Свойства грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Физико-механические свойства грунта

1.1 Физические свойства

1.2 Механические свойства

2. Лабораторные исследования грунтов

3. Механизация разработки грунта

3.1 Месторождение глины

3.2 Организация карьеров

3.3 Карьеры и их классификация

3.4 Добыча глины. Карьеры, порядок разработки, оборудование

3.5 Методы разработки карьеров глинистого сырья



1. Физико-механические свойства грунтов

Свойства грунта - это особенности грунта, обусловленные его составом, взаимоотношением и взаимодействием слагающих грунт компонентов (твердых, жидких и газообразных). Различают физические, механические, магнитные, электрические, водные и др. свойства. Здесь мы остановимся на физических и механических свойствах, поскольку на их основании производятся расчеты фундаментов, подпорных стенок и других элементов сооружений, взаимодействующих с геологической средой. Кроме того, свойства являются исходными данными (не единственными, но очень важными) для изучения и прогнозирования развития экзогенных геологических процессов. грунт карьер глина месторождение

1.1 Физические свойства грунтов

Физические свойства грунтов - особенности грунтов, определяющие их поведение в естественных условиях и при взаимодействии с продуктами инженерной и хозяйственной деятельности человека. Ниже приведены основные физические свойства грунтов.

Гранулометрический состав (для дисперсных грунтов) - количественное содержание в грунте первичных частиц по фракциям (размерам зерен), выраженное в процентах от общей массы грунта.

Плотность. При этом различают плотность грунта и плотность скелета грунта (т.е. частиц грунта).

Плотность грунта.

Отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему.

Плотность грунта сухого (скелетная плотность).

Отношение массы сухого грунта, исключая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая имеющиеся в нем поры.

Пористость и коэффициент пористости.

Пористость характеризует объем пор в единице объема грунта, а коэффициент пористости - отношение объема пор к объему твердой компоненты.

Влажность.

Различают естественную влажность - т.е. влажность образца на момент его отбора из горной выработки (причем она может быть весовой, т.е. отношение массы воды к массе скелета грунта, или объемной, т.е. отношение объема воды в грунте к объему всего грунта); степень влажности (коэффициент водонасыщения) - относительную долю заполнения пор водой в данном грунте; гигроскопическую влажность - отношение массы воды, удаляемой из образца воздушно-сухого грунта, высушенного при температуре 105 градусов до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

Пределы пластичности (только для глинистых грунтов).

Пластичность - это способность грунта деформироваться без разрыва сплошности под воздействием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения воздействия. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее называется верхним пределом пластичности. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое - влажность нижнего предела пластичности. Разность между значениями влажности для верхнего и нижнего пределов называется числом пластичности. Показатель консистенции - отношение разности весовой влажности и влажности нижнего предела к числу пластичности.

Набухаемость грунтов (только для глинистых) - способность грунтов увеличивать свой объем при замачивании. при этом развивается давление набухания.

Усадочность (для глинистых и органогенных грунтов) - способность грунтов уменьшать свой объем при обезвоживании.

Размокаемость - способность грунтов при замачивании в спокойной воде терять свою связность и превращаться в рыхлую массу.

Размягчаемость - способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой.

1.2 Механические свойства грунтов

Механические свойства грунтов - это те свойства, которые проявляются при приложении к грунтам нагрузок. Основные свойства:

Сжимаемость дисперсных грунтов - способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления. Компрессионная сжимаемость (компрессия) - способность грунта сжиматься под постоянной, ступенчато возрастающей нагрузкой.

Просадочность - способность лессовых и других пылеватых грунтов к уменьшению объема при дополнительном увлажнении. Различают просадки при природном давлении (от веса вышележащего грунта) и дополнительном (от веса сооружения).

Прочность - способность грунта сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений. Параметры прочности соответствуют критическим напряжениям, т.е. тем, при которых происходит разрушение грунта.

Модуль упругости (Е) - отношение напряжения, при котором начинается разрушение, к разности относительной деформации конца и начала разгрузки.

Модуль общей деформации (Е_о) - отношение разности конечного и начального напряжений к разности конечной и начальной относительной продольной деформации.

Угол внутреннего трения - параметр линейной зависимости сопротивления сдвигу от вертикальной нагрузки. Для песчаных грунтов равен углу предельного откоса.

Сцепление - характеристика структурных связей грунта.

2. Лабораторные исследования грунтов

Для выбора подходящего типа фундаментов необходимо иметь данные о качествах грунтов на участке строительства. Следует различать:

а) свойства грунта, которые определяются без приложения нагрузки на испытываемый образец;

б) прочностные свойства, которые можно определить только путем нагружения образца в процессе проведения испытания.

К первому типу качественных показателей грунтов относятся такие, как фракционный состав грунта, пористость грунта, его водо- содержание, уплотняемость и т. п. упоминаемые далее в описании лабораторных исследований.

Ко второму типу показателей относятся характеристики, связанные со способностью грунтов воспринимать передаваемые на них нагрузки (сжатие и сдвиг).

Для проведения испытаний следует сначала взять пробы грунтов.

Взятие проб грунтов. Изучение грунтов можно производить тремя основными способами: шурфованием, зондированием, а также бурением грунта.

При шурфовании в нескольких точках будущего котлована роются шурфы. Этот способ можно применять только в сухих связных грунтах при ограниченной несколькими метрами глубине проходки шурфа. Шурфование позволяет осуществить наглядное знакомство со строением грунта в конкретной точке; недостатком способа является необходимость устройства дорогостоящих креплений при большой глубине шурфа. Наличие напора грунтовых вод осложняет этот вид исследования, а порой делает его и вовсе невозможным.

Исследование грунтов при помощи зондирования (нормы DIN 4094, ч. 2) не дает результатов, которые можно было бы сразу использовать (как, например, данные о величине допускаемой нагрузки на грунт), а позволяет лишь получить данные о напластовании грунтов. Ценность этого метода заключается в том, что в соединении с последующим бурением он дает возможность увеличить число исследуемых точек и тем самым получить более достоверную картину строения грунтов на участке строительства.

Зонды бывают разных конструкций: забиваемые, вдавливаемые, ввинчиваемые в грунт.

Наиболее часто исследования грунтов производятся путем бурения. Этот способ сегодня является обычным при определении свойств грунтов (нормы DIN 4021). Бурение позволяет исследовать грунты, находящиеся на больших глубинах, грунтовые воды не мешают производить бурение, а результаты исследований характеризуются четкой картиной свойств, залегания и падения пластов грунта, а также его несущей способности. Существуют различные виды буров: тарельчатые, спиральные, цилиндрические. При значительных глубинах бурения применяются дополнительные буровые штанги, а для защиты бура от бокового давления грунта -- обсадные трубы.

Бурение ведется на как можно большем числе точек будущей строительной площадки. Полученные пробы грунтов нумеруются в соответствии с порядковым номером скважины.

При этом недостаточно бурить грунт только до уровня предполагаемого заложения подошвы фундамента; слой грунта, который следует пробурить, должен идти на такую глубину, которая соответствует ширине здания; при этом минимальная глубина скважины составляет 6 м. Изучение проб грунтов, взятых на слишком малой глубине, может привести к ошибочным заключениям, потому что под несущими слоями из песка и гравия может залегать глина, которая явится причиной значительных и к тому же неравномерных осадок (DIN 4017).

Лабораторные исследования.

В процессе проведения лабораторных исследований грунта, которые необходимы для определения грунтовых характеристик, бывают нужны иногда нарушенные, а иногда ненарушенные пробы грунта; последние в основном нужны при исследовании связных грунтов, так как их свойства в значительной степени зависят от содержания воды в порах грунта.

Распределение зерен грунта по фракциям заключается в определении относительной весовой доли отдельных фракций в составе грунтовой пробы. Графически оно выражается в виде кривой гранулометрического состава (аналогично кривым ситового анализа заполнителей бетона).

Пористость и коэффициент пористости дают представление о содержании пустот в пробе грунта и соответственно о фактическом объеме собственно твердого вещества. Так как в связных грунтах сжимаемость грунта в значительной степени зависит от его водосодержания, следует определить и объем воды, содержащейся в порах.

Помимо плотности зерна (раньше -- удельного веса), особое значение имеет определение уплотняемости грунта, особенно в тех случаях, когда повышение несущей способности несвязных грунтов достигается путем их уплотнения. Так как связные грунты также часто должны уплотняться, необходимо определить оптимальное водосодержание грунта, при котором достигается наибольшее его уплотнение.

Капиллярность (эффект капиллярности) грунта также определяется в лабораторных условиях, так как вследствие колебаний уровня грунтовых вод это свойство грунта играет существенную роль в случае промерзания основания, а также при изменении нагрузок на грунт.

Водопроницаемость грунта -- необходимое условие при понижении уровня грунтовых вод или в случае укрепления грунтов инъектированием.

В заключение следует еще определить содержание перегноя и извести в грунтовой пробе. При наличии перегноя (гумуса) в пробе обычно делается вывод о невысокой несущей способности грунта, а при наличии извести -- наоборот.

Исследование грунтов непосредственно на месте строительства. Помимо упомянутых лабораторных исследований проб грунта, которые ведутся по образцам, характерным для крайне малых (в плане) участков основания, непосредственно на месте будущего строительства также проводятся исследования грунта. К этим испытаниям относятся пробное нагружение, а также определение плотности залегания грунта.

При фундаментах неглубокого заложения область применения пробных нагружений ограничена нормами (DIN 1054). Проведение этих исследований возможно, если грунты на большую глубину (равную двух- или трехкратной ширине здания) являются однородными и если плоскость предполагаемого основания здания незначительно отклоняется по уровню (относительно отметки земли) от плоскости пробного загружения. При связных грунтах, где возможно получение ненарушенных грунтовых проб, пробные нагружения производить не надо.

При свайных фундаментах рекомендуется проводить пробные нагружения, которые дают достоверные результаты. Во время пробного нагружения забиваемая свая наблюдается со специальных подмостей; одновременно сравниваются величины несущей способности отдельных свай, о чем делаются соответствующие отметки в журнале свайной бойки. При большом объеме сваебойных работ в малоисследованных грунтах для выбора способа забивки и соответствующего оборудования часто проводят пробную забивку свай, по результатам которой можно сделать заключение о типе и весе свайной бабы, требуемой длине свай и соответственно о необходимой высоте сваебойного оборудования (более подробно см. нормы DIN 1054).

Плотность залегания грунта, характеризующая уплотняемость строительного грунта, позволяет сделать вывод о степени рыхлости несвязного грунта и о необходимости уплотнения его с целью повышения несущей способности. Величина естественной плотности залегания сравнивается как с наиболее рыхлым грунтом, так и с максимально плотным грунтом того же состава (нормы DIN 1054, разд. 4.2.1). Чем выше плотность залегания несвязного грунта, тем выше его несущая способность.

3. Механизация разработки грунта

3.1 Месторождения глин

Природные скопления полезных ископаемых, например глин, называются месторождениями. Территория бывшего советского союза богата месторождениями самых разнообразных глин. Для керамической промышленности наиболее ценными являются в основном месторождения чистых глин, мало содержащих посторонних примесей, относящихся к классу каолиновых и огнеупорных глин. Обыкновенные (легкоплавкие) глины распространены почти повсеместно. Реже встречаются месторождения голубой, огнеупорной, бентонитовой глины.

Основные разрабатываемые месторождения каолинов расположены на территории Украины, сравнительно небольшое количество их находится на территории Россииской Федерации, имеются отдельные месторождения в Грузиии, Казахстане, Узбекистане, Туркмении и других старнах СНГ.

Наиболее изученные месторождения каолинов в России - Палевское, Невьянское, Кыштымское, Астафьевское; Украина - Глуховецкое, Просяновское, Белая балка, Лозовиковское, Пологское и др. Каолины Глуховецкого и Просяновского месторождений относятся к типовым.

Каждое из этих месторождений имеет свои особенности, вытекающие из условий их образования в различные геологические периоды, минералогического и химического состава, мощности залежей, мощности вскрышных пород и т. п.

Месторождения огнеупорных глин встречаются чаще, чем каолиновых, но наиболее многочисленны месторождения огнеупорных глин совместно с тугоплавкими.

Наиболее известные из них на территории России - Латненское, Трошковское, Гжельское; в Украине - Часов-Ярское, Новошвейцарское, Никифоровское и др. Глина Часов-Ярского месторождения относится к типовому глинистому материалу. Также имеются месторождения голубой глины.

Главнейшие месторождения бентонитов: Гумбрийское (в 7-8 км на северо-запад от г. Кутаиси), Аксанское (в 14-15 км от г.Махарадзе, Грузия), Оглалинское Месторождение Бентонитовой глины, Черкасское (Украина) и др.

К основным показателям, которыми руководствуются при выборе месторождений, относятся качественная характеристика сырья, количество промышленных запасов, экономическая целесообразность разработки месторождения.

3.2 Организация карьеров

Под организацией карьера понимается комплекс работ, который выполняется до сдачи карьера или части его в эксплуатацию. В числе этих работ основными являются следующие.

а. Геологоразведочные работы. По результатам выполненных работ составляется геологоразведочный отчет, важнейшей частью которого являются сведения о запасах. Запасы, указанные в отчете, должны быть утверждены государственной комиссией.

Запасы глин для производства строительных материалов по степени разведанности месторождений классифицируютсяи утверждаются по пяти категориям А1, А2, В, C1 и С2. Классификация запасов приведена в таблице:

В геологоразведочном отчете должны быть указаны следующие объемы пород (м³), с которыми предприятию придется иметь дело при разработке карьера: пустых пород; всех полезных пород и процентное содержание их в общем объеме пород месторождения.

б. Изыскания. Организация карьера требует выполнения технико-экономических обоснований (ТЭО), в состав которых входит комплекс экономических и технических исследований, позволяющих сделать вывод о необходимости, целесообразности разработки данного карьера и объем проектных и строительных работ. Они служат для обоснования экономической целесообразности и технической возможности возведения намечаемых сооружений, снабжения будущего предприятия сырьем, энергией, рабочей силой. Одновременно изучается возможность кооперирования будущего предприятия с другими в данном районе в части снабжения энергией, водой, использования существующих транспортных средств и путей и т. п. Все технико-экономические обоснования проводятся в соответствии со СНиПом.

в. Проектирование. Месторождение подлежит разработке только после оформления горного отвода и выполнения строительных работ (возведения необходимых зданий, сооружений). Горным отводом называют часть земных недр, предоставляемую предприятию под разработку заключенных в ней полезных ископаемых. Он осуществляется органами государственного горного надзора.

Для оформления горного отвода представляют топографический план, составленный в масштабе не менее 1 : 10 000 для горных отводов площадью более 10 га и в масштабе не менее 1 :5000 для горных отводов площадью менее 10 га. Одновременно предприятие получает горноотводный акт и свидетельство на право эксплуатации месторождения.

Горный отвод разбивается на отдельные участки с учетом условий залегания полезного ископаемого, климатических условий и подъездных путей, которые должны быть привязаны к основной дороге. Участок для зимней добычи сырья, например для кирпичного завода, должен иметь наибольшую мощность пласта полезного ископаемого. Объем глины, содержащейся па этом участке, должен быть таким, чтобы его хватило на весь зимний период работы завода, т. е. для южных районов -- с 1 декабря до 1 апреля, а для средних и северных -- с 1 ноября до 1 мая.

г. Строительство жилого поселка совместно с культурно-бытовыми зданиями и сооружениями.

д. Строительство промышленных объектов и сооружений.

е. Обеспечение предприятия оборудованием и материалами.

ж. Обеспечение карьера рабочими.

з. Проходка капитальных горных выработок. К ним относятся въездная, выездная и разрезная траншеи, нагорные и водоотливные канавы и т. д. Ввод в действие карьера оформляется соответствующим приказом по комбинату, управлению, заводу и т. д.

3.3 Карьеры и их классификация

Под карьером понимается место добычи полезных ископаемых из недр земли. В одних случаях карьер является неотъемлемой частью керамического завода, в других -- самостоятельным предприятием, поставляющим глинистое сырье другим заводам.

Карьеры большей частью имеют незамкнутый контур и по глубине не превышают 60-80 м от господствующего уровня земной поверхности. Наиболее рентабельными для промышленности нерудных строительных материалов являются карьеры с производительностью не менее 250 тыс. м³ в год. С этой же целью организовывается централизованная разработка карьера для ряда предприятий с использованием мощных механизмов и оборудования.

Наиболее ценные и редкие виды глин целесообразно добывать, даже когда они залегают сравнительно глубоко. В этом случае строят шахты, с помощью которых производится добыча этих глин.

Глина относится к нерудным полезным ископаемым. Карьеры для добычи глины могут быть классифицированы по следующим признакам:

по виду глинистого сырья (карьеры огнеупорных глин, легкоплавких и т. п.);

по характеру залегания глин -- открытые (глина выходит на поверхность) и скрытые (глина покрыта мощным слоем пустой породы); по методу разработки -- механизированные и полумеханизированные;

по типу горно-транснортного оборудования -- карьеры с техникой непрерывного или цикличного действия и смешанных типов.

Мощность вскрыши для обычных глиняных карьеров находится чаще всего в пределах от 0,3 до 1,5 м и выше, для огнеупорных глин -- до 25-30 м. Для добычи глины считается целесообразным, если соотношение толщин глины и вскрышного слоя для ценных сортов не меньше 1, а для кирпичных -- 3-4 и более.

Как вскрыша, так и пласт полезного ископаемого (глинистого материала) в зависимости от их мощности делятся обычно на уступообразные слои -- горизонты, которые затем подвергаются разработке. Такой способ разработки разработки карьера называется разработкой уступами. В карьерах керамических предприятий разработку ведут как одним уступом, так и многоуступно.

На рисунке ниже дана схема с элементами карьера. Горизонты ограничены по вертикали верхней и нижней площадками, обозначаемыми абсолютными топографическими отметками. На площадках размещаются добычные, транспортные и иного назначения устройства и механизмы.

Горизонт, на котором расположено основное оборудование, называется рабочим горизонтом, а площадка -- рабочей площадкой.

Для производственной работы карьера важно выбрать оптимальную высоту уступа, зависящую в основном от используемых средств выемки: для механической лопаты 4-10 м, для многоковшовых экскаваторов 6-7 м.

3.4 Добыча глины. Карьеры, порядок разработки, оборудование

Добычу, или выемку, глины из массива можно осуществлять, например, экскаваторами или зубофрезерными машинами путем срезания ее слоями различной толщины.

При значительном объеме работ и добыче плотных пород (особенно в зимнее время) применяется взрывной метод. В случае добычи глин с высокой карьерной влажностью, зыбких глин, каолинов (белой глины, голубой глины) на каолиновых заводах, а также для выполнения вскрышных работ разработку ведут гидромониторами.

По степени трудности разработки грунты делятся на несколько категорий:

Добычу глины для керамических предприятий производят, применяя следующие системы:

транспортную -- с перевозкой пород вскрыши и полезной породы конвейерным, автомобильным или железнодорожным транспортом;

транспортно-отвальную -- с использованием ленточных консольных отвалообразователей;

специальную -- с использованием бульдозеров, скреперов и гидромеханизации.

Наиболее экономичными зарекомендовали себя системы разработки с применением транспортно-отвальных мостов и ленточных отвалообразователей.

В процессе разработки карьера уступом образуется откос, крутизна которого характеризуется углом наклона к горизонту в градусах или отношением высоты h к заложению b.

Существуют нормы в отношении наибольшей допустимой крутизны откоса высотой до 5 м для глинистых грунтов в состоянии естественной влажности при благоприятных гидрогеологических условиях, см. таблицу:

При переувлажненных глинистых грунтах крутизна откоса уменьшается до 1:1. Откосы большей крутизны рассчитываются на устойчивость. Наибольшая допустимая крутизна откоса выбирается в соответствии со значением угла естественного откоса для данной породы или грунта.

Значения угла естественного откоса для основных видов грунтов приведены в таблице:

Организация добычи глины начинается с подготовительных работ, в состав которых входит расчистка карьерного поля и удаление вскрыши, устройство въездных и выездных путей и ввод механизмов в забой (до 30% всех расходов по добыче). Пустая порода транспортируется за пределы карьера в отвал или в выработанное пространство, а глина -- в пункт потребления.

Если в пласте залегает несколько видов глин, то каждый слой следует добывать в отдельности, а затем точно сдозировать их по мощности залегания или при необходимости использовать месторождение послойно -- в этом сущность селективной добычи глины в отличие от валовой, когда срезание глины идет одновременно по всем слоям.

Для выемки пустой и полезной пород, а также погрузки их на транспортные средства применяются одноковшовые, многоковшовые и роторные экскаваторы, канатные и транспортные скреперы.

3.5 Методы разработки карьеров глинистого сырья

Разработка экскаваторами. Наиболее широко применяются одноковшовые экскаваторы с различным рабочим оборудованием:



Из одноковшовых экскаваторов в производстве добычных работ на карьерах керамических предприятий чаще применяются экскаваторы марок Э-303, ОМ-201, Э-651, Э-652, Э-801, Э-1252 с емкостью ковшей от 0,3 до 1,25 м³.

Ширина разрабатываемого уступа определяется шириной забоя, в котором работает экскаватор, и площадки для прокладки транспортных путей. Ширину забоя в целях уменьшения малопроизводительной работы экскаватора следует принимать с таким расчетом, чтобы угол поворота из крайней точки забоя до точки разгрузки не превышал 140°, а ширина транспортной площадки должна быть увеличена на некоторую величину, чтобы задерживать скатывающиеся с откоса осыпи породы.

При разработке глин расстояние между действующими забоями смежных блоков составляет от 100 до 250 м. Уступы продвигаются в поперечном направлении, преимущественно односторонне, т. е. от одного нерабочего борта карьера к другому рабочему борту карьера.

Многоковшовые экскаваторы малой, средней и большой мощности имеют емкость ковшей соответственно 15-150, 300-450 и 800-3000 л. Характерной особенностью экскаваторов данного типа является то, что они, производя выемку полезного ископаемого, в то же время осуществляют и его усреднение, так как ковши снимают стружку породы на всем протяжении откоса карьера, в результате чего добытая глина оказывается уже частично перемешанной.

Длина фронта работ многоковшовых экскаваторов составляет 100-300 м. Перемещаются они по рельсам в направлении, перпендикулярном плоскости ковшовой цепи со скоростью 4-12 м/мин.

Роторный многоковшовый экскаватор наглядно (видео):

Применяются многоковшовые экскаваторы марок ЭМ-182, ЭМ-302 завода «Красный экскаватор» и ЭМ-201 производства Дмитровского завода с емкостью ковшей 18-30 л.

Выбор типа экскаватора зависит от категории грунта, объема работ, метода разработки уступа и других факторов. Расход энергии на работу экскаваторов также зависит от категории грунта и составляет у многоковшовых экскаваторов от 0,4 квт·ч в легких грунтах до 0,7-1,0 кВт·ч в тяжелых грунтах.

Основное направление разработки уступов должно быть вдоль простирания залежи полезного ископаемого, что создает условия для механизации горных разработок. Например, при использовании многоковшового или скребкового экскаватора разработку забоя ведут непрерывно, двигаясь вдоль откоса уступа. В таких машинах сочетаются механизмы, предназначенные для выемки полезного ископаемого, с механизмами, перемещающими добытую глину в транспортные средства или в отвал.

Роторные экскаваторы пока сравнительно редко применяются для добычи глины в карьерах керамических предприятий, но они перспективны, имеют маневренность в забое, большую скорость копания и производительность 300-800 м³/ч.

Разработка взрывным способом. Этот способ находит применение при разработке плотных глин, аргиллитов, глинистых сланцев, при разработке мощных залежей глинистого сырья, для предварительного рыхления глин в месторождении с целью их подготовки для производства. Разработка взрывом является одним из средств механизации трудоемкого и тяжелого процесса по добыче глин. В зависимости от способа размещения заряда, его формы и величины применяются следующие методы: шпуровых и скваженных или колонковых зарядов.

Метод шпуровых зарядов состоит в том, что взрывчатое вещество находится внутри разрушаемого объекта -- в шпуре. Различают метод мелких шпуров и метод котловых шпуров. Первый метод применяют для разработки глинистого сырья в маломеханизированных карьерах. Глубина шпуров до 2,5 м, диаметр их 40-50 мм, располагаются шпуры друг от друга на расстоянии, равном глубине шпура. При методе котловых шпуров в данной части шпура с помощью небольших по величине зарядов, взрываемых однократно или многократно, образуют сферическую выемку -- зарядную камеру, которую называют также котлом. Операция по образованию котла путем взрывания небольших зарядов носит название простреливания шпура. В камеру помещают увеличенный заряд взрывчатого вещества, который затем подлежит взрыву.

В качестве взрывчатых веществ в основном применяют аммиачно-селитренные (аммониты, динамоны); нитроглицериновые (динамиты, порошкообразные нитроглицериновые) и др. Взрыв осуществляется в результате воздействия на взрывчатое вещество ударной волны, возникающей при взрыве детонатора.

Расход необходимых материалов для взрывания 1 м³ рыхлой глины следующий: аммонита № 6 -- 0,27 кг; капсюлей -- 0,1 шт., электродетонаторов -- 0,5 шт., огневого шнура -- 0,3 м, электропровода -- 0,25 м.

Метод скваженных или колонковых зарядов состоит в том, что во взрываемой породе пробуривают скважины, в которые помещают заряды взрывчатого вещества в виде колонки (цилиндра).

Разработка гидромониторами. В отдельных случаях, особенно при больших объемах вскрышных работ (лёссовых и других пород), применяют гидравлический способ -- размыв породы в целике струей воды из гидромонитора.

Гидромонитор представляет собой водобойный снаряд, служащий для образования и направления компактной струи воды, которая подается под давлением до 30 ат, со скоростью до 90 м/сек.

Вода размывает грунт и превращает в разжиженную массу, называемую пульпой. Для глинистых породе ненарушенной структурой давление струн доводят до 15 кГ/см². Так как направляющая труба с наконечником вращается вокруг оси в вертикальной плоскости на 60°, в горизонтальной -- на 360^о, то струя воды с помощью рычага управления может быть направлена в необходимую часть забоя (обычно нижнюю), чтобы вызвать обрушение вышележащих слоев, их разрушение и облегчение образования пульпы. Гидромонитор рекомендуется устанавливать от забоя на расстоянии не меньше чем полторы высоты забоя.

Забор образующейся пульпы я ее транспортирование в гидроотвалы осуществляют при помощи землесоса по трубопроводам или самотеком по открытым лоткам. Расход воды на 1 м³ размытого грунта составляет: для суглинков 5-10 м³, для глин 10-15 м³.

В установку для разработки, помимо гидромонитора, входят водоприемник с насосной станцией, трубопроводы для подачи воды и отвода пульпы в отвал или открытые лотки. Производительность ее колеблется в пределах от 3 до 600 м3/ч, потребляемая мощность -- от 25 до 800 квт. Разработка гидромониторами позволяет организовать добычные работы в карьере непрерывным потоком и устраняет из технологического комплекса ряд трудоемких операций по добыче, погрузке, перегрузке сырья, а также, операции связанные с планировкой грунта, прокладкой путей и т. д.

Разработка средствами малой механизации. В карьерных работах (отвалочных, планировочных, очистных и т. п.) находят применение также рыхлители, бульдозеры, струги и другие средства малой механизации.

Для рыхления породы применяется рыхлитель -- прицепное или навесное оборудование к гусеничному трактору. Оно назначается для рыхления тяжелых материковых грунтов, таких, как глины, суглинки, и облегчения их дальнейшей разработки землеройно-транспортными машинами -- бульдозерами, скреперами, одноковшовыми погрузчиками.

Рабочим органом у рыхлителя являются зубья, оснащенные износостойкими наконечниками и смонтированные на несущей раме. При помощи механизма управления зубья опускаются в грунт для выполнения работы или поднимаются над землей, чтобы рыхлителю придать транспортное положение. Во время работы трактор тянет за собой рыхлитель, зубья которого прорезают слой грунта заданной толщины.

Для выполнения вскрышных работ, когда мощность вскрыши невелика, применяются бульдозеры и скреперы. Они особенно эффективны, когда , породу приходится перемещать на расстояние не более 100 м.

Скреперы применяются для производства вскрышных и добычных работ в породах, не требующих предварительного разрыхления. Добычные работы ведутся путем послойной разработки полезного ископаемого. Применяют скреперы марок Д-183, Д-354, Д-374, Д-147 и др. с емкостью ковшей от 2,35 до б м³.

Эксплуатация карьера происходит в соответствии с календарным планом горных работ. Способ разработки глиняного карьера выбирается на основании сопоставления технико-экономических показателей, характерных для того или иного способа. Некоторые из них приводятся в таблице:

Размещено на Allbest.ru