Проверка рабочих размеров драги

16.06.2018
Основные рабочие размеры драги определяют предельные размеры дражного разреза, которые могут быть выдержаны во время разработки россыпи. Предельные размеры разреза в значительной мере обусловливают полноту выемки песков, а также возможность производительной работы драги, при которой обеспечивается свободный поворот драги на необходимые углы, а также свободное зашагивание драги без дополнительных простоев. При проектировании заводами драг новых типов основные рабочие размеры ее рассчитывают для средних условий работы. Поэтому когда типовые драги устанавливают на россыпи, приходится проверять пригодность стандартных ее размеров для разработки месторождения. На площадях россыпи, где эти размеры недостаточны, необходимо выявить возможность и целесообразность использования типовой драги в сочетании с особой, более усложненной технологией дражных разработок. Так, применяют вскрытие двумя-тремя Независимыми горизонтами, когда необходимо уменьшить мощность отрабатываемого драгой уступа, или сооружают плотины, перемычки, производят задирку плотика, либо применяют особые способы выемки, при которых за счет некоторого увеличения себестоимости добычи, снижения производительности драги и увеличения потерь все же можно разрабатывать такие площади типовой стандартной драгой.

Из основных рабочих размеров драги необходимо проверять длину черпаковой рамы, кормовых колод, рамы отвалообразователя и сваи.

Черпаковая рама. Длина черпаковой рамы и ее наклон определяют горизонт выемки пород. Наименьший угол наклона рамы оmin при наивысшем ее положении ограничивается расположением поперечной балки в носовой мачте (рис. 182). Наибольший угол наклона omax определяет наибольшую подводную глубину черпания. Этот угол составляет 45—46°; его величина ограничивается возможностью прохода черпаков у завалочного лотка.

На рис. 182 видно, что наибольшая глубина черпания (относительно уровня воды) в основном зависит от длины черпаковой рамы. Наибольшая подводная мощность россыпи, которая может быть отработана драгой с тщательной зачисткой песков на плотике путем его задирки, определяется из треугольника 1; 2; 3 по уравнению

где zп — глубина задирки плотика, необходимая для тщательной выемки песков, м.

Целесообразно иметь некоторый запас в подводной глубине черпания драг. В случае необходимости подводная глубина черпания может быть увеличена на 1—2 м, если надводный борт понтона значителен, для чего затопляют носовые отсеки понтона и опускают черпаковую раму на угол до 46°, устанавливая при этом отводной барабан. Длина черпаковой рамы влияет, кроме того, на радиус черпания драги и на наименьшую ширину дражной заходки. Взаимозависимость этих величин определяется по уравнениям (168) и (191).

Кормовые колоды. Длина кормовых колод определяет расположение в разрезе нижних эфельных отвалов. Для свободного поворота драги во время выемки пород необходимо, что корма понтона не соприкасалась с боковой поверхностью этих отвалов и соблюдался безопасный зазор. Корма наиболее близко подходит к нижним отвалам во время выемки пород в углах забоя, когда углы кормы находятся в крайних положениях поворота. Расположение боковой поверхности отвала относительно драги (см. рис. 183) при определенной длине кормовых колод зависит от надводной высоты нижних отвалов. Вследствие небольших углов откоса в надводной части (bз = 8—14°) даже незначительное увеличение надводной высоты отвала существенно приближает подводный откос к корме. Наибольшую надводную высоту нижние отвалы имеют при отработке площадей с наибольшей надводной мощностью россыпи и с небольшой подводной глубиной, когда породы содержат мало гали. Длину кормовых колод следует проверять для средних и наиболее тяжелых условий отсыпки нижних отвалов.

Очертания нижнего эфельного отвала в сторону кормы драги могут быть весьма сложными, что затрудняет определение зазора между кормой понтона и поверхностью его подводного откоса. Этот зазор е можно проверять расчетом для простых очертаний нижнего отвала, т. е. для случаев, когда кромка его на уровне воды в сторону кормы понтона перпендикулярна направлению перемещения драги. В этих условиях при повороте драги в сторону нерабочей сваи на угол ф2 имеются следующие взаимозависимости:

где о1 = ctg b1 (b1 — угол откоса в верхней подводной части нижнего отвала, град).

Остальные условные обозначения приведены на рис. 190 и в уравнениях (174) и (192).

Данное уравнение применимо для тех же условий, что и уравнение (198), поэтому при углах поворота ф2>90° — е во втором члене следует заменять синус косинусом, а длину углового скоса брать по борту понтона.

При повороте драги в сторону рабочей сваи надводная высота нижнего отвала может быть большей. Поэтому предельно допускаемую наибольшую надводную высоту отвала следует устанавливать по зазору между углом кормы в стороне нерабочей сваи.

В настоящее время не существует еще достаточно точного способа расчета длины кормовых колод в зависимости от надводной высоты нижнего отвала. Поэтому полученные на основании расчетов величины следует во время разработки россыпи корректировать данными наблюдений, и дальнейшая работа драги в части допускаемой высоты надводного борта должна планироваться с учетом как теоретических расчетов, так и наблюдений. При выводе последнего уравнения принято, что верх гребня нижнего отвала намывается кормовой колодой нерабочей сваи, угол откоса нижнего отвала является переменным в надводной и подводной его частях, а в плане граница надводной части отвала на уровне воды в сторону кормы понтона перпендикулярна главной оси направления перемещения драги.

Нижние отвалы сложены из насыщенных водой мелкозернистых пород, что позволяет уменьшать безопасные зазоры до е = 0,2—0,6 м. Эти приближенные расчеты необходимы для сравнительной оценки размещения хвостов в нижние отвалы на различных площадях одной и той же россыпи. Кроме того, они позволяют заранее, до начала разработки, выявить влияние нижних отвалов на условия поворота драги. Когда результаты расчетов недостаточно надежны, следует предусмотреть проведение дополнительных мероприятий, например подъем уровня воды, более глубокую вскрышу торфов, чтобы во всех случаях обеспечить безопасную и производительную работу драги.

Конец кормовой колоды должен быть установлен на достаточной высоте, чтобы зимой не происходило поломок кормовых колод об лед. Между колодой и вершиной отвала (рис. 183) целесообразно иметь зазор не менее е3 = 0,8—1 м.

Подводная глубина в различных точках разреза изменяется в зависимости от подъема плотика. Из рис. 161 и 167 видно, что глубина
Проверка рабочих размеров драги

где х1 — величина подъема плотика в месте отсыпки нижнего отвала, м; знак плюс принимают при движении драги по восстанию, знак минус — при движении по падению.

Высота подъема плотика в основном зависит от направления перемещения заходки относительно падения россыпи и от величины уклона плотика и определяется по схеме (см. рис. 175) уравнением

где е1 — коэффициент подъема плотика: при перемещении заходки по падению или восстанию e1 = 1; при перемещении в поперечном направлении e1 = 0,2; при движении по восстанию и отсутствии надводного борта e1 = 0;

lн — расстояние от кормы понтона до гребня нижнего отвала, намываемого колодой у нерабочей сваи;

I1 = tg a1 — уклон долины по падению (а1 — угол падения долины, град).

Решающее влияние на наибольшую допускаемую надводную высоту нижнего (эфельного) отвала, а следовательно и его емкость, оказывает длина кормовых колод. Емкость нижнего отвала определяет общую предельную мощность россыпи, следовательно, длина кормовых колод ограничивает наибольшую допускаемую надводную мощность россыпи. В нижнем отвале должны быть размещены все мелкозернистые породы с учетом их разрыхления, за исключением наиболее тонкозернистых хвостов, которые выносятся водным потоком из разреза во взвешенном состоянии. Исходя из этого положения, наибольшая надводная мощность россыпи H2б в зависимости от длины кормовых колод и условий работы драги определяется по уравнению

Условные обозначения указаны в уравнениях (177), (179) и (180).

Сваи. Свая воспринимает реакцию от режущих усилий, развиваемых черпаковой цепью во время зачерпывания пород. Чтобы драга не отодвигалась от забоя и ширина забойной площадки не уменьшалась, свая должна прочно опираться на дражные отвалы. Для этого она должна иметь достаточную длину (рис. 184), чтобы наконечник ее мог врезаться на необходимую глубину в отвалы как при обычном зашагивании, так и после возможных разворотов драги. Во время разворота корма понтона отходит на значительное расстояние от гребня нижних отвалов, и наконечник сваи приходит в соприкосновение с поверхностью отвалов на значительно большей глубине. Короткая свая осложняет ведение работ и вызывает потери песков при частых разворотах драги. Свая наибольшей длины необходима для отработки площадей россыпи с наименьшей надводной высотой нижних отвалов или когда вершина отвалов находится под водой и не доходит до поверхности. Подводную длину сваи рассчитывают для этих наиболее тяжелых условий, допуская, что драга передвинется вперед на величину ns, равную двойному или тройному наибольшему уходу. Подводная длина сваи взаимосвязана с основными размерами разреза из треугольника 1; 2; 3 уравнением

Длина сваи С равна сумме отрезков:

где с1 — подводная длина сваи, м;

с2 — наименьшая надводная длина сваи, м;

n = 2—3 — относительная кратность наибольшего удаления драги, равная величине ухода во время разворота;

л — необходимая величина углубки наконечника сваи в отвал, м.

Остальные обозначения указаны в уравнениях (174), (175) и (179). Необходимая величина углубки наконечника в боковую поверхность нижнего отвала зависит от размера драги и зернового состава хвостов. При крупнозернистых нижних отвалах достаточна углубка на л = 0,5—0,8 м, а в глинистых отвалах в 1,5—2 раза больше. При небольшой надводной высоте нижних отвалов и малой глубине россыпи свая может упираться в плотик. Поэтому подводная длина сваи не должна превышать подводной глубины разреза.

Рама отвалообразователя. Длина рамы отвалообразователя и угол его наклона в основном определяют наибольшую надводную высоту дражных отвалов. Для бесперебойной и безопасной отсыпки гали высота отвала должна быть меньше наибольшей допускаемой высоты подъема конца рамы отвалообразователя над уровнем воды в разрезе на величину безопасного зазора е (см. рис. 184). Из этой схемы наибольшая высота подъема конца рамы отвалообразователя над уровнем воды в разрезе P определяется уравнением

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

Tд = 0,5Д + (0,2—0,3) — расстояние между осями верхнего барабана и окна для выброса гали (Д — диаметр верхнего барабана, м);

е — угол наклона рамы, град;

Ж — высота установки оси нижней опоры рамы над палубой, м;

б — надводный борт понтона, м;

д — толщина рамы до оси верхнего барабана у окна для выброса гали, м.

Наибольший угол наклона рамы зависит от типа применяемой ленты и окатности гальки и валунов. При гладких резиновых лентах угол наклона не должен превышать 18°. При установлении зазора необходимо учитывать неизбежный деферент драги на корму при выемке наиболее глубоко залегающих песков и во время работы зимой. Этот зазор при среднем положении драги выдерживают е2 = 0,7—2 м.

Надводная высота галечного отвала в основном определяет его надводную емкость, которая используется главным образом для размещения гали. Длина рамы отвалообразователя ограничивает наибольшую допускаемую надводную мощность россыпи.

Необходимо учитывать, что направления подъема плотика и хода драги влияют на подводную глубину разреза в месте отсыпки галечного отвала. Наибольший подъем плотика, а следовательно и наименьшая подводная глубина разреза, находится в месте отсыпки верхнего отвала при движении драги по падению долины.

Величина подъема плотика определяется из рис. 161 по уравнению

Значения величин rв, R, I1 указаны в уравнениях (154), (168), (183) и (205).

Коэффициент подъема плотика е1 и величина х2 при движении драги по восстанию имеют такие же значения, как и аналогичные им коэффициенты в уравнении (205).

Для того чтобы всю галю можно было разместить в отвал, необходимо соблюдение следующего равенства:

где hос — осадка отвала;

е2 — зазор между гребнем отвала и рамой у окна выброса гали, м.

Условные обозначения указаны на рис. 184.

Подставляя в это равенство развернутые выражения высот отвалов, выводится уравнение наибольшей допускаемой надводной мощности россыпи H2б в зависимости от длины рамы отвалообразователя и условий работы драги:

Условные обозначения указаны в уравнениях (185), (187), (205), (208) и и (209).

При расчете наибольшей допускаемой надводной мощности россыпи принимают наименьшее значение, которое получилось при расчете по уравнениям (206) и (211). Таким образом, на предельную надводную мощность россыпи для определенной драги оказывает влияние длина кормовых колод или длина рамы отвалообразователя. На россыпях с малой и средней каменистостью при небольшой подводной мощности россыпи предельная надводная мощность обычно ограничивается длиной кормовых колод. На каменистых россыпях, наоборот, величина H2б обычно ограничивается длиной рамы отвалообразователя.