10.1.3. Структура и параметры струи гидромонитора

Струя гидромонитора формируется в его стволе и насадке. При движении в воздушной среде струя насыщается воздухом и увеличивается в диаметре.

Струя характеризуется компактностью, которая определяется по формуле:

где D – диаметр струи на расстоянии l от насадки;

d_n - диаметр насадки;

- угол конусности струи.

С увеличением компактность струи снижается и снижается ее качества.

В струе можно выделить 3 зоны:

1^я зона – ядро (плотная компактная струя);

2^я зона – характеризуется наличием пузырьков воздуха;

3^я зона – представляет собой отдельные раздробление стружки и мелкие капли воды.

Струю делят на 3 участка: I^й участок характеризуется наличием I и II ^й зон на этом участке струя компонента , обладает высоким удельным давлением. Однако длина этого участка небольшая и он, как правило, не используется при работе гидромонитора.

Длина I^ого участка для насадок диаметром 50-100 мм и напором у насадки 8,0 – 15,0 ати может быть определена по формуле:

где H(aтu); d_n (м).

II^й участок включает II и III зону, этот участок обычно используется для разрушения породы.

III^й участок состоит только из III зоны . Для разрушения грунта этот участок не эффективен. Можно использовать его только для слива породы.

Скорость вылета струи гидромонитора равна

, м/с

где φ - коэффициент скорости (для обычных насадок = 0,95); g = 9,81 м/с²;

Н – рабочий напор струи перед насадкой, м .вод .ст.

Расход воды через насадку равен:

- коэффициент сжатия струи ( = 0,99);

F – площадь выходного отверстия насадки, м²;

- коэффициент расхода воды ( =0,945 )

Теоретическая дальность полета струи равна

, м

где β - угол наклона оси ствола гидромонитора к горизонту.

Струя обычно способна разрушать породу на длине равной:

Полное теоретическое давление струи при вылете из насадки:

где γ - плотность воды, кг/м³ ( F- м², Н – м)

При наклонном приложении преграды

, кгс,

где δ - угол встречи струи с преградой, град

Действительное давление струи на забой (на расстояние «l» от насадки)

k- коэффициент уменьшения ударной струи с увеличением её длины.

Для струи длиной l= 3- 25 м и при напорах Н = 50-85 м, значение k может быть определенным по формуле:

10.1.4. Гидравлический расчет гидромонитора.

Сводится к определению напора воды перед гидромонитором и диаметра насадки.

1. Рабочий напор струи перед насадкой с учетом типа породы и расстояния до забоя может быть определяет по формуле:

где Р_с - удельное давление струи, ДаН/ см²

Значение принимаем в зависимости от типа разрушаемой породы.

Средне оптимальные удельные давления для различных горных пород приведены в таблице:

Типы грунтов по трудности разлива	Наименование грунтов	Среднее оптимальное давление даН/см2
Легкие Средние Тяжелые Очень тяжелые Крепкие Очень крепкие	Суглинок легкий, рыхлый Суглинок средний Суглинок плотный Глина песчаная с гравием Глина Песчанистые и глинистые сланцы	0,63 2,25 3,90 5,80 8,0 10,0

- коэффициент , учитывающий уменьшение удельного давления по длине струи.

где L – расстояние от насадки до забоя, м;

d_n – диаметр насадки, м.

2. Потеря напора в гидромониторе равна:

h₂=k₁Q² , м

где Q – расход воды через гидромонитор, м³/с

k₁ - коэффициент потери напора К₁ = 50-150 (в зависимости от типа и направления струи).

3. Напор перед гидромонитором равен:

Н₂ = Н + h_z, м.

4. Диаметр насадки гидромонитора можно определить по формуле:

, мм

где Q – (м³/с), H – (м).

10.1.5. Определение производительности гидромонитора

Производительность гидромонитора по грунту равна:

, м³/ч

где Q_гр – расход воды гидромонитором, м³/ч;

Q – удельный расход воды, м3(воды)/м³(грунта).

Среднесменная производительность гидромонитора равна Q_см= Q_гр∙T∙ K_u

(Т – час, K_u = 0,75 – 0,95).