Гидромониторы: разновидности, характеристики, виды насадок, зоны и участки струи

Гидромониторные струи разделяют:

• на низко- (до 1 МПа),
• средне-(1—5 МПа),
• высоко- (5 — 50 МПа),
• сверх высоконапорные (более 50 МПа).

На открытых горных работах промышленное применение получили средненапорные струи с давлением 1,5-3 МПа, на гидрошахтах — высоконапорные струи с давлением 10-12 МПа.

Зоны и участки струи, выходящей под напором из насадки ствола гидромонитора

В структуре струи, выходящей под напором из насадки ствола гидромонитора, различают три зоны и три участка (рис. 5.1).

• Первая зона — это наиболее плотная часть струи, ее ядро;
• Вторая зона содержит пузырьки воздуха;
• Третья — раздробленные струи и мелкие капли воды, движущиеся в воздушной среде.

В первом начальном участке струя воды плотная и компактная. В поперечном сечении имеются первая и вторая зоны. Длина первого участка равна длине ядра.

На втором (основном) участке струя становится уже несколько распыленной, давление постепенно уменьшается, в поперечном сечении имеются вторая и третья зоны. В конце второго участка вторая зона исчезает.

На третьем участке струя становится увеличенной в диаметре, некомпактной. В струе имеется только третья зона, которая неэффективна для разрушения угля.

Обычно при работе гидромониторов используются первый и второй участки струи.

Насадки в гидромониторах

В гидромониторах, применяющихся на открытых горных работах, используются насадки диаметров от 52 до 220 мм.

Диаметр выходного отверстия насадок гидромониторов, применяющихся на гидрошахтах для отбойки угля, составляет 15-35 мм, при гидросмыве — до 50 мм.

Насадка представляет собой фасонную трубку из стального литья с шлифованной внутренней поверхностью в форме конуса, переходящего плавно в цилиндр. К гидромониторам придается комплект насадок с разными диаметрами выходного отверстия.

Гидромониторы, представляющие собой устройства для формирования напорной струи и управления ее полетом с целью разрушения и смыва горных пород, выпускаются для открытых и подземных горных работ.

Разновидности гидромониторов

По способу управления они могут быть:

• с ручным,
• дистанционным,
• программным управлением.

По способу перемещения:

• несамоходными,
• самоходными,

имеющими гусеничные или шагающие органы перемещения.

Гидромониторная установка ГМД250 с дистанционным гидравлическим управлением

На карьерах применяются несамоходные гидромониторы с ручным ГМН250С и дистанционным управлением ГМД250, ГМДУ250. Созданы также гидромониторы на шагающем ходу — ГМСШД300 и ГМСШД500 с дистанционным управлением.

Рис.5.2. Гидромонитор ГМД-250 с дистанционным гидравлическим управлением

Гидромониторная установка ГМД250 с дистанционным гидравлическим управлением (рис. 5.2) состоит из гидромонитора ГМД250, насосной станции 10 системы дистанционного управления, переносного пульта управления 8 и кабины 9.

Основные части гидромонитора ГМД250:

• ствол 2, с успокоителем 3 насадка i,
• нижнее 12 и верхнее 5 колена,
• шарниры 13 и 4 для поворота ствола гидромонитора соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Нижнее колено 12 с помощью фланца присоединяется к трубопроводу (водоводу). Ствол в горизонтальной и вертикальной плоскостях поворачивается гидроцилиндрами 11 и 15.

Источником энергии для питания насоса гидросистемы дистанционного управления служит энергия напора воды в водоводе, вращающая приводную турбину насоса.

Пульт управления 8 связан с гидроприводом рукавами высокого давления 7.

Шарнир горизонтального поворота 13 снабжен гидрозамком 6, обеспечивающим стопорение обоймы шарнира относительно кольца, установленного на нижнем неповоротном колене. Гидромонитор монтируется на салазках 14.

На гидромониторах ГМДУ250 применена электрогидравлическая система дистанционного управления с пульта, установленного на расстоянии до 30 м.

Гидромониторы на шагающем ходу типа ГМСШД

Гидромониторы на шагающем ходу типа ГМСШД имеют дистанционное управление и предназначаются для разработки связных глинистых пород вскрыши.

Движение ствола в горизонтальной и вертикальной плоскостях производится с помощью гидроцилиндров. Во время работы ствол автоматически покачивается в горизонтальной плоскости, что повышает эффективность размыва пород.

Шагающее ходовое оборудование состоит из гидроцилиндров подъема, перемещения, поворота, а также из двух лыж. База и сам гидромонитор во время шагания сохраняют горизонтальное положение.

Самоходные гидромониторы предназначены для работы в комплекте — один гидромонитор и один землесос.

Самоходные шагающие гидромониторы имеют большие габариты и массу, чем несамоходные, что является их существенным недостатком. Кроме того, самоходные гидромонигоры недостаточно мобильны из-за наличия жестких телескопических связей с напорным водоводом.

Поэтому самоходные гидромониторы пока еще не выпускаются промышленностью серийно.

На гидрошахтах, где используются высоконапорные струи (5—50 МПа), гидромониторы с ручным управлением не применяются, так как в соответствии с правилами безопасности их можно применять при давлении воды не более 3 МПа.

На гидрошахтах широко используются гидромониторы с дистанционным управлением следующих марок: ГМДЦ-ЗМ, 12ГД-2, ГМДЦ-4.

Гидромониторы ГМДЦ-ЗМ

Гидромониторы ГМДЦ-ЗМ (рис. 5.3) предназначены для гидроотбойки угля в очистных и подготовительных забоях при разработке пластов мощностью более 0,8 м с углом падения более 6°.

Устройство ГМДЦ-ЗМ

Основание гидромонитора представляет собой:

• салазки 10, на которых закреплена труба 17 напорного водовода диаметром 100 мм для подвода к стволу гидромонитора воды под давлением 12 М Па.
• На вертикальном участке 9 подводящей трубы установлена головка с крестовиной 15, которая дает возможность поворачиваться стволу 2 в горизонтальной плоскости.
• Поворотная головка имеет две полые цапфы 1, вокруг которых могут вращаться бобышки 14 и осуществлять поворот ствола 2 в вертикальной плоскости.
• К поворотным бобышкам 14 прикреплены два обводных канала 16 для подвода воды к стволу 2 гидромонитора.
• В стволе имеется гидравлический сотовый успокоитель 3, который продольными ребрами разделяет поток воды на несколько параллельных потоков меньшего сечения. Это способствует формированию компактной водяной струи. Насадка 5 крепится к конусной части 4 ствола 2 накидной гайкой б.
• Ствол гидромонитора с помощью гидродомкрата 13 и зубчатого сектора 8 может поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол 260°. Гидродомкратом 7 ствол 2 поворачивается вверх на 80° и вниз на 20°.
• Маслостанция для дистанционного управления состоит из насоса 12 с приводом от гидравлической турбины 22, масляного бака 19, фильтра 20 и контрольно-измерительной аппаратуры.
• Турбина приводится в действие напорной водой, которая подается по напорному рукаву 18 от гидромонитора. Рукава 21 (напорный и сливной) соединяют маслостанцию с пультом дистанционного управления 11, закрепленном на винтовой стойке в 8—10 м от забоя.
• Рукава 23 соединяют маслостанцию с гидродомкратами 13 и 7 поворота ствола гидромонитора.

Расход воды при работе гидромонитора составляет до 150 м3/ч. Масса гидромонитора 170 кг, габариты: длина 1650 мм, ширина 450 мм, высота 650 мм. Общая масса комплекта 366 кг. Набор насадок имеет диаметры 16,18, 20, 22 и 25 мм.

Гидромонитор 12ГД-2, 12ГП-5

Гидромонитор 12ГД-2 имеет большие по сравнению с гидромонитором ГМДЦ-ЗМ диаметры насадок (25, 28, 30 мм), больший расход воды — около 400 м3/ч — и соответственно большие габариты и общую массу комплекта (с оборудованием дистанционного управления) 500 кг.

Гидромонитор ГМДЦ-4 с повышенным рабочим давлением до 16 МПа и расходом воды 180 м3/ч предназначен для разрушения струей воды более крепких углей.

Самоходные гидромониторы 12ГП-2 и 12ГП-5 на гусеничном ходу рассчитаны на давление 12 МПа и расход воды до 400 м3/ч.

Система дистанционного управления гидромонитора 12ГП-2 позволяет осуществлять автоматическое качание ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях, дистанционное изменение углов, положения оси и скорости качания ствола.

Производительность гидромониторов для гидрошахт составляет от 30—60 т/ч для углей средней крепости, до 50—100 т/ч для некрепких углей.

Требования безопасности при работе на гидромониторах

К работам на гидромониторах допускаются лица, получившие соответствующую подготовку и удостоверение, выданное квалификационной комиссией.

При работе на гидромониторах необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

• проводить работы по гидроотбойке с разрешения горного мастера или другого лица технического надзора, имеющего на это право;
• при давлении воды свыше 3 МПа применять гидромониторы только с дистанционным управлением;
• на открытых горных работах не допускается установка гидромониторов с ручным управлением на расстоянии от забоя, составляющем менее 0,8 высоты размываемого уступа;
• устанавливать гидромонитор вдоль откосов и неукрепленных вертикальных стенок в пределах призмы обрушения породы;
• при подземных горных работах гидромониторщику следует находиться в надежно закрепленном безопасном месте и работать только при исправном оборудовании и хорошем освещении;
• не допускать одновременного двустороннего размыва заходки встречными струями двух гидромониторов, установленных в соседних печах;
• для исключения несчастных случаев, вызванных разрывами гидромониторов, запорной арматуры и трубопроводов, не допускать превышения давления, установленного инструкцией по эксплуатации;
• запрещается работать на гидромониторе с неисправным манометром или без него;
• при отсутствии воды в напорном трубопроводе необходимо плавно закрыть задвижку, выяснить причину отсутствия воды и после устранения неполадок или отказов получить разрешение на дальнейшее выполнение работ;
• ремонт и подготовку высоконапорного водовода к работе производить при закрытой задвижке;
• по окончании работы выключать все оборудование.

Видео работы гидравлического гидромонитора