12.02.2021

Производство земляных работ в зимнее время


Подготовка к разработке грунта в зимних условиях производится путем предохранения грунта от промерзания, рыхлением, резанием или оттаиванием мерзлого грунта.

Выбор способа обосновывают сопоставлением технико-экономических показателей возможных вариантов. Важнейшие показатели: удельный расход топлива и энергии, трудоемкость и стоимость работ.

В условиях строительства предприятий угольной промышленности наиболее распространены: рыхление мерзлого грунта (ударной нагрузкой или взрыванием) и резание грунта дисковыми пилами и режущими цепями с последующей разработкой его блоками.

Предохранение грунта от промерзания достигается покрытием дешевыми местными теплоизолирующими материалами (листьями, травой, соломой, опилками, мхом, торфом и т. п.).

Необходимая толщина слоя утеплителя определяется по формуле
Производство земляных работ в зимнее время

где λ — коэффициент теплопроводности материала изоляции, ккал/м*час*град;

R — термическое сопротивление изоляции, град*м2*час/ккал.

Рыхление мерзлых грунтов производят преимущественно взрывным способом. Механический способ (табл. 198) при помощи ударных приспособлений допускается при небольших объемах земляных работ и толщине мерзлого слоя нe более 0,7 м.

Без предварительного рыхления производят разработку грунта экскаваторами с ковшами емкостью 0,5—1,0 м3, оборудованными прямой лопатой — при толщине мерзлого слоя до 0,25 м и оборудованными драглайном — при толщине мерзлого слоя до 0,1 м.

Резание мерзлых грунтов осуществляют при помощи прицепных устройств к трактору, оборудованных рабочим органом в виде вращающейся дисковой фрезы или цепи со сменными режущими зубьями.

По поверхности разрабатываемого забоя нарезают перекрещивающиеся бороздки шириной 30—50 мм, определяющие размеры отдельных блоков, которые должны быть приблизительно равны размерам ковша экскаватора.

Оттаивание мерзлых грунтов. Различают поверхностные и глубинные способы оттаивания мерзлых грунтов. К числу поверхностных относят оттаивание при помощи рефлекторных печей, электротепляков и горизонтальных электродов; к числу глубинных — оттаивание при помощи вертикальных электродов открытого типа, электроигл, водяных и паровых игл

Рефлекторные печи (рис. 81) оборудуют нагревательными элементами из нихромовой спирали, намотанной на сердечник. Наружную теплоизоляцию печи обеспечивают устройством воздушного пространства между рефлектором и металлическим кожухом печи. Внутреннюю отражательную поверхность рефлектора хромируют.

Электротепляки (рис. 82) изготовляют из двух металлических кожухов, вкладываемых один в другой, с заполнением промежуточного пространства теплоизоляцией. В электротепляках устанавливают нагревательные элементы (спирали).

Горизонтальные электроды укладывают на очищенную от снега и льда поверхность грунта и засыпают слоем опилок (15—20 см), смоченных раствором соли (концентрация 0,5%). На 1 м3 опилок требуется 125 л раствора. В качестве электродов применяют отрезки полосовой стали сечением 50x50 лиц длиной 2—3 м.

Расстояние между электродами принимают:

Вертикальные электроды погружают в грунт на глубину не менее 0,25 м ниже уровня промерзания. Электроды изготовляют из круглой стали диаметром 12—16 мм. Длина электродов 1,4—1,6 м. Расстояние между электродами принимают:

Расход электроэнергии на оттаивание 1 м3 грунта при глубине промерзания 1,5 м — около 25 квт*ч.

Электрические иглы (рис. 83) изготовляют из двух стальных труб (внутренний диаметр - 12 мм), в которых монтируют нагревательные элементы (спирали).


Водяные иглы (рис. 84) устраивают по принципу водяного отопления с принудительной циркуляцией. В комплект оборудования входят водогрейный котел, станок для бурения скважин в мерзлом грунте, комплект водяных игл, соединяемых между собой резиновыми шлангами.

Расстояние между иглами принимают в зависимости от срока отогрева массива, но не более 1,5 м. Отогреваемую поверхность засыпают опилками; разводящую сеть трубопроводов покрывают соломенно-толевыми матами.

Количество игл, необходимых для оттаивания отогреваемого массива,

где Q — количество тепла, потребное для отогревания мерзлого грунта, ккал/м3;

S — поверхность теплоотдачи одной иглы, равная обычно 0,202 м2;

q — теплоотдача 1 м2 иглы, ккал/час; может быть определена по графику (рис. 85);

Q = q1 + q2 + q3 + q4 + q4 + q5 + q6 + q7.

где q1 — расход тепла для отогрева скелета грунта, ккал/м3;

q2 — то же, для отогрева воды, заключенной в породах грунта, ккал/м3;

q3 — то же, для отогрева льда в порах грунта, ккал/м3;

q4 — то же, для превращения льда в воду, ккал/м3;

q5 — то же, на потери с поверхности отогреваемого массива грунта, ккал/м3;

q6 — то же, на потери с поверхности разводящих трубопроводов установки ккал/м3;

q7 — то же, на потери в окружающий массив неразмораживаемого грунта, ккал/м3.


где Cгр — удельная теплоемкость грунта естественной влажности, ккил/кГ*град;

уоб — объемный вес грунта естественной влажности, кГ/м3;

tк — конечная температура отогретого грунта; принимается обычно +2°;

tн — средняя температура (по высоте слоя) мерзлого грунта, град.;

Cв — удельная теплоемкость воды, ккал/кГ град;

Cл — удельная теплоемкость льда, равная 0,5 ккал/кГ*град;

w — влажность грунта, % (по весу);

tэ — температура начала замерзания грунта, град;

ус — объемный вес скелета грунта. кГ/м3;

t0 — температура таяния льда, град.;

qпл — скрытая теплота плавления льда, равная 80 ккал/кГ;

Fн — наружная поверхность отогреваемого массива грунта, м2;

V — объем отогреваемого массива грунта, м3;

tв — температура наружного воздуха, град.;

Т — продолжительность отогрева, час.;

Rиз — термическое сопротивление изоляции (утеплителя). град*м2*час*ккал;

К часть грунтовой влаги, переходящая в лед при замерзании,

Паровые иглы (рис. 86) опускают в заранее устроенные скважины, глубина которых на 15—20 см меньше глубины оттаивания грунта, и соединяют гибкими шлангами в общую сеть пароотогревательной установки. Включение и отключение каждой иглы производят при помощи вентилей.

Иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии, примерно равном толщине мерзлого грунта. Срок выдерживания иглы в скважине под паром: в песчаных грунтах — 2—3 час., в суглинках — 3—4 час., в глинистых грунтах — 4—6 час. Расход пара на 1 м3 грунта — от 50 до 100 кГ, в зависимости от влажности и степени промороженности грунта Давление в котле 0,5—0,7 ати. Для предотвращения потери пара через отверстия скважин и для лучшего сохранения тепла в грунте применяются коробы.





Яндекс.Метрика