روش های توسعه خاک

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

در جریان عملیات ساختمانی و معدنی، گودبرداری به طور سنتی به یکی از سه روش انجام می شود: برش، شکست هیدرومکانیکی و انفجار.

مهندس به نفع یک روش خاص بر اساس میزان کاری که باید انجام شود، ماهیت خاک های زمین، ابزار فنی توسعه موجود و غیره انتخاب می کند.

اگر یک بیل مکانیکی کوچک به راحتی می تواند با حفر گودال پایه برای ساخت یک خانه روستایی کنار بیاید، پس هنگام استخراج معدن، لازم است از طیف وسیعی از ماشین آلات و مکانیسم ها استفاده شود. علاوه بر این، بیشتر این وسایل تولید مستقیماً در توسعه خاک نقشی ندارند. هدف آنها خدمت به فرآیند تولید و تضمین تداوم عملیات است.

ویژگی های خاک

خاک لایه بالایی پوسته زمین است که توسط سنگ های هوازده تشکیل شده است. بسته به تراکم و منشا، خاک ها را می توان به موارد زیر طبقه بندی کرد:

• صخره ای (چنین خاکی در برابر رطوبت مقاوم است، استحکام کششی بیش از 5 است. MPa). این دسته شامل گرانیت، سنگ آهک، ماسه سنگ است.
• نیمه سنگی (استحکام کششی تا 5 مگاپاسکال). به عنوان مثال: خاک رس، گچ، مارن.
• آواری درشت - قطعات غیر سیمانی از سنگ های نیمه سنگی و سخت.
• شنی (آنها ذرات سنگی پراکنده (به قطر تا 2 میلی متر) هستند).
• ذرات سنگ رس (ریز (0.005 میلی متر قطر)).

توسعه خاک به صورت دستی در ترانشه ها یک فرآیند نسبتاً پر زحمت است. در اصل، هنگام استخراج سنگ ها نمی توان آن را انجام داد.

ترکیب خاکها شامل قطعات جامد، آب و گازهای مختلف (در منافذ تجمع می یابند). رطوبت خاک مقداری است که نسبت جرم مایع به جرم جامدات در واحد حجم را مشخص می کند. می تواند در محدوده وسیعی متفاوت باشد و می تواند مقداری از یک (شن) تا دویست درصد (گل و لای در انتهای مخازن) داشته باشد.

زمینه در فرآیند توسعه حجم افزایش می یابد. این به دلیل تشکیل منافذ و حفره است. میزان تغییر حجم با ضریب سست شدن (نسبت حجم اشغال شده توسط خاک قبل از کار به حجمی که خاک پس از توسعه اشغال می کند) مشخص می شود. با گذشت زمان، تراکم خاک سست شده کاهش می یابد (تراکم طبیعی). همچنین می توان با استفاده از تجهیزات سنگین ساختمانی تراکم اجباری خاک را انجام داد. چگالی چنین خاکی به اصل نزدیک می شود، اگرچه تا حدودی کمتر. این تفاوت را می توان نادیده گرفت، به خصوص کهبه مرور زمان از بین می رود و خود خاک به طور کامل خواص خود را باز می گرداند (کهنه می شود).

خواص مکانیکی خاک (عمدتاً استحکام و توانایی تغییر شکل) به ترکیب و ماهیت پیوند بین ذرات بستگی دارد. در طول توسعه، اتصالات از بین می روند، در طول فشرده سازی آنها بازیابی می شوند.

توسعه برش

ماشین های حمل و نقل زمینی و زمینی برای توسعه خاک به این روش استفاده می شود.

در طول عملیات، ابزار برش بارهای اصطکاکی و مکانیکی بسیار قابل توجهی را تجربه می کند. در چنین شرایطی، بالابر سازه ای معمولی دوام زیادی نخواهد داشت. بنابراین لبه برش بدنه کار با عناصر سرمتی یا فولادهای مخصوص تقویت می شود. صفحات کامپوزیت سرامیکی-فلزی بیشترین کارایی را دارند. اما هزینه آنها بسیار بالا است. بنابراین، اغلب سطل ها با الکترودهای لحیم کاری ساخته شده از آلیاژهای مقاوم در برابر سایش تقویت می شوند. از جمله، چنین سطلی به دلیل سایش بیشتر بخش فولادی معمولی سطل، در حین کار، اثر خود تیز شدن را دارد.

اینگونه ماشین ها لایه خاصی از خاک را برش می دهند. توده بریده شده توسط یک نوار نقاله مخصوص به زباله دانی منتقل می شود یا بلافاصله برای حمل و نقل به یک معدن یا سایر مکان های ساخت و ساز در یک کامیون کمپرسی ریخته می شود. حفاری با بیل مکانیکی در این دسته قرار می گیرد.

انواع بیل مکانیکی

بسته به طراحی و پارامترهای سطل، بیل مکانیکی به انواع زیر تقسیم می شود:

• سطل تک؛
• دوار و زنجیر (چند سطل)؛
• فرزکاری.

رایج ترین نوع بیل مکانیکی تک سطلی است. این نوع ماشین همه کاره است و قدرت مانور بسیار خوبی دارد. حجم مفید بهینه سطل از 0.15 تا 2 متر مکعب است. حفاری توسط بیل مکانیکی (تک سطلی) با سطل بزرگتر و بزرگتر از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست، زیرا قطعات هیدرولیک و مکانیکی تجهیزات اغلب به دلیل بارهای سنگین از کار می افتند.

همچنین بسته به مکانیزم محرک، ماشین‌های حرکتی زمین به دو دسته کاترپیلار و خودرو تقسیم می‌شوند. همچنین بیل مکانیکی به اصطلاح پیاده روی و همچنین بیل مکانیکی چرخ دار پنوماتیکی نیز وجود دارد. با این حال، در عمل، چنین ماشین هایی بسیار نادر هستند، اگر تا به حال در چشم گیر بیفتند. حتی سازندگان با تجربه، و حتی پس از آن، همه آنها نمی توانند به خود ببالند که تا به حال در یک مرکز با این نوع ماشین کار کرده اند.

عملیات بیل مکانیکی

این نوع بیل مکانیکی می تواند خاک را هم به صورت مستقیم و هم از طرفین حفاری کند. در حالت اول، بیل مکانیکی کار را در امتداد محور حرکت انجام می دهد. در همان زمان، خاک به پشت کامیونی می‌افتد که از طرف دیگر بالا می‌رود.

در حالت دوم کار از جلوی بیل مکانیکی انجام می شود و وسایل نقلیه برای بارگیری از پشت تغذیه می شوند.

اگر نیاز به حفاری قابل توجه تا عمق زیاد دارید، هیچ جایگزینی برای حفاری مکانیزه وجود ندارد. همه کارها از طریق توسعه چندین انجام می شودمراحل (طبقه ها). این ردیف از نظر عمق گودبرداری از قابلیت های تکنولوژیکی یک مدل بیل مکانیکی خاص فراتر نمی رود.

عملیات سطل-سطل

این نوع ماشین نمونه بارز مکانیزم عمل پیوسته است. بنابراین، مسلماً عملکرد چنین بیل مکانیکی نسبت به ماشین‌های تک سطلی معمولی بالاتر است. اما باید گفت که از چنین تجهیزاتی فقط در ساخت تاسیسات در مقیاس بزرگ استفاده می شود. این نوع تجهیزات برای حفاری در یک ترانشه کوچک کاملاً نامناسب است: تعمیر و نگهداری بسیار گران قیمت، مصرف سوخت بسیار بالا.

سطل های کار را می توان روی زنجیر یا روتور ثابت کرد. از این رو نام بیل مکانیکی: زنجیری و چرخشی.

این نوع بیل مکانیکی را می توان در توسعه خاک گروه 2 استفاده کرد. اگرچه در عمل مواردی وجود دارد که چنین ماشین هایی به راحتی با خاک های 1 … 3 مقابله می کنند. خاک باید نسبتاً تمیز، بدون سنگ های بزرگ و کنده های قوی باشد.

توسعه ماشین‌های زمین‌بردار

یک دستگاه در یک چرخه کاری استخراج سنگ و حرکت آن را در فواصل کوتاه انجام می دهد. این ماشین‌ها شامل اسکراپر، گریدر و بولدوزر هستند.

خراش ها برای کارهای در مقیاس بزرگ استفاده می شود. این ماشین ها بسیار پربازده هستند، می توان از آنها در شرایط خاکی 1 … 4 نوع استفاده کرد. با این حال، با وجود قدرت باورنکردنی، خراش نمی تواند خاک های متراکم را اداره کند. بنابراین، ابتدا باید چنین خاک هایی را شل کرد. در یک پاس، این دستگاه می تواند حذف شودلایه ای از خاک به ضخامت 320 میلی متر. مقدار خاص به قدرت، شکل سطل و مدل خراش بستگی دارد.

پایین سطل اسکراپر مجهز به تیغه است. این چاقویی نیست که بیشتر مردم برای بریدن غذا در آشپزخانه از آن استفاده می کنند. در این مورد، یک نوار از فولاد هادفیلد مقاوم در برابر سایش و خود تقویت‌کننده جوش داده شد.

بولدوزرها برای کار در اعماق کم و در فواصل طولانی استفاده می شوند. همچنین از این نوع ماشین برای نظافت و تسطیح کف چاله ها استفاده می شود که توسعه آن توسط بیل های بزرگ انجام شده است.

تا عمق بولدوزر در طبقات حرکت می کند. عمق لایه برابر با اندازه لایه ای است که دستگاه می تواند در یک پاس بردارید. بسیار مهم است که حرکت بولدوزر در یک شیب انجام شود. این اجازه می دهد تا مقداری از واحدهای نیرو تخلیه شود و احتمال خرابی تجهیزات به حداقل برسد.

گریدرها قدرت و پتانسیل کمی دارند. آنها عمدتاً برای کارهای تزئینی استفاده می شوند: خاکریزها و شیب ها، کارهای برنامه ریزی.

شرح و دامنه توسعه هیدرومکانیکی

در این مورد، توسعه خاک به صورت دستی قابل بحث نیست. با این حال، مانند استفاده از ماشین های خاکبرداری. دامنه بسیار گسترده است: از ایجاد مخازن مصنوعی تا ساخت جاده ها. این فناوری همچنین امکان احیای مناطق را برای توسعه مسکونی و صنعتی در مناطق باتلاقی و ساحلی مستعد سیل فراهم می کند. کلیه فرآیندها مکانیزه هستند. این روش حفاری مستلزمایجاد یک زیرساخت ویژه، که استفاده از آن را تنها با حجم بسیار زیادی از کارهای آینده توصیه می کند.

توسعه هیدرومکانیکی با استفاده از هیدرومانیتور

ماهیت این روش توسعه به شرح زیر است: خاک با یک جت آب تحت فشار بالا (حدود 15 مگاپاسکال) شسته می شود. توده گل حاصل (به زبان عامیانه حرفه ای ها - خمیر) ابتدا در مخازن میانی جمع می شود و از آنجا از طریق خط لوله به محل مناسب پمپ می شود.

با گذشت زمان، رطوبت کاملاً تبخیر می شود و لایه متراکمی از خاک تشکیل می شود. اگر با غلتک فشرده شود، چنین خاکی برای ساخت خطوط ارتباطی (جاده و راه آهن) کاملاً مناسب می شود.

مزیت تکنولوژیکی بزرگ این روش توانایی توسعه خاکهای تقریباً با هر نوع پیچیدگی است.

توسعه هیدرومکانیکی با استفاده از لایروبی مکنده

هنگام انجام کار در کف مخازن، حفاری دستی و همچنین استفاده از ماشین آلات خاکبرداری سنتی مستثنی است. کشتی های ویژه مورد نیاز است.

پرتابه لایروبی یک کشتی شناور مجهز به تجهیزات ویژه است. یک پمپ قدرتمند خاک فرسوده شده را از کف مخزن پمپ می کند و آن را از طریق یک خط لوله یا به داخل انبار کشتی یا به یک کشتی کمکی حمل می کند یا آن را با یک جت قدرتمند دور از محل حفاری دور می اندازد.

لایروب های مکش مشابه در عمق بخشیدن و پاکسازی مسیرهای کشتی ها در شرایط آب کم عمق، عمق بخشیدن به رودخانه ها به منظور تامینناوبری بدون وقفه، و همچنین در استخراج الماس از قفسه اقیانوس ها.

توده خاک از طریق لوله مکیده می شود. برای مکش سیلت و خاک نرم، لوله به چاک دهنده اضافی مجهز نیست. حضور دومی هنگام توسعه خاک های متراکم ضروری است. با توجه به پیچیدگی توسعه، این روش پیشرو است. بهره برداری و نگهداری از حمل و نقل ویژه، پارک آن در آب های بندر بسیار گران است. الزامات بالایی برای صلاحیت پرسنل خدماتی وجود دارد.

توسعه خاکهای یخ زده

برای توسعه در شرایط دائمی یخبندان و همچنین برای توسعه سنگ های سنگی، از انفجارهای قدرتمند جهت دار استفاده می شود. TNT، آمونیت و تلفات را می توان به عنوان مواد منفجره استفاده کرد.

پرتابه های انفجاری را می توان هم روی سطح و هم در عمق سوراخ های از پیش حفر شده یا در حفره های طبیعی قرار داد.

به اصطلاح شارژ گمانه در توسعه یک منطقه بزرگ از استخر و همچنین برای تخلیه خاک استفاده می شود. پرتابه های انفجاری در چاه های از پیش حفر شده نصب می شوند. حداقل قطر گمانه 200 میلی متر است. برای افزایش قدرت تخریب بارها، سوراخ ها از بیرون با ماسه یا سنگ ریز (که هنگام حفر چاه ایجاد می شود) پوشانده می شوند.

بارهای Shpurovye زمانی استفاده می شود که لازم باشد مقدار کمی خاک حفاری شود. انجام آن هم در معدن باز و هم در استخراج زیرزمینی امکان پذیر است. سوراخ ها نوعی پوسته هستند. دارای قطر 25تا 75 میلی متر حداکثر تا دو سوم آنها پر از مواد منفجره هستند. فضای باقی مانده با سنگ پر می شود (به منظور دریافت موج انفجار هدایت شده و دستیابی به بیشترین تأثیر مفید).

هزینه های اتاق. از این نوع بارگیری در مواقعی استفاده می شود که نیاز به حفاری حجم قابل توجهی از خاک به وسیله جهش جهت دار باشد. ماهیت روش به شرح زیر است. در منطقه کار، چاه های عمودی یا تونل های افقی مجهز شده اند که در دیواره های آنها سوراخ های کور برای بارگذاری حفر می شود. پس از گذاشتن مواد منفجره، آدیت ها و چاه ها با خاک پوشانده می شوند (این به شما امکان می دهد قدرت انفجار را افزایش دهید). جهت پرتاب با قرار دادن ناهموار مواد منفجره تضمین می شود. بنابراین، در یک طرف می تواند چندین برابر سوراخ های حفاری برای شارژ وجود داشته باشد. همچنین برای این منظور می توان از عدم تطابق انفجارها استفاده کرد.

به اصطلاح شارژ شیاردار عمدتاً در توسعه خاک در شرایط منجمد دائمی استفاده می شود. به سختی می توان رهاسازی مستقیم چنین سنگی را انجام داد. اما شل کردن آن به طوری که در آینده بتوان آن را با بولدوزر یا بیل مکانیکی جدا کرد کاملاً واقع بینانه است. برای این کار از ابزاری استفاده می شود که طبق اصل کار و از نظر ظاهری شبیه دیسک برش فلز است. فقط، البته، چنین ابزاری اندازه بسیار بزرگتری دارد. چنین برشی شیارهای عجیب و غریب را در زمین در فاصله حداکثر 2.5 متری از یکدیگر برش می دهد. ماده منفجره در هر شیار قرار نمی گیرد، بلکه از طریق یک شیار قرار می گیرد - فضای خالی خالی به عنوان یک جبران کننده عمل می کند. موج انفجارخاک را خرد می کند و به سمت حفره حرکت می کند. چنین کارهایی مستلزم آماده سازی دقیق و مطالعه دقیق پروژه است.