Технологическое оборудование

При гидравлической разработке россыпей технологическое обо­рудование включает оборудование для размыва горных пород, оборудование для транспортирования пульпы и вспомогательное оборудование.

Для размыва горных пород служат гидромониторы, которыми формируется компактная водяная струя с высокой кинетической энергией удара и обеспечивается подача ее в нужную точку забоя.

В результате ударного воздействия струи на породу последняя разрушается и, смешиваясь с водой, образует пульпу. Для разра­ботки россыпей широко используются гидромониторы с ручным, Гидравлическим и дистанционным (электрическим и гидравличе­ским) управлением. В ЦНИГРИ разработаны гидро­мониторные установки ГУЦ-4 и ГУЦ-6, управляемые дистанционно с помощью гидравлической или электрогидравлической системы.

В установке ГУЦ-4 использованы два гидромонитора ГМЦ-250, соединенных шлангами гидросистемы с пультом управления (система управления - дистанционная гидравлическая масляная). Установка ГУЦ-6 оснащена двумя самоуравновешенными гидро­мониторами ГМЦ-250М. В отличие от установки ГУЦ-4 она имеет электрогидравлическое управление. Для обеспечения гидро­мониторов напорной водой используются центробежные насосы (табл. 7.3), подающие воду по напорным магистральным (стацио­нарным) и забойным (переносным) водоводам.

Для напорного гидротранспортирования пород используются землесосы (табл. 7.4), конструкция которых позволяет перекачи­вать пульпу с крупной галькой и валунами размером до 200 мм. Высота всасывания землесосов достигает 4 м. Высота подъема пульпы 10-50 м. Расстояние транспортирования пульпы по гори­зонтали до 2 км. Для перекачки каменистой пульпы наиболее при­способлен землесос 3Г1\1-21\1. На приисках изготовляются земле­сосы с разъемным (в горизонтальной плоскости) корпусом и ар­мировкой броней всей внутренней поверхности.

Кроме землесосов, для гидротранспортирования широко исполь­зуются гидроэлеваторы, которые обычно изготовляются в местных механических мастерских и на отраслевых ремонтных заводах.

Для напорных трубопроводов используются стальные горяче­катаные и электросварные трубы. Электросварные трубы со спи­ральным швом поставляются длиной от 10 до 18 м. Электросвар­ные трубы имеют длину не менее 5 м и диаметр более 152 мм. Выбор диаметра труб осуществляется расчетом. Толщина стенки труб для пульповодов выбирается по условию обеспечения необхо­димого срока службы трубопровода с учетом абразивности транспортируемых пород и износа труб.

Вспомогательное оборудование используется при производстве подготовительных, эксплуатационных и ремонтных работ. Для этих целей широко используются краны (для монтажа и переукладки трубопроводов и погрузочно-разгрузочных работ), строительные экскаваторы, бульдозеры (для расчистки полигонов, сооружения дамб обвалования, прокладки трубопроводов, уборки недомыва и др.), универсальные челюстные и ковшовые погрузчики, ударно­импульсные установки для дробления валунов и другое оборудо­вание.

Размыв пород гидромониторной струей

Структура и динамика гидромониторной струи. При открытой гидравлической разработке россыпей используются струи низкого давления (до 2 МПа) и среднего (2-12 МПа). У струй низкого давления при диаметре насадки более 10 мм на начальном уча­стке от насадки наблюдается стекловидная поверхность, на кото­рой образуются капиллярные волны с возрастающей (по мере удаления от насадки) амплитудой. Далее плотность струи нару­шается, и от нее отрываются отдельные капли. В центре струи находится плотная часть, называемая ядром, площадь сечения которого уменьшается с удалением от насадки до нуля. За пределами начального участка струя состоит из отдельных капель и струек с пузырьками воздуха. Это основной участок, в конце которого струя сильно насыщена воздухом. Следующий участок полета струи - это участок распада струи, где под дей­ствием силы трения на поверхности струи образуется турбулент­ный пограничный слой, возрастающий в направлении полета струи. На участке распада струя представляет собой поток капе­лек в воздухе. Начальный и основной участки являются рабочими участками струи.

Формирование струи происходит в условиях турбулентного дви­жения воды в проточном канале гидромонитора и его насадке. Кроме естественной турбулентности, вихри возникают на поворо­тах и в расширениях трубопроводов за счет шероховатости стенок и по другим причинам. Образующиеся перед насадкой завихрения струи снижают ее мощность и работоспособность.

При вылете из насадки струя должна обладать динамическими характеристиками, обеспечивающими высокую эффективность размыва пород. Качество струи оценивается ее компактностью, под которой понимается интенсивность изменения энергетических ха­рактеристик струи по ее длине. Более компактная струя обладает сравнительно длинным начальным участком, медленным уменьше­нием 'осевого динамического давления по ее длине и большим зна­чением среднего динамического давления на одинаковых расстоя­ниях от насадки. Поэтому энергия компактной струи доносится до разрушаемого массива в более концентрированном виде.

Структура и динамические характеристики гидромониторной струи в значительной степени зависят от условий движения потока воды в проточном и подводящем каналах, которые включают ко­лена, поворотные шарниры, ствол, насадку и специфические для данной конструкции гидромонитора узлы и детали.

При движении воды в канале гидромонитора имеют место та­кие отрицательные явления, как вращение потока относительно продольной оси ствола гидромонитора, неравномерная скорость потока, турбулентность и (при больших давлениях) кавитация. Основной задачей формирования эффективной струи в гидромони­торе является устранение причин, вызывающих возмущения в по­токе воды. Для полного устранения неблагоприятного влияния на структуру и динамику струи турбулентных пульсаций необходим прямолинейный ствол, длина которого составляла бы примерно 40-50 диаметров его канала. Однако в этом случае длина ствола у низконапорных гидромониторов, наиболее распространенных на открытых горных работах, составляла бы 10-18 м, а на подзем­ных - 4-5 м. Естественно, что такие размеры гидромониторов неприемлемы, так как при этом существенно усложняется процесс управления и возрастает трудоемкость обслуживания. Поэтому для погашения повышенной турбулентности применяются выравни­ватели потока (сотового типа длиной 600 мм), называемые успо­коителями, которые устанавливаются в. стволе гидромонитора в средней его части.

Окончательное формирование напорной струи происходит в на­садке. Очертание профиля и чистота обработки внутренней поверх­ности насадки предопределяют характер распределения энергии потока воды вдоль насадки. Падение статического напора зависит от длины и угла конусности насадки, а компактность струи - ОТ условий формирования потока и потерь кинетической энергией в ней. Наилучшими для гидромониторов с входным отверстием 250-500 мм являются насадки (из стали марки 45) конической формы (угол конусности 7-10°) с цилиндрическим участком на выходе длиной (1,7-;-.2,5)d_и (где dн-диаметр насадки) и общей длиной (3,3 -;-. 5,85 )d_H (с увеличением диаметра насадки угол ко­нусности общая длина насадки уменьшаются).

Гидромониторная струя характеризуется напором, скоростью истечения воды из насадки, дальностью полета, осевым динамиче­ским давлением, начальным диаметром, силой удара о преграду, компактностью, длиной рабочего участка, в пределах которого обеспечивается эффективный размыв пород. Для характеристики и оценки работоспособности струи иногда используется среднее динамическое давление на различных расстояниях от насадки.