Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Условие разрушения породы, приобретения ею свойства текучести при воздействии на нее градиента фильтрационного давления выражается следующим образом:
^ Пэ , „ч , ?о (7т — 7B)cosai ,р
+ ±--------------, (5.4)
где kpIi — градиент фильтрационного давления перпендикулярный /э; /э, /7Э; /э — площадь поперечного сечения, периметр и длина элемента текучей породы; а — нормальные напряжения, действующие на элемент в плоскости сдвига; <рх — угол внутреннего трения; сх и са — сцепление породы на срез и разрыв; ах — угол между градиентом давления и силой тяжести; &п — пористость породы
у _ Vn
П~Т7’
где 1/п и VT — соответственно объем пор и скелета в выделенном объеме породы. Знак перед последним слагаемым зависит от ах.
У земснаряда типа «Моллюск» резание и механическое разрушение породы осуществляются внутри породозаборного устройства или в плоскости его зева ножами без отваливающих поверх-
ностей. Образующаяся стружка (выдавленные ножами блоки породы) находится в потоке пульпы, воды и перегораживает поток по мере своего образования. По этой причине она нагружается как шибер гидравлическим перепадом давления.
Выдавленный ножом блок породы, стружки, можно рассматривать, как консольную балку, заделанную в опоре и нагруженную гидравлическим давлением (см. рис. 5.11).
Следовательно, для обламывания стружки необходимо следующее гидравлическое давление:
где /б — длина стружки, блока; b — ширина стружки; М — максимальный изгибающий момент, при котором происходит обламывание стружки;
ор — временное сопротивление; W — момент сопротивления поперечного сечения стружки
где б — толщина стружки. Следовательно
Количество породы, разрушенной в единицу времени, определяется скоростью подачи породозаборного устройства в массив. После разрушения породы в зависимости от конструкции породозаборного устройства, его эксплуатации, типа породы могут возникнуть четыре типа потока масс твердой фазы и воды.
Первый тип потока возникает в том случае, если объемная консистенция пульпы мала. Например, он может возникнуть во всасывающем устройстве морского земснаряда. В этом случае твердые частицы почти не взаимодействуют между собой, так как они находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга. При этом на каждую частицу в процессе разгона в основном действует гидродинамическая сила за счет разности скоростей между жидкой и твердой фазами.
Второй тип потока возникает в неполностью вдавленном в породу всасывающем наконечнике землесосного снаряда и представляет собой движение пульпы с большой консистенцией, при которой взвешенные частицы часто соударяются между собой. При этом в конце разгона скорости твердой и жидкой фаз не намного отличаются друг от друга.
Третий тип потока представляет собой движение текучей породы, сквозь которую фильтруется вода. Такой поток возни-
М
(5.5)
М = CTplF,
(5.6)
(5.8)
кает во всасывающем наконечнике землесосного снаряда, когда он вдавлен в породу, а также в случае полностью заваленного породой породозаборного устройства.
При этом частицы не взвешиваются, контактируют между собой и разгон породы происходит в основном за счет гидравлического перепада давления в начале и конце потока.
Четвертый тип потока возникает в гидромеханическом породозаборном устройстве и представляет собой поршневую структуру, в которой пробки, поршни породы, занимающие почти все живое сечение потока, чередуются с пробками воды. В процессе всего разгона скорости породы приблизительно равны скоростям пробок воды между ней. После разгона по мере движения по всасывающей трубе пробки из породы разрушаются и образуется обычная пульпа.
Для расчета параметров потока могут использоваться уравнения количества движения, баланса энергии, неразрывности, а также наперед заданная величина параметра (Зэ или условие его максимального значения
Если ут, Npl и расход твердой фазы QT не зависят от рпз, то это условие будет представлять собой следующее алгебраическое уравнение:
Для первого типа потока уравнение количества движения может быть написано для одной разгоняющей твердой частицы
где т4 — масса частицы; v — мгновенная скорость частицы; Pv — гидродинамическая сила, действующая на частицу; Pt — сила, действующая на частицу в результате градиента давления в потоке; t — время действия сил.
Частицы породы можно рассматривать, как массы, нагруженные градиентом давления, которые проходят различный путь от места отделения от целика до выходного сечения. Можно обеспечить такую форму канала породозаборного устройства, при которой на расчетном режиме градиент давления kp будет постоянным по длине потока.
Уравнение баланса энергии для этого потока в каком-либо заданном контрольном объеме имеет следующий вид (см. рис. 5.9):
где QBB — объемный расход воды из водоема; vlt у2 — соответственно, скорости воды на входе в контрольный объем породоза-
