20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Отвалообразование на дражных разработках

16.06.2018
Отвалообразование во многом зависит от установленного на драге отвального оборудования. По этому признаку различают следующие способы отвалообразования: двухслойное, однослойное с установкой обезвоживателя на хвостах, однослойное с установкой землесоса.

Двухслойное отвалообразование осуществляется драгами, у которых порода прогрохочивается в бочке. Частицы породы размером меньше отверстий решетчатых листов бочки после прохода через обогатительную аппаратуру направляются в выработанное пространство кормовыми колодами на расстояние 4—12 м и располагаются в разрезе непосредственно на плотике, образуя нижние — эфельные отвалы (см. рис. 161). Галька и валуны, превышающие по размерам наибольшие отверстия решетчатых листов, и мелкие частицы, которые не были размыты в бочке, сбрасываются отвало-образователем в выработанное пространство на расстояние 10—70 м от кормы и размещаются на эфельных отвалах.

В зависимости от крупности самородков и зерен полезного ископаемого решетчатые листы бочки имеют наибольшие отверстия 10— 50 мм. Объем камня размером, превышающим отверстия решетчатых листов, определяет коэффициент каменистости uк, равный отношению этого объема камня к единице объема пород в целике; в зависимости от условий uк = 0,05—0,7.

После зашагивания (рис. 165) драгой вынимают породу в забое на площадке 1; 2; 3; 4. Мелкозернистые частицы хвостов размещаются кормовыми колодами на площадках 5; 6; 7; 8 и 9, 10; 11; 12, а галька на площадке 13; 14; 15; 16.

Таким образом, укладка хвостов по ширине разреза ограничивается кривой 13; 14; 5'; 9'; в; 8'; 12'; 15; 16. Левая колода отсыпает отвал, ограничиваемый площадью со штриховкой с наклоном влево, а правая — со штриховкой с наклоном вправо. Отвалообразователь образует галечный отвал, ограничиваемый площадью с вертикальной штриховкой. В действительности породы располагаются под углом естественного откоса, образуя отвал по сплошной линии авс.

Из схемы видно, что отвал отсыпается в дражный разрез на площадь меньшей ширины, чем ширина разреза, поэтому высота отвалов с учетом дополнительного разрыхления получается значительно большей, чем высота забоя.

Мелкозернистые породы, сбрасываемые в разрез по кормовым колодам, накапливаются на боковой поверхности нижнего отвала и если площади отсыпки обеих колод взаимно не перекрываются (что определяется углом поворота драги и длиной колод) и точки 8 и 9 (см. рис. 165) не заходят одна за другую, то постепенно образуются отвалы 13; 12; 13' (см. рис. 161) с двумя вершинами. Эти отвалы быстро растут в высоту, пока их вершины не дойдут до поверхности воды. При перекрытии площадей отсыпки (см. рис. 165) подводный эфельный отвал имеет одну вершину посередине.

В подводной части отвал в сторону кормы драги имеет переменный угол откоса. Наиболее крутой угол имеет верхняя подводная часть, причем он примерно на 1—4° меньше угла естественного откоса для среднезернистых и крупнозернистых пород. На россыпях с крупнозернистыми породами (речниками) этот угол в верхней части достигает b1 = 30—32° (см. рис. 161, 167). С уменьшением размера зерен угол в средних условиях составляет 27—29°, при этом зерен крупностью более 2 мм в этой части находится 50—85%. В нижних частях отвала откладываются более мелкозернистые хвосты — зерен размером 0,1—2 мм содержится 40—60%, а угол откоса уменьшается до b2 14—20°. Средний угол откоса в этих основных частях подводного отвала составляет bм = 22 25°.

В самой нижней части на высоту 0,5—2 м отлагаются наиболее мелкие илисто-глинистые частицы, и угол откоса снижается до 3—8°.

Переход от более крутых углов верхней части к более пологим в нижней происходит постепенно. Расположение границы между верхней и средней частями зависит от каменистости россыпи. По наблюдениям, при подводной глубине разреза 24 м на россыпи р. Бодайбо при средних значениях b1 = 26—28° и b2 = 12—14° эта граница находилась на глубине 12—14 м от уреза воды.

Кроме того, на дне разреза образуются гребни из пород, сбрасываемых с подчерпакового уловителя, на которых оседают илы, выделяющиеся из загрязненной воды, и порода, просыпающаяся из черпаков. Толщина образуемого слоя ила зависит от глубины воды в разрезе, глинистости пород и проточности воды. Так, при подводной мощности россыпи 24—28 м и засоренной воде толщина отложившихся илов достигала 1,5—2 м, а при больших притоках воды в разрез уменьшалась до 0,5-0,7 м. Угол откоса илов у забоя был близок к горизонтальному, а при повышении толщины более 0,5 м начинал образовываться откос под углом до 2—3°.

Таким образом, при подводной глубине россыпи около 25—30 м в нижних отвалах возможно выделить три основные части — на дне разреза иловую мощностью не более 2 м; выше отлагаются мелкозернистые песчаные эфеля, верхняя граница которых находится на глубине от поверхности примерно равной 40% подводной мощности россыпи; еще выше залегают в основном мелкогалечные эфеля, которые и выходят на поверхность. На глинистых россыпях нижние отвалы неустойчивы, поскольку сильно разжижены из-за медленной водоотдачи пород, и углы откоса в верхней части не превышают 12-15°.

По достижении вершинами подводного отвала уровня воды впадина начинает быстро заполняться (см. рис. 161), и поверхность отвала выравнивается. В дальнейшем породы в основном размещаются в боковые стороны отвала, благодаря чему он увеличивается в ширину и в сторону кормы понтона, в высоту же наращивается медленно. Углы откоса в надводной части отвала резко уменьшаются: так, в сторону кормы понтона б3 снижается до 8—14°, причем выпо-лаживание угла начинается на 20—30 см ниже уровня воды. Углы откоса в поперечном направлении отвала переменны: в средней части поверхность отвала горизонтальна, а ниже уровня воды в сторону борта разреза угол и4 меньше угла bм на 1—2°.

Вследствие зашагивания драги в надводной части нижнего отвала образуются невысокие гребни. Надводный гребень намывается кормовой колодой, расположенной в стороне нерабочей сваи (рис. 166), поскольку эта колода имеет больший радиус вращения около сваи. От гребня в сторону кормы драги создается пологий откос (см. рис. 161 и 166), по которому мелкозернистые частицы сносятся потоком в сторону кормы. Поэтому расположение и высота гребня нижнего отвала предопределяют расположение подводного откоса отвала относительно драги.

Наибольшая высота гребня находится в средней части отвала.

На рис. 166 видно, что вершина этого гребня расположена от кормы понтона драги на расстоянии lн — 1; 4 и при повороте драги в сторону нерабочей сваи, исходя из треугольников 1; 3; 5 и 5; 6; 7, эта величина равна
Отвалообразование на дражных разработках

где К — длина кормовых колод 8; 9, м;

lк' — величина приближения кормовой колоды к отвалу во время поворота драги в сторону нерабочей сваи, м;

y1 — расстояние выброса эфелей за кормовую колоду по направлению продольной оси драги 1; 2, м;

У — расстояние между внешними краями кормовых колод, м;

M — расстояние между осями свай, м.

Остальные обозначения указаны в уравнениях (168) и (170).

Уравнение (174) справедливо тогда, когда ф2 + wн < 90°, где угол wн определяет угол смещения отсыпки эфелей в стороне нерабочей сваи относительно главной оси вращения драги. Из рис. 166 и 165 тангенс угла смещения определяется по уравнению (176).

На удаленность гребня от кормы драги оказывает влияние расстояние выброса только по направлению продольной оси драги, которое в средней части у1 = 0,3—0,5 м.

Между надводной высотой hв и надводной шириной нижнего отвала U (рис. 167) имеется определенная взаимозависимость. На россыпях средней каменистости и средней промывистости пород при надводной ширине отвала до 30 м эти величины связаны зависимостью

Мелкозернистые хвосты размещаются в разрезе на площади 5; 6; 11; 12 (см. рис. 165). В средней части 8; 10 отвал имеет наибольшую высоту и на этой площади в первую очередь начинает выступать надводная часть отвала. При мелкозернистых породах надводная часть расширяется в бока и наибольшая надводная ширина, которая может быть образована, ограничивается линией 6; 11. Ширина этой площади зависит от длины кормовых колод и углов поворота драги.

Из треугольников 17; 18; 19 и 17; 11; 20, а также 17; 21; 22 и 17; 6; 23 наибольшая ширина площади укладки мелкозернистых хвостов определяется по уравнениям:

где rн, rр — соответственно радиус вращения конца кормовой колоды у нерабочей и у рабочей свай, м;

wн, wр — соответственно угол 16; 17; 20 размещения хвостов в нижние отвалы у нерабочей и у рабочей свай, град;

wн, wp — соответственно угол 7; 17; 20 смещения отсыпки эфелей относительно оси драги в стороне у нерабочей и у рабочей свай, град.

Значения остальных величин указаны в уравнениях (168), (170) и (174).

Когда породы представлены речниками с небольшой примесью ила и глины, нижние отвалы полностью размещаются под кормовыми колодами и кормовой частью понтона (см. рис. 161). С увеличением количества тонкозернистых пород основание нижнего отвала (точка 14) перемещается в сторону забоя, и при повышенной подводной мощности россыпи откос его может завалить забой драги (точка 14'). Во время выемки песков и зачистки плотика в таких условиях черпаки забирают хвосты.

Заваливание забоя илисто-глинистыми хвостами наблюдается при подводной глубине россыпи более 10 м, а при речниковых породах — более 15—20 м. Заваливание забоя можно уменьшить, удлиняя кормовые колоды, а также увеличивая угол откоса эфельных отвалов путем сбрасывания под сваю галю. От этого увеличивается общий угол откоса нижнего отвала. Для уменьшения разубоживания при глинистых отвалах на плотике иногда оставляют целик высотой 0,5—1,5, которым удерживают хвосты и не дают им расплываться под влиянием веса верхних галечных отвалов, однако потери песков при этом увеличиваются. В таких случаях целесообразно переходить на образование однослойных отвалов с установкой на драге обезвоживающих колес или землесосов. Во время разработки глубоких россыпей вероятность заваливания забоя хвостами возрастает. Для уменьшения разубоживания песков на некоторых зарубежных драгах глубокого черпания установлен землесос, который отсасывает хвосты, сползающие к нижнему барабану.

Высота гребней, образующихся на дне разреза от сбрасывания хвостов с подчерпакового уловителя, зависит от объема просыпавшихся песков мимо завалочного лотка бочки. Обычно этот объем составляет 2—7%, при медленном опоражнивании черпаков и значительном зазоре потери возрастают до 10—15%. Известны даже случаи, когда эти отвалы на неглубоких россыпях достигали дна понтона. Потери металла на подчерпаковом уловителе больше, особенно во время мороза, поэтому необходимо сокращать объем песков, который просыпается мимо завалочного лотка.

Забой драги и отвалы перемещаются вперед на одно и то же расстояние, поэтому поперечное сечение отвала равняется поперечному сечению забоя с учетом разрыхления пород и частичного выноса пород из отвалов водным потоком. На этом основании поперечное сечение нижних отвалов (см. рис. 167) определяется по уравнению

где Hр — глубина россыпи, м;.

bc — средняя ширина заходки, м;

u — коэффициент выхода пород на отвалообразователь; uв = 0,01—0,08 — коэффициент выноса пород из разреза, равный отношению объема тонкозернистых частиц (средним диаметром 0,05 мм), выносимых водным потоком, к объему пород в целике; рм = 1,07—1,12 — коэффициент разрыхления пород в нижних отвалах.

Коэффициент выхода пород на отвалообразователь в основном зависит от каменистости пород, но при его установлении следует учитывать, что часть пород, в том числе и галя, поступает через подчерпаковый уловитель в нижние отвалы, а неразмытые комья глины из бочки направляются в верхние галечные отвалы. Поэтому коэффициент выхода пород на отвалообразователь необходимо устанавливать по уравнению

где uк — коэффициент каменистости;

uп = 0,02—0,07 — коэффициент пропуска пород через подчерпаковый уловитель: он равен отношению объема песков, поступающих на колосники уловителя, к общему объему добытых песков; uг = 0,02—0,1 — коэффициент недогрохочиваемости мелкозернистых пород в бочке: он равен отношению объема мелкозернистых пород (размером меньше отверстий решетчатых листов бочки), который не прошел через эти отверстия и направлен на отвалообразователь, к общему объему добытых песков.

Из схемы рис. 167 между основными размерами нижнего отвала и его поперечным сечением имеется взаимозависимость:

где Hг — подводная глубина разреза в месте отсыпки нижнего отвала, м;

m1 — условное перекрытие нижним отвалом основания разреза (см. рис. 167), м;

ом = ctg bм (bм — средний угол подводного откоса нижнего отвала, град);

ов = ctg вв (вв — угол откоса борта разреза, град).

Надводная ширина отвала связана с его надводной высотой и условным перекрытием отвалом борта разреза, что усложняет непосредственное определение надводной ширины отвала. Поэтому расчет в первой стадии ведут, принимая третий, а иногда и четвертый член этого уравнения равным нулю.

Величина условного перекрытия основания разреза m1 из рис. 167 определяется уравнением

При отсутствии условного перекрытия величина m1 по уравнению (180) будет равна нулю или даже принимает отрицательное значение. В обоих случаях для расчетов необходимо принимать величину перекрытия равной m1 = 0.

Полная высота нижнего отвала

Для драг на Колыме, по наблюдениям, при коэффициенте каменистости uк = 0,47 полная высота нижнего отвала

Верхние галечные отвалы размещаются на нижних, поэтому внешние их очертания в пределах площади рассеивания эфелей во многом определяются расположением этих отвалов. Галька отсыпается по дуге, радиус которой по аналогии с радиусом черпания (если пренебречь углом смещения радиуса отсыпки) определяется из рис. 161 по уравнению

где R — радиус отсыпки верхних галечных отвалов, м;

T — длина рамы отвалообразователя между осями нижней опоры и осью верхнего барабана, м;

Тдоп = 6,5Д + (0,2—0,4) — расстояние между осями верхнего барабана и окном выброса гали;

Д — диаметр верхнего барабана, м;

е — угол наклона рамы отвалообразователя (до 18° для гладких лент и до 22° для ребристых);

у2 = 0,7—1,5 — расстояние выброса гальки за ось окна выброса гали, м;

Л — расстояние от кормы понтона до оси нижней опоры рамы отвалообразователя, м;

Ю — расстояние от кормы понтона до оси сваи, м.

Уравнение ширины площади рассеивания гальки D тождественно уравнению (170):

где w2 — угол смещения отсыпки гали; tg w2 = M/2R.

Площадь поперечного сечения галечного отвала определяется из рис. 167 по уравнению

где S2 — площадь сечения верхних отвалов, м2;

Z — глубина задирки плотика, м;

pг — коэффициент разрыхления гальки.

Обозначим отношение средней ширины разреза к ширине отсыпки гальки коэффициентом сосредоточения отсыпки v. Этот коэффициент согласно уравнениям (170) и (184) равен также отношению среднего радиуса черпания драги к радиусу отсыпки гальки:

где rc — средний радиус черпания драги, м.

Поверхность отвалов вследствие перемещения драги во время зашагивания получается гребенчатой.

Полная высота верхнего отвала h2 над нижними эфельными определяется, как в работе, по уравнению

где br — средний угол откоса галечного отвала в сторону понтона;

e — коэффициент перераспределения гали.

За время перемещения пород черпаковой цепью и прохода ее по драге до отсыпки в отвал драга поворачивается на угол 12—30°. Вследствие этого породы из средней части забоя размещаются в боковых частях отвала, что отражается на очертаниях галечного отвала. Для учета этой особенности целесообразно ввести коэффициент перераспределения гали е, который для определенной драги зависит от угла полуповорота. В работе приводятся поправочные коэффициенты к высотам отвалов в зависимости от скоростей черпания, угла поворота и других показателей. На основании этих данных представляется возможным определить обобщающий коэффициент перераспределения гали е = 0,92—1,17. Однако до проведения подробных наблюдений его следует выбирать в более узких пределах, т. е. при Ф1 = ф2 = 0° принимать e = 0,97—0,98, а при ф1 = ф2 = 45° учитывать е = 1,05—1,07.

В крайней точке отсыпки гали высота насыпаемого галечного отвала равна отрезку 21; 32 (см. рис. 177). Эта высота уменьшается вследствие сползания гали под угол естественного откоса. Действительная высота отвала 21; 23 может быть установлена из равенства площадей 20; 32; 33 и 18; 20; 21; 34. Коэффициент снижения высоты отвала е = 21;23/21;32 находится в пределах 0,45—0,60.

Средние углы откоса галечного отвала в сторону понтона для хорошо промытой гали в зависимости от ее крупности и окатанности при высоте отвала до 12 м bг = 36—39°. Обычно большие углы наблюдаются у мелкой или плоской гали. Угол откоса в сторону борта разреза меньше предыдущего на 2—3°, а при подработке галечного отвала черпаками больше на 3—4°. С увеличением высоты отвала (20—25 м) откос его выполаживается и угол снижается до 30—34°.

В наиболее распространенных случаях нижние (эфельные) отвалы возвышаются над водой на 20—50 см. Поэтому надводная высота дражного отвала в основном зависит от высоты галечного отвала. Эта надводная высота hн определяется по уравнению

Полная высота дражного отвала h определяется по уравнению

где hoc — осадка отвала, м. Остальные обозначения указаны в уравнениях (175), (187), (205) и (209).

Осадка отвалов в основном происходит вследствие уменьшения высоты нижних отвалов под влиянием веса гали. По наблюдениям, ко времени окончания отработки забоя, когда галечный отвал достиг наибольшей высоты, осадка составляла 0,4—0,7 м (при подводной глубине россыпи 20 м), а через несколько суток увеличивалась вдвое. Таким образом, общая высота отвала снижалась на 2—2,5%.

Надводная высота отвала может быть проверена маркшейдерскими замерами отметок гребня отвала и углов откоса. Такими замерами можно проверить важнейшие расчетные показатели для галечных отвалов — коэффициент разрыхления, коэффициент каменистости и общую осадку отвала.

По наблюдениям, средний коэффициент разрыхления для всего отвала как для нижних, так и для верхних р = 1,22—1,26 и зависит от каменистости пород. Для россыпей Колымы он определяется по уравнению

Надводная высота нижних отвалов мало зависит от коэффициента разрыхления, поскольку в основном он влияет на надводную ширину отвала. По этим причинам следует считать, что коэффициент разрыхления, определяемый уравнением (189), в основном относится к галечным отвалам. При использовании этих данных целесообразно до проведения более тщательных наблюдений увеличивать коэффициент разрыхления на 0,01—0,02.

На основании производственных наблюдений за полной высотой отвалов установлены следующие взаимозависимости.

Для драг с черпаками емкостью 250 л, работающих на россыпях Колымы, при средней высоте отвалов h = 14,7 м, средней подводной глубине разреза H = 8,6 м, каменистости uк = 0,47 и высоте надводного борта 0,5—1,5 м средняя высота всего отвала по ширине рассеивания гали

Однослойное отвалообразование с установкой на драге колесного обезвоживателя (классификатора, эфельного колеса) встречается на драгах с черпаками емкостью 250 л послевоенного выпуска. Наиболее крупнозернистые частицы хвостов отводятся к обезвоживателю через щели в днищах бортовых колод. Ковшами или спиралью в обезвоживателе захватывают наиболее крупные частицы диаметром более 0,5—1 мм и направляют их на ленту отвалообразователя.

Таким образом, при установке обезвоживающего колеса в верхние отвалы отсыпаются галька и мелкозернистые породы, начиная от песчаных частиц (рис. 168, а). Объем тонкозернистых пород, который должен быть размещен в нижние отвалы, значительно сокращается. Тонкозернистые нижние отвалы малоустойчивы, и крупная галька и валуны внедряются в них. По этой причине гребень верхнего отвала в средней части почти горизонтален.

При таком отвалообразовании на величину зазоров между отвалом и отвальным оборудованием драги (или на размеры отвального оборудования) решающее влияние оказывает расположение гребня верхнего отвала. Весь дражный отвал отсыпается более однородным и двухслойность делается малозаметной. Поэтому расположение верхнего гребня определяют исходя из полной высоты отвала от плотика, и при расчетах принимается средний коэффициент разрыхления всего отвала. Из этих положений и выводят расчетные уравнения отвалов.

При небольшой подводной мощности россыпи и значительной ее каменистости свая опирается не на откос отвала, а на плотик. В таких условиях наблюдается скольжение сваи и отход драги от забоя во время черпания. Во избежание этого под сваю на плотик подсыпают гальку на высоту 0,5—1,5 м, направляя ее из бочки в боковые лотки.

Однослойное отвалообразование с установкой на драге землесоса применяют при разработке исключительно слабокаменистых и глубоких россыпей. Через щели в днище бортовых колод отводят придонную часть хвостов во всасывающий колодец (бункер) двух землесосов (рис. 168, б). Землесосы перекачивают хвосты по трубам, уложенным на отвалообразователе, где хвосты выбрасываются за гребень предыдущего галечного отвала. Хвосты заполняют промежутки между гребнями и частично стекают в боковые протоки разреза. В этом случае кормовые колоды направляют в нижние отвалы значительно меньший объем хвостов. При размещении мелкозернистых хвостов на галечных отвалах поверхность их выравнивается и они скорее покрываются растительностью.

За границей имеется драга, на которой валуны и крупная галька сбрасываются в разрез вблизи кормы по особому лотку. Мелкая галька направляется на короткий отвалообразователь и отсыпается на валунчатые отвалы. Мелкозернистые породы, поступающие со шлюзов, обезвоживаются и подаются на длинный отвалообразователь, которым их размещают сверху галечных отвалов. Такой способ укладки отвалов облегчает последующее их использование для сельского хозяйства.