреждения утеп­ ленной поверхности карьера во всех случаях, где это возможно, раз­ работку карьера по способу 3 следует производить экскаваторами

с размещением их на подошве уступа, т. е. с верхним черпанием.

При определении расчетного слоя опилок или других материалов следует учитывать их усадку. Так, например, к концу зимы тол­ щина слоя опилок от уплотнения уменьшается на 20%, аслоя фре­ зерного торфа—на 40—50%.

При удалении смерзшихся и слежавшихся утепляющих мате­ риалов, не идущих в производство, их следует предварительно раз­ резать перекрестными надрезами специальной пилой или пилой, специально приспособленной ;к бульдозеру (как дополнительное навесное оборудование).

Вцелях сокращения расхода утепляющих материалов осенью, перед тем как их укладывать, поверхность карьера следует взрых­ лить способами, изложенными в § 6. Это мероприятие дает значи­

тельное уменьшение толщины слоя опилок и снижение стои­

мости добычи 1 м3 глины в зимнее время, так же как и снегоза­ держание.

Втех случаях, когда карьер работает в одну или две смены,

для укрытия фронта забоя или откоса необходимо иметь запас

сухих опилок или соломенных матов, укладываемых на от­ косы.

Укрытие откоса карьера, разрабатываемого многоковшовым экскаватором, производится рогожными кулями или мешками, за­ полненными стружкой, иногда опилками, и по мере продвижения

экскаватора по фронту мешки с одной стороны ковшевой рамы пе­

реносят на другую, открывая одну часть карьера и одновременно укрывая другую. Величина открытого участка разрабатываемого

откоса при работе многоковшового экскаватора устанавливается каждый раз опытным путем в зависимости от величины отрицатель-

58