Talajfejlesztési módszerek

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az építési és bányászati műveletek során a feltárást hagyományosan három módszer egyikével végzik: vágás, hidromechanikus rétegrepesztés és robbantás.

A mérnök az elvégzendő munka mennyisége, a talajtalajok jellege, a fejlesztés rendelkezésre álló technikai eszközei stb. alapján választ egy adott módszert.

Ha egy kis kotró könnyen megbirkózik a vidéki ház építéséhez szükséges alapgödör ásásával, akkor a bányászat során gépek és mechanizmusok egész sorát kell használni. Ezen túlmenően ezeknek a termelőeszközöknek a többsége nem vesz részt közvetlenül a talaj fejlődésében. Céljuk a gyártási folyamat kiszolgálása és a működés folyamatosságának biztosítása.

A talajok jellemzői

A talaj a földkéreg legfelső rétege, amelyet mállott kőzetek alkotnak. Sűrűségtől és eredettől függően a talajok a következőkre oszthatók:

• Sziklás (az ilyen talaj ellenáll a nedvességnek, a szakítószilárdság több mint 5MPa). Ebbe a kategóriába tartozik a gránit, mészkő, homokkő.
• Félig sziklás (szakítószilárdság 5 MPa-ig). Például: agyag, gipsz, márga.
• Durva törmelék – félig sziklás és kemény sziklák nem cementált töredékei.
• Homokos (szórt (legfeljebb 2 milliméter átmérőjű) kőzetszemcsék).
• Agyag (finom (0,005 mm átmérőjű) kőzetrészecskék).

A talaj kézi fejlesztése árkokban meglehetősen munkaigényes folyamat. Elvileg kőbányászatkor nem hajtható végre.

A talaj összetétele szilárd részeket, vizet és különféle gázokat tartalmaz (a pórusokban halmozódnak fel). A talajnedvesség olyan érték, amely a folyadék tömegének a szilárd anyagok tömegéhez viszonyított arányát jellemzi egységnyi térfogatra vonatkoztatva. Széles tartományban változhat, és egy (homok) és kétszáz százalék közötti értéket vehet fel (iszap a tározók alján).

A fejlesztési folyamat terepének mennyisége nő. Ez a pórusok és üregek kialakulásának köszönhető. A térfogatváltozás nagyságát a lazítási együttható jellemzi (a talaj által a munka előtt elfogl alt térfogat és a talaj fejlesztés után elfogl alt térfogat aránya). Idővel a meglazult talaj sűrűsége csökken (természetes tömörödés). Lehetőség van kényszerű talajtömörítésre is nehéz építőipari gépekkel. Az ilyen talaj sűrűsége megközelíti az eredetit, bár valamivel kisebb. Ez a különbség elhanyagolható, főleg azótaidővel eltűnik, és maga a talaj teljesen helyreállítja tulajdonságait (elöregszik).

A talaj mechanikai tulajdonságai (elsősorban szilárdsága és deformálódási képessége) a részecskék közötti kötés összetételétől és jellegétől függenek. A fejlesztés során a kapcsolatok megsemmisülnek, a tömörítés során helyreállnak.

Vágó fejlesztés

Földszállító és földmunkagépeket használnak a talaj ilyen módon történő fejlesztésére.

Működés közben a vágószerszám nagyon jelentős súrlódási és mechanikai terhelésnek van kitéve. Ilyen körülmények között a hagyományos szerkezeti emelő nem tart sokáig. Ezért a munkatest vágóélét cermet elemekkel vagy speciális acélokkal erősítik meg. A kompozit kerámia-fém lemezek működése a leghatékonyabb. De költségük meglehetősen magas. Ezért a vödröket leggyakrabban kopásálló ötvözetekből készült keményforrasztott elektródákkal erősítik meg. Többek között egy ilyen vödör működés közben önélező hatást fejt ki a vödör szokásos acél részének gyorsabb kopása miatt.

Az ilyen gépek egy bizonyos talajréteget vágnak le. A levágott masszát egy speciális szállítószalag egy szemétlerakóba szállítják, vagy azonnal egy billenőkocsiba öntik, hogy a kőbányába vagy más építkezésekre szállítsák. A kotrógéppel végzett földmunkák ebbe a kategóriába tartoznak.

Kotrógéptípusok

A kanál kialakításától és paramétereitől függően a kotrógépek a következő típusokra oszthatók:

• egy vödör;
• forgó és lánc (több vödör);
• marás.

A legelterjedtebb az egykanalas típusú kotrógép. Ez a géptípus sokoldalú és nagyon jó manőverező képességgel rendelkezik. A vödör optimális hasznos térfogata 0,15-2 köbméter. A masszívabb és nagyobb kanállal rendelkező kotrógéppel (egykanállal) történő feltárás gazdaságosan nem kivitelezhető, mivel a berendezés hidraulikus és mechanikus részei gyakran meghibásodnak a nagy terhelés miatt.

A hajtószerkezettől függően a földmunkagépeket hernyó- és gépkocsikra is osztják. Léteznek úgynevezett sétáló kotrógépek, valamint pneumatikus kerekes kotrógépek is. A gyakorlatban azonban az ilyen gépek rendkívül ritkák, ha valaha is szembekerülnek. Még a tapaszt alt építők is, és még akkor sem büszkélkedhetnek azzal, hogy valaha is dolgoztak ugyanabban a létesítményben ilyen típusú géppel.

Látás kotróművelet

Ez a fajta kotrógép oldalról és egyenesen keresztül is képes kiásni a talajt. Az első esetben a kotrógép a mozgás tengelye mentén végez munkát. Ugyanakkor a talaj a másik oldalról felhajtó teherautó hátuljába esik.

A második esetben a munka a kotrógép előtt történik, és a rakodó járműveket hátulról táplálják.

Ha jelentős ásatást kell végeznie nagy mélységben, akkor nincs alternatívája a gépesített feltárásnak. Minden munkát több fejlesztésen keresztül hajtanak végreszakaszok (szintek). A szint nem haladja meg egy adott kotrómodell technológiai lehetőségeit a kotrási mélység tekintetében.

Vödör-vödör művelet

Ez a géptípus a folyamatos működési mechanizmus kiváló példája. Ezért természetesen egy ilyen kotrógép teljesítménye egy nagyságrenddel magasabb, mint a hagyományos egykanalas gépeké. De azt kell mondani, hogy az ilyen berendezéseket csak nagyszabású létesítmények építésekor használják. Ez a fajta berendezés abszolút alkalmatlan kis árokban történő ásásra: nagyon költséges karbantartás, nagyon magas üzemanyag-fogyasztás.

A működő kanalak a láncra vagy a rotorra rögzíthetők. Innen a kotrógépek neve: lánc és forgó.

Ez a típusú kotrógép használható a 2. csoportba tartozó talajok fejlesztésére. Bár a gyakorlatban vannak olyan esetek, amikor az ilyen gépek könnyen megbirkóztak 1 … 3 csoportos talajjal. A talaj legyen viszonylag tiszta, nagy kövek és erős tuskók nélkül.

Földmunkagép fejlesztés

Egy gép egy munkaciklusban végzi el a kőzet kitermelését, rövid távolságra történő mozgását. Ezek a gépek között vannak kaparók, gréderek és buldózerek.

A kaparókat nagyszabású munkákhoz használják. Ezek a gépek nagyon termelékenyek, 1 … 4 típusú talajviszonyok között használhatók. A hihetetlen teljesítmény ellenére azonban a kaparó nem bírja a sűrű talajt. Ezért az ilyen talajokat először meg kell lazítani. Ez a gép egy menetben eltávolíthatólegfeljebb 320 milliméter vastag talajréteg. A konkrét érték a teljesítménytől, a kanál alakjától és a kaparómodelltől függ.

A kaparóvödör alja pengével van felszerelve. Ez nem az a kés, amellyel a legtöbben ételt vágnak a konyhában. Ebben az esetben egy kopásálló és önerősítő Hadfield acél csíkot hegesztettek rá.

A buldózereket kis mélységben és nagy távolságokon való munkára használják. Ezenkívül ezt a géptípust olyan gödrök aljának tisztítására és kiegyenlítésére használják, amelyek fejlesztését nagy kotrógépek végezték.

A buldózer a mélységig mozog a szinteken. A réteg mélysége megegyezik annak a rétegnek a méretével, amelyet a gép egy menetben eltávolíthat. Nagyon fontos, hogy a buldózer munkamozgása lejtőn történjen. Ez lehetővé teszi a tápegységek kismértékű kiürítését, és minimálisra csökkenti a berendezés meghibásodásának valószínűségét.

Az évfolyamosok ereje és potenciálja alacsony. Főleg dekorációs munkákra használják: töltések és lejtők, tervezési munkák.

A hidromechanikai fejlesztés leírása és terjedelme

Ebben az esetben a talaj kézi fejlesztése nem jöhet szóba. Azonban, mint a földmunkagépek használatánál. A hatókör nagyon széles: a mesterséges tározók létrehozásától az utak építéséig. A technológia lehetővé teszi az árvíznek kitett mocsaras és tengerparti területek lakó- és ipari fejlesztésre szánt területek rekultivációját is. Minden folyamat gépesített. Ez a feltárási módszer megkövetelispeciális infrastruktúra létrehozása, ami miatt csak nagyon nagy, közelgő munkák esetén célszerű használni.

Hidromechanikai fejlesztés hidromonitorokkal

Ennek a fejlesztési módnak a lényege a következő: a talajt nagy nyomású (kb. 15 MPa) vízsugárral kimossák. A keletkező iszapmassza (a szakemberek szlengjében - pép) kezdetben a közbenső tartályokban halmozódik fel, majd onnan a csővezetéken keresztül a megfelelő helyre szivattyúzzák.

Idővel a nedvesség teljesen elpárolog, és sűrű talajréteg képződik. Ha hengerrel tömörítik, akkor az ilyen talaj alkalmassá válik a kommunikációs vonalak (utak és vasutak) építésére.

Ennek a módszernek a nagy technológiai előnye, hogy szinte bármilyen összetettségű talajt képes kifejleszteni.

Hidromechanikai fejlesztés szívókotrókkal

A tározók fenekén végzett munkák során a kézi földmunka, valamint a hagyományos földmunkagépek használata kizárt. Speciális hajókra van szükség.

A kotrási lövedék egy speciális felszereléssel felszerelt úszó jármű. Egy nagy teljesítményű szivattyú szivattyúzza az erodált talajt a tározó aljáról, és egy csővezetéken keresztül szállítja vagy a hajó rakterébe, vagy egy segédszállító hajóba, vagy egy erős sugárral távolítja el a feltárás helyétől.

Hasonló szívó kotrógépek találtak alkalmazást a hajók hajóinak mélyítésében és megtisztításában sekély vízi körülmények között, valamint a folyók mélyítésében annak érdekében, hogymegszakítás nélküli navigáció, valamint a gyémántok kinyerése az óceánok polcáról.

A talajtömeget a csövön keresztül szívja be. Az iszap és a puha talaj felszívásához a cső nincs felszerelve további hasítóval. Ez utóbbi jelenléte sűrű talajok kialakításánál szükséges. A fejlesztés összetettsége szerint ez a módszer az élen jár. Különleges közlekedés üzemeltetése, karbantartása, parkolása a kikötői vizeken igen költséges. A kiszolgáló személyzet képesítésével szemben magas követelmények vonatkoznak.

Fagyott talajok fejlesztése

A permafrost körülmények között történő fejlesztéshez, valamint a sziklás kőzetek fejlődéséhez erőteljes irányított robbanásokat használnak. A TNT, az ammonit és az útdíj használható robbanóanyagként.

A robbanásveszélyes lövedékek a felszínen és mélyen előre fúrt lyukakba vagy természetes üregekbe helyezhetők.

Az úgynevezett fúrólyuk díjakat a medence nagy területének kialakításánál, valamint talajlerakásnál alkalmazzák. Az előre fúrt kutakba robbanólövedékeket telepítenek. A furat minimális átmérője 200 mm. A töltetek pusztító erejének növelése érdekében a lyukakat kívülről homokkal vagy finom kővel borítják (a kutak fúrásakor keletkeznek).

A Shpurovye tölteteket akkor használják, ha kis mennyiségű talajt kell kiásni. Szabadföldi bányászatban és földalatti bányászatban is kivitelezhető. A lyukak egyfajta héjak. 25 átmérőjű legyen75 milliméterig. Legfeljebb kétharmadáig vannak megtöltve robbanóanyaggal. A fennmaradó teret kőzet tölti meg (az irányított robbanáshullám fogadása és a legnagyobb jótékony hatás elérése érdekében).

Kamarai díjak. Ezt a töltettípust akkor alkalmazzák, ha jelentős mennyiségű talajt kell kiásni irányított kilökéssel. A módszer lényege a következő. A munkaterületen függőleges kutak vagy vízszintes alagutak vannak felszerelve, amelyek falaiban vak lyukakat fúrnak a töltetek lerakásához. A robbanóanyagok lerakása után a nyílásokat és a kutakat talajjal borítják (ez lehetővé teszi a robbanás erejének növelését). A kilökődés irányát a robbanóanyag egyenetlen elhelyezése biztosítja. Így az egyik oldalon többszörösen több lyuk lehet a töltéshez. Erre a célra a robbanások eltérése is használható.

Az úgynevezett hornyolt töltést elsősorban permafrost körülmények között a talaj fejlesztésére használják. Egy ilyen kőzet irányított felszabadítása aligha lehetséges. De meglazítani, hogy a jövőben buldózerrel vagy kotrógéppel eltávolítható legyen, teljesen reális. Ehhez olyan szerszámot használnak, amely működési elve szerint és megjelenésében fémtárcsás maróhoz hasonlít. Csak természetesen egy ilyen eszköz sokkal nagyobb méretű. Egy ilyen vágó sajátos barázdákat vág a talajba, egymástól legfeljebb 2,5 méter távolságra. A robbanóanyagot nem minden horonyba helyezik, hanem az egyiken keresztül - az üreges, kitöltetlen tér kompenzátorként működik. léglökési hullámösszetöri a talajt, és az üreg felé tolódik. Az ilyen munkák alapos előkészítést és a projekt részletes tanulmányozását igénylik.