Материал: Зимние способы добычи и хранения глины П. В. Силкин. 1960- 11 Мб

При применении многоковшовых экскаваторов сущность орга­

низации работ остается та же, но изменяется лишь форма и раз­

меры отдельных участков, а также направление фронта работ. В том и другом случае землеройное оборудование и транспортные средства размещаются на подошве уступа. Если работа в карьере производится не круглые сутки, т. е. прерывно, то для укрытия оголенного фронта добычи, а также оголенной поверхности карье­ ра во избежание промерзания необходимо иметь соответствующие средства утепления и материалы — соломенные маты, сухие опил­ ки, тюфяки и т. п.

Для добычи талой глины способами III группы рекомендуются

следующие машины и механизмы:

экскаваторы малых моделей, одноковшовые и многоков­ шовые;

буровые станки для бурения отверстий в мерзлом грунте или электросверла;

бульдозеры для очистки поверхности карьера; комплект электрических паровых или водяных игл с набором

подключающей аппаратуры и приспособлений; передвижная котельная установка для получения пара или

горячей воды; передвижная электрическая станция соответствующей мощ­

ности (при отсутствии общерайонных электрических сетей).

Рыхление мерзлого грунта при промерзании его на глубину

0,4—1 м, как правило, обходится дороже, чем своевременное пре­ дохранение его от промерзания, но дешевле, чем оттаивание. От­ таивание только нижней части мерзлого слоя на глубину 0,4— 0,25 м при помощи глубинных электродов экономичнее других спо­ собов оттаивания. Оттаивание мерзлого грунта допустимо при не­ больших объемах работ только в случаях невозможности рыхле­ ния взрывами и при наличии относительно дешевых источников тепла, а также при низком уровне грунтовых вод (не менее, чем

на 1 м ниже уровня промерзания).

Трудоемкость работ при применении различных методов раз­ работки грунтов и их подготовки к экскавации характеризуется следующими данными на 1 .ч3 грунта:

■при утеплении местными тепляками—0,25—0,30 чел.-дня; при использовании ручных электрифицированных или пневма­

тических инструментов — 0,5—0,7 чел.-дня.

Мнение о неэкономичности, а потому и малопригодное™ раз­

работки глиняных карьеров в зимнее время открытым способом с оттаиванием верхнего мерзлого слоя при помощи электричества, пара и горячей воды базируется главным образом на сравнитель­ но малой доступности этих источников энергии и их высокой стои-

107

мости. Однако экономичность оттаивания мерзлой поверхности глиняных карьеров зимой при помощи электрической энергии оп­

ределяется не только абсолютными затратами ее и стоимостью,

которые приходится на 1 ж3 отогретой глины, а главным образом относительными расходами и затратами в зависимости от общей глубины разрабатываемого карьера.

§ 17. Разработка глиняных карьеров зимой с предварительным оттаиванием мерзлой поверхности при помощи электрической

энергии (способ 12)

Организация добычи талой глины зимой по способу 12 заклю­ чается в оттаивании мерзлой поверхности карьера при помощи электрической энергии путем превращения ее в тепловую и пере­ дачи этого тепла мерзлой грунтовой массе.

Использование электрической энергии в качестве теплоноси­ теля основано на свойстве электрического тока, проходящего по замкнутой цепи, выделять тепло, количество которого опреде­

где Q — количество тепла в ккал-, I — сила тока в а;

R — сопротивление цепи в ом; Е— напряжение тока в в;

t—продолжительность действия тока в час.

В настоящее время известны два основных приема оттаива­ ния— поверхностное и глубинное. Поверхностное оттаивание при помощи горизонтальных электродов как неэкономичное нами не рассматривается. По способу передачи тепла от теплоносителя грунтовой массе глубинный способ подразделяется на оттаивание вертикальными стержневыми электродами и оттаивание при по­ мощи электрических игл и электрических грелок, опускаемых в за­ ранее заготовленные отверстия — шпуры. Распространение тепла в мерзлом грунте при оттаивании вертикальными приборами про­ исходит неравномерно, что объясняется наличием более низких температур у поверхности, 'Вследствие чего на ее оттаивание за­ трачивается больше тепла.

Различные способы оттаивания мерзлых грунтов по распро­ странению в них тепла могут быть приведены к следующим трем основным видам, показанным на рис. 25.

1. Тепло распространяется в вертикальном направлении сверху от дневной поверхности вниз — в глубь грунта, при этом

изотермические поверхности составляют ряд горизонтальных пло­ скостей.

2. Тепло распространяется в вертикальном направлении от нижнеи границы мерзлого грунта к его дневной поверхности —

108

снизу вверх. Изотермические поверхности, как и в предыдущем случае, имеют вид горизонтальных плоскостей.

3. Тепло распространяется в грунте радиально в горизонталь­ ном направлении. Изотермические поверхности прогреваемого грунта представляют ряд конических поверхностей, ось которых

совпадает с осью источника тепла.

Рис. 25. Схема распространения тепла в толще мерз­ лого слоя грунта (стрелками показано направление по­ токов тепла)

а—сверху вниз; б—снизу вверх; в—в горизонтальном направ­ лении; 1—мерзлый грунт: 2—талый грунт; 3—нагревательный элемент; 4—граница проникновения тепла

Из рассмотренных схем видно, что наименьший расход тепло­ вой энергии 'будет при оттаивании снизу вверх, так как в этом случае уменьшаются потери тепла в воздух вследствие наличия вышележащей защитной мерзлой корки; расход электрической энергии на оттаивание 1 ж3 мерзлого грунта колеблется в значи­ тельных пределах. При оттаивании по второму способу распро­ странения тепла расход электрической энергии можно уменьшить

;09

Применение электропаровой иглы Неелова .позволяет за сутки

При этом необходимо, чтобы темпе­

ратура масла не превышала +100°.

Применение в качестве наполнителя масла позволило получить перемен­

и температуру иглы позволяют под­ бирать наиболее выгодные режимы оттаивания. Режим оттаивания

мерзлого грунта при помощи жидкостно-статических игл анало­ гичен режиму при применении водяных игл. Особое внимание сле­ дует уделять вопросам 'безопасности, так как иглы рассчитаны на

напряжение 6—10 в при последовательном включении. Уменьше­

но

ние числа игл в группе может вызвать перегрев и даже взрыв масла. Данные о рабочем напряжении и общей мощности установок

новке обычных электрических игл — 30 кет на 30 шт.

Расход электрической энергии на оттаивание 1 ж3 мерзлой

глины обычными электрическими иглами зависит не только от со­ стояния и структуры грунтовой массы, но и также от совершен­ ства конструкции применяемых электроигл (табл. 28).

Таблица 28

Расход электрической энерии на оттаивание глины

По данным В. А. Черкашина, при оттаивании мерзлой глины

глубинными электродами расход электрической энергии в зави­

симости от влажности оттаиваемого грунта и других факторов со­ ставляет 16—22 квт-ч на 1 м3 и выше.

В целях бесперебойной работы экскаватора оттаивание грунта иглами должно быть организовано гак, чтобы скорость прогрева

опережала скорость продвижения забоя на один цикл, т. е. на одну смену. В этом случае участок, предназначенный для разра­ ботки в зимнее время, по длине разбивается на отдельные прямо­ угольники, по ширине равной рабочим параметрам одноковшового

экскаватора, принятого для добычи глины; каждый прямоуголь­ ник в свою очередь делится на четыре основные части, из которых

111