автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология разработки предварительно разрыхленных грунтов одноковшовыми экскаваторами

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ГАЛИМУЛЛИН Валерий Ахметович

УДК 624.132.3.879.3

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО РАЗРЫХЛЕННЫХ ГРУНТОВ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.23.08. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

киев 1988

Работа выпоанена в Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Ю.И.Беляков

доктор технических наук, профессор С.Г.Васильев кандидат технических наук старший научный сотрудник Г.И.Линецкий

трест Киевинжстрой Киевского горисполкома

Защита диссертации состоится " 24 " декаду?_1988 г.

в /5_час на заседании специализированного Совета

К 068.05.12 "Технология и организация строительства" при Киевском инженерно-строительном институте по адресу: 252037 г.Киев-37, Воздухофлотский проспект, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского инженерно-строительного института

Автореферат разослан " /9 " ноя5рр_1988 г.

Ученый секретарь специализированного Ссзета канд.техн.наук, доцент Д.А.Шебек

АГ VI

^ ,41 Актуальность темы. В решениях ХХУ11 съезда КПСС поставлена

XI

задача ускоренного создания и внедрения прогрессивной технологии, системы машин и механизмов, обеспечивающих комплексную механизацию строительных работ и снижение сроков строительства, в том меле и земляных работ.

Наличие мерзлых или прочных грунтов, а также различного ида включений (скальных грунтов, дорожных покрытий, строительных онструкций и др.) резко снижает производительность одноковшовых кскаваторов, которые не могут разрабатывать данные грунты без редварительного рыхления. Для предварительного рыхления мерз-ах и прочных грунтов, а также включений, используется как ши-жий арсенал сменного рабочего оборудования на экскаваторах слин - и шар-молот, гидромолот), так и навесные рыхлители на >акторах и буровзрывной способ.

Однако, при выборе параметров рыхления помимо глубины про-рзания Ьлр (или толщины пропластка Ьпл ) недостаточно учи-ваются физико-механические свойства грунтов и типоразмеров экс-ватора, предназначенного для дальнейшей их выемки.

При этом результаты работ, выполненных в последние годы 1И0МГП, в том числе некоторых с участием автора, и опыт многих эоительных организаций показывают, что в условиях реконструкция' ¡дприятий и при небольших объемах работ для раработки различно-вида прочных грунтов и включений могут эффективно использовать-гидромолота, как сменное рабочее оборудование экскаватйра.

Более широкое применение гидромолотов сдерживается рядом горов, в том числе отсутствием научно-обоснованных qблacтeй эффективного применения при различных видах работ.

)

Целью диссертационной работы является повшение оффектив-ности применения одноковшовых экскаваторов при разработке мерзлых и прочных грунтов после предварительного их рыхления.

Основная идеи работы заключается в том, что выбор типоразмеров и параметров совместной работы машин для предварительного рыхления и одноковшовых экскаваторов для разработки разрыхленных грунтов следует осуществлять исходя из комплексной оценки технологического качества забоя.

Методы исследований; анализ и обобщение;■аналитический, экспериментальный, экономико-математическое моделирование с использованием ЭВМ; промышленная проверка полученных результатов.

Научная новизна работы;

- разработана методика комплексной оценки технологического качества забоя одноковшового экскаватора;

- установлены зависимости увязывающие техническую производительность экскаватора, а такяе параметры рыхления мерзлых и ■ прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей, буровзрш ного способа и гидроыолотов с уровнем технологического качества ■ забоя;

- с помощью экономико-математического моделирования технологии разработки мерзлых и прочных грунтов установлены области рационального применения различных комплектов машин. ' ,

Основными защищаемыми положениями являются:

- основные зависимости, определяющие'параметры.рыхления мерзлых и прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей буровзрывного способа и гидромолотов, обеспечивающих требуемое технологическое качество забоя для различных типоразмеров экскаваторов;

- методика расчета технологических параметров разработки мзрзднх к прочных грунтов с предварительным рыхлением;

- технико-экономическое обоснование рационального комплекта гяшл для,разработки мерзли и проездах грунтов.

Практическая ценность работы. Разработана инженерная методика и практические рекомендация!.по выбору типоразмера одноковшового экскаватора, рационального способа п параметров рыхления и последующей выемки мерзлых и прочных грунтов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на Республиканском производствшно-технкчеекоы семинаре "Сокращение ручного труда в строительстве" (г.Севастополь, 1982 г.), I Республиканской конференции по повышению надежности и долговечности машин и сооругениЛ (г.Киез, 1932 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Механизация д автоматизация земляных работ з строительстве" (г.Киез, 1986 г.), иучно-техническкх советах ЦК.К40!.;ТП Госстроя СССР, каучно-техничэс-шх конференциях Казанского инженерно-строительного института ' 1932 - 1983 г.г./ и Киевского иняенерно-строителъного института ' 1932 - 1966 г.г./.

Реализация работы. Результаты работы использованы в "Методи» еских рекомендациях по разборке и разрушению строительных кон-грукций при реконструкции промышленных предлрияиШ" /1С£С г./ "Организационно-технологических правилах производства земляк работ при реконструкции промышленных предприятий" /1984 г./, верждекных и изданных Минпрометроем УССР и получивших практи-ское применение в строительных организациях министерства,

з

а также в "Рекомендациях по установлению рационального качества забоя машин для земляных работ" /1984 г./ и в "Рекомендациях по разработке мерзлых грунтов бульдозерно-рыхлительными агрегатами и скреперами" /1985 г./. утвержденных и изданных Главбам-строем Минтрансстроя СССР и внедренных в строительных организациях главка.

Основные результаты работы внедрены при устройстве земляных сооружен.-^ в тресте "Строймеханизация" Главульяновскстроя Мишогстроя СССР.

Рекомендуемые параметры качества,предварительной подготовки забоя одноковшового экскаватора использованы в отраслевом стандарте ОСТ 24.072.11-80 "Забои одноковшовых экскаваторов. Показатели качества", разработанным НШтяжмашем ПО "Уралмаш" совместно с КИСИ. ( . ■

Внедрение результатов диссертационной работы позволило получить экономический эффект в сумме 147,4 тыс.рублей. При участии автора разработано и издано учебное пособие "Земляные и буровзрывные работы при реконструкции промышленных предприятий", которое используется при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломных проектов.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации освещены.в 18 печатных трудах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 79 наименований и приложений, изложена на 184 страницах машинописного текста, в том числе 35 рисунков и 24 таблицы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В соответствии с поставленной целью автором изучены результаты исследований, изложенные в трудах советских ученых академика 3.В.Ржевского, чл.-корр. АН УССР Ю.А.Ветрова, докторов технических наук, профессоров С.С.Атаева, В.И.Баловнева, Ю.И.Белякова, С.Г.Васильева, Н.Г.Домбровского, С.Е.Канторера, Н.Я.Репина, Г.В.Родионова, докторов технических наук И.П.Балбачан, А.К.Рейта, кандидатов технических наук Е.Д.Баладинского, А.Г.Емельянова, Ю.Ю.Каммерера, В.М.Матушенко, Г.И.Липецкого, Ю.Б.Панкевича, А.А.Пешкова, А.В.Резуника, Ю.П.Садакова, Н.Н.Сохи, В.К.Черненко, М.С.Чеченкова и др., а также ряда зарубежных авторов ( С.Новак, Д.Ридер, Л.Войт, А.Кальтенеггер и др.).

Анализ выполненных исследований и проектных работ показал, что вопросы технологии разработки предварительно разрыхленных мерзлых и прочных грунтов наиболее полно решены применительно к карьерным одноковшовым экскаваторам. Для строительных одноковшовых экскаваторов, имеющих значительно меньшие параметры и усилия копания, вопросы выбора рациональной технологии и параметров предварительной подготовки мерзлых и прочных грунтов недостаточ-ю изучены. Сюда относятся, в первую очередь, установление влия-шя степени предварительного разрыхления мерзлых и прочных грун-'ов на технологические параметры их разработки строительными од- ■ юковшовыми экскаваторами; обоснование технологических параметров >аботы одноковшового экскаватора с гидромолотом при рыхлении мерз-ьпс и прочных грунтов, различного вида включений, отдельных раз-овидностей строительных конструкций; обоснование технологичес-их параметров рыхления мерзлых и прочных грунтов с целью полу-

чеипл гребуексго технологического кетестпе, забоя? определение обхаси: еффекскшсге применения тракторных ршошясясй, буровзрывного способе к гкдроколотов к формирование рациональных комплектов швш для рыхленкя керзлих к прочных рруна-ОЕ е pas-хшташи фзаккочгехекичевкшш сБоЬогваиа.

В связи с ©мш длс доставеешш поставленной цои: определены . следукцке основою задачи исследований? выпьлеже оскопншс факторов, векшцрг на прока водит ельность вкскав&тора прк разработке разрихшзшх керзлых к прочных грунтов? обоснование основных параметров ршгенкл мерзлых к прочных грунтов с использование?,; тракторгшх рхшетелеЕ к буровзрывного способа, обеспечнвшцих требуемое технологическое качество габсс? разработка ркржаль-ноВ технологии к устакоьЕенке области еффекидаюго приьезнешш стрэктелыагх екскаваторов, оборудование гидрогаяотом? выбор ра-цконельного коиплеита шпкк дле разработки нерзлих к прочных груктоЕ не. осиоьб испсльзосашп euoKOíciKO-iisseií&ffHqecKorc ¡коде-ЛЕровснкк.

Е ходе еЕсперйиеагеелькых исслсдовшкй необходимо было оценки» технологическое качество s£.6oe к его слияние на производительность одногхшогкх екск&ваторов, с fajóse получить исходные деяние дее pssi>a6owa; ргщонсаышх сзхи рэслсккя керзлых к прочая; rpyincE с пепсдьеоЕЖшг граверных рпхлЕтчис!», бурезг-рцЕкого способе а гэдздзшигое, с такке для построений ekomcic:-го-цатклнгкческсй иоделк шборс. роцконилького когашегае. i-'jielih.

. Б припяюЕ ЕйеР грушшрзше груатог. по трудности разработки одооеоесопсв: экскаватора-ш (I - Л группы), в основу которой была полоеонс. Ел&есифкк&ара: грунтов проф. Н.Г.Док5ровского пс велкчякс удельного сопрот::вл'еш: коп акт: отсутствуют

количественные критерии определения группы грунта при промерзании и, что не мэнез зааио, при зго разрнхденяи.

Использование здаиого критерия при определенна группы грунта в не:1ерз50ы состоянии,а яаажэ прт разной е<?эпска лро-мерзайяя и разрыхления, позволят более обоснованно забирать рациональную технологи® я комплекты маши для разработки аерзлых к прочных грунтов.

С отой целью прздаозееяа методика оценки технологического качества оабоя и зкбора рацжшояьной- тэхнодоига я тагдплэкта камин дал разработай мерзлых п прочных ■ грунтов - по рзз.ульгз-Кй! опрэдз1шня эдизчша, комплексных и обобщающих покозаталзй (ряс. I).

На ряс. I ср:!нлты слодуулрз обозначения: - пло'лчостъ грунт,т., т/;.!3; С - по;еаззтзл:> удапглка ДорЕЗШ; - сикро-■газлегшз одноосному с-тдтио, Жя; W - ».тствость vpyiiTS.,%*

Лор ~ сроднеБззслонкыл рапмзр у.ус:гл, см} Цр - гссэетлщснт

о

р&зрэтггки? грунта з рэззале? ¿i - доггустжкЛ с.чзпзр ::ус::л,м;

,0fí - «-.уход иягабаргкных пуе:;о/3, s доялх згрнж?»?' я - продоллпггалъиость зопашя ~л rjnuia работа охс:£азатора,с; Кн -

капояионпя грунта э :созшз эясзавагора; ЦрК -циоит разрнхлен-ля грунта з хозяз эхс::азз.тора| Н^ Д3 - sucosa зиржа забоя, 115 oi,W3 - угол позорота экезаза-зора на разгрузку, градус,

&изако-азхзжгазсялз сэойогза отшодшпиись по соаядартаки дзтодпкаи. Тзхнояогнчзскиз параметры работа эхсхазатора - по 1ззсс5ным спэгтильнкм аэтодияпм.

Опродолснде помплзкеного яоназагзяя Хс з производстзаи-;ых условиях предс-тазлязт собою довольгк^здоануэ задачу, Позгоцу елшяша /(р с достаточной для производственных задач тошосг.ъго

7

(ошибка 10 - 15%) определялась косвенным путем, а именно - по конструктивно-технологическим параметрам работы экскаватора:

где N - расходуемая мощность двигателя экскаватора, кВт;

2 - коэффициент, определяющий часть мощности, расходуемой собственно на копание грунта; £ - вместимость ковша экскаватора, м3.

При работе экскаваторов со сменным рабочим оборудованием (гидромолот, зуб - рыхлитель, захватно-клещевой рабочий орган и т.п.) предлагается использовать величину удельной энергоемкости разработки грунта вр , которая по физическому смыслу близка к величине Kf и может быть определена из выражения / I / с учетом величины Кр .

Экспериментальные исследования проводились в I980-1986 г.г. на мерзлых и прочных грунтах при разработке их строительными одноковшовыми экскаваторами после предварительного разрыхления с использованием тракторных навесных рыхлителей, буровзрывного способа и сменным рабочим оборудованием экскаватора - гидромолотом. Оценивалось влияние технологического качества забоя на показатели работы одноковшовых экскаваторов: при разработке мерзлых грунтов 30-33226, ЭО-4321А,Э0-4121А, Э0-5122 (г.г.Ульяновск, Москва, Киев), при разработке полускальных и скальных грунтов Э0-4121А, Э0-4321А, HD -1500 ("Като".Япония), ЭО-5122 (г.Ко-ммунарск Ворошиловградской области, г.Туапсе Краснодарского края, трасса БАМа), на карьерах строительных материалов Э0-6122А (Улья-

новская и Житомирская области). Для сопоставления технологии paÖOiH строительных и карьерных экскаваторов приводились также исследования при разработке полускальных и скальных взорванных грунтов экскаваторами - мэхлопатаыи с вместиаостью ковша Е = 5 и Е = 8 а3.

Уровень технологического качества забоя помгао значений плотности jf , числа ударов С , -влажности W , сопротивления одноосному сжатию (з'м , оценивался величинами коэффициента разрыхления грунта в сазвале Кр и в ковше КрХ , срэдневзвешен-

I ?

нш размером куска • ас? , допуспешм размерен куска , выходом

негабаритных кусков ß . Оценка степени предварительного рыхления грунтов ( d'cp , Й , Рл ) осуществлялась путем фотоплано-rpai^i и линейным глзтодом измерения кусковатости разрыхленного грунта.

Оценка трудности экскавации разрыхленных грунтов на ряде экскаваторов проводилась с фиксацией 'усилий, затрачиваемых па разработку грунта, на сещллогрпфжскую ленту или с яоыощ^ю са:.;о-пишущих приборов. При работе на, полускальных и скальных ззерзан-ных грунтах экскаваторов с ь = S а3 оценка качества подготовки забоя проводилась с помощь» специального прибора яГС-бМ, фиксирующего уровень загрузки приводов подъема и напора.

В основу группировки грунтов, прздлоденкой по результатам зкепарзменталышх исследований и даиаш проф. Ю.й.Белякова положена нзлишша Kf , но-1орая для I - У1 групп изменяется в пределах- 0,02 - 0,7 Ж1а. Для определения группы грунта по величине при его проыерзаняи необходимо учитывать влажность \V и глубину промерзания грунта Ьпр .

ю

Для оценки изменения группы грунта в зависимости от качества рыхления необходимо кспользобёть величину относительной нус-коватости (представляющей собой отношение оср/Вк , где Вх ширина ковза, м) и коэффициента разрыхлегкя грунта в развале Кр . (табл. I).

Таблица I

Изменение группа грунта в з£епсякости от степени рыхления грунта

Группа грунта Е ПЛОТ- Значения бэличемы Кр штк кускосатости относительной Груша грунта поело

НОИ СОСТОЯНИЙ рыхл ежи

И! 1,2 - 1,35 1,05 - 1,2 1,35 - 1,5 1,1 - I,35 1,2 - 1,35 I П

1У 1,2 - 1,3 1,05 - 1,2 1,02 - 1,05 1,3 - 1,5 1Д - 1,3 1,05 - 1,1 1,2 - 1,3 1,1 - 1,2 I П Ш

у. 15 2 — 1,3 1,1 - 1,2 1,02 - 1,1 1,3 - 1,4 1,2 - 1,3 1,05 - 1.2 1,4 - 1,5 1,3 - 1,4 1,1 - 1,2 I ш 1У

У1 1,2 - 1,3 ],1 - 1,2 1,02 - 1,1 1,3 - 1,4 1,2 -- 1,3 1,05- 1,2 Ы - 1,5 1 .. "Г А 1,1 - 1,3 ш 1У

"5 *

При экскавации разрыхленных грунтов оценивалось продолжительность цикла работы экскаватора t^ и его составляющих, коэффициенты наполнения ковша Кн и разрыхления грунта в ковше экскаватора Кр-к в забоях различного уровня технологического качества. На основании полученных результатов установлена эмпирическая зависимость относительной продолжительности цчкла tii от величины Kf для экскаваторов с различной вместимостью ковша, представляющая собой отношение

,/ <000 to)

"и " 6-afc '

где d и S - коэффициенты учитывающие вместимость ковша экскаватора. Для экскаваторов с ковшом вместимостью < 1,0 м3, 1,0 м3 - 2,5 м3 и > 2,5 мэ, значения й равны, соответственно 7,88; 8,01; 7,1, а значения Ь - 9,04; 9,9; 10,51.

Уровень технологического качества забоя предлагается оценивать по величине коэффициента технологического качества забоя Кг , определяемого как отношение

1/ _ <00- Ки (3)

t\Z ~ и 1

щ

По результатам экспериментальных данных установлено, что при Кн = 0,75 ... 0,5 обеспечивается номинальное качество, а при Кг ^0,35 качество забоя является предельным. Оптимальное качество забоя определяется минимальной величиной приведенных затрат.

Резкое снижение величины Кз при предельном качестве забоя объясняется тем, что значительная часть рабочего времени расходуется на внецикловые операции, к которым в основном относятся подборка и погрузка (откладывание) негабаритных кусков. На осно-

вании проведенных экспериментальных исследований предложена зависимость, учитывающая влияние выхода негабаритных кусков Рн на техническую производительность экскаватора Цгех :

тт - ЗБООЬКи

^ УнсрО-Ри)^

где Ун.ср - средний объем негабаритного куска, м3; "Ь).я - продолжительность погрузки (откладывания) одного негабаритного куска, составляющая (1,5 - 2,5 ) "Ь} , с

Результаты исследований использованы при определении рациональной технологии разработки мерзлых и прочных грунтов. В зависимости от величины Ьпр и вместимости ковша экскаватора мерзлый грунт может разрабатываться как с предварительным рыхлением, так и непосредственно из массива. Для предварительного рыхления грунта предлагается шире использовать тракторные рыхлители статического действия, буровзрывной способ и одноковшовые экскаваторы с гидромолотом. Параметры рыхления должны определяться из условия обеспечения номинального уровня качества забоя, обеспечивающего номинальную производительность принятого типоразмера экскаватора.

При разработке мерзлых грунтов по схеме "Рыхление - выемка-грзнспортированиэ" при послойном рыхлении особенно эффективны факторные навесные ры/уители. При этом выявлена потребная мощ-юсть трактора для рыхления грунтов различных групп в зависимости от глубины их промерзания Ипр (табл. '¿).

Таблица 2

Потребная мощность трактора H • кВт, для рыхления грунтов с различной глубиной промерзаник

......! Группа i грунта j ! ......... ! ! Расчетная ! величина !■ Ша i Значения К при Ьпр , к

0,5 j 1,0 | 1,5 ! 2,0

I 0,12 54 83 125 160

П 0,20 61 97 133 168

Ш 0,28 74 ПС 145 181

1У 0,38 95 132 167 203

У 0,50 142 177 213 249

л 0,70 193 234 234 306

По потребной мощности fï выбирается ближа&пиЁ из существующего ряда бульдезерно-рыхлктельный агрегат и определяется рабочая скорости перемещения трактора. Техническая производительность рыхлителя может быть определена из выражения

л" - 0-75 Ър'ЬГ-ЦР Пт<к~ Kî-n

где En - полезная ширина захвата грунта рыхлителе?;, щ пр -элективная глубина рыхления, к; Vp - рабочая скорость двнжения базового трактора, и/ч; Кг, - коэффициент характера проходов .(при параллельных проходах Kî « I, при перекрестны/, - Кг. = '¿'ц П - число проходоЕ по одчому следу. Для обеспечения необходимого качества рыхления грунта расстояние мевду параллельными прохода'©: С< (равное величине Fin ) следует прижаялъ не более

Ï4

С1-ЛэН,3 5я 5 м (7)

где Ь)\ - ширина наконечника рыхлителя,- м; - допустимый размер куска для экскаватора, н.

При этом глубина эффективного рыхления составит

Ьр*0,аЬэ - 0,5 Ь , А (5)

где - На - заглубление зуба рыхлителя, м; оС - угол расширения прорези (обычно 45 - 60°}.

При использовании параллельно-перекрестной технологии рыхления расстояние, м-гяду перекрестными проходам следует прижать

л - л ) ^ ! '

Сг з ( 1,2 - 1,5 } С; . 3, этом случае Л? = ЛЗ

При разработка мерзлых ( Игр > 1,0 м) и прочных грунтов по схеме "Рыхление - выемка - транспортирование" при рыхлении на проектную »луЗацу наиболее часто зффвятизен буроззрыгноЗ способ. Установлена взаимосвязь маяду показатели.« степени рыхления мерзлых грунтов чер и удзльны?л расходом ЬЬ з зидз

К (43.3-24,2а) , о« (?)

где Л - коэффициент, учитывающий влажность грунта (равен соответственно 0,3; 1,0; 1,2; 1,5 при значениях влалкости 20; 20 - 30; 30 - 45 и > '15%).

При принятом дкзкегре зпуров (екзатш) параметры располозз-'ля заряд,оз .55 определяется по формуле

(ю)

де - диаметр заряда (шпура) м; - плотность взрыв-

чатого вещества (650 кг/м3); Еь - длина заряда; Ез - 0,2 Ьшм.

При разработке мерзлых и прочных грунтов по схемам "Рыхление - выемка - транспортирование" при послойном рыхлении небольших объемов, а тайже при схемах "Рыхление - выемка - вторичное дробление - транспортирование" и "Дробление и выемка - транспорт тирование" более эффективны экскаваторы с гидромолотами.

Экспериментальные исследования ЦНИШМГП (руководитель работ к.т.н. К.Д.Баладинский) при участии автора проводились на экскаваторах с гидромолотами СП-70, СП-71, СП-62, а также Roxou - 700 и 'Roxort - 1000 (Финляндия). Исследованы, в основном, две схемы отделения куска от массива: вертикальная и "с подбоем". Вертикальная схема рекомендуется при работе гидромолотов типа " RoxoN ", а схема "с подбоем" и вертикальная при работе гидромолотов СП-71, СП-62.

При рыхлении мерзлых грунтов техническая производительность экскаватора с гидромолотом, из условия обеспечения требуемого качества рыхления, может быть определена из выражения

ТТ^ех = 3600-0.4-el hp, , # (И)

tiv

где hp - глубина рыхления, м; tu - продолжительность цикла работы экскаватора, оборудованного гидромолотом, с.

Установлено, что при объемах мерзлого грунта (или других включений) менее 10 ... 15% эффективно применение экскаватора с гидромолотом в качестве сменного рабочего оборудования. В этом случае техническая производительность определится:

Y\ib* ni«

i6

где V - объем работ, м3; Пте* , Ц-гсх - техническая производительность экскаватора, соответственно, оборудованного ковшом и гидромолотом, м3/ч; ¿1»-« - суммарное время, затраченное на замену рабочего органа, ч.

Экскаватор, оборудованный гидромолотом, является эффективным средством повышения качества забоя, особенно при наличии негабаритов, оставшихся после предварительного рыхления взрывом или тракторными рыхлителями. В этом случае техническая производительность экскаватора представляет собой отношение: Пг 5600 • Ун.ср

н™- Тц

?де Тц - продолжительность цикла дробления негабарита, с

Тц= П ("Ьзт + -Ь)С.) + ^ер

чде 'Ьт - продолжительность определения куска, с; ^ус - продол-сительность установки гидромолота в новую точку, с; Ьер - продолжительность переезда с одной стоянки на другую, с; П - коли-гество кусков на которые необходимо разрушить негабарит. Ун.ср

П =

а-^з

А - коэффициент, учитывающий соотношение,сторон куска и равный

Предложены схемы разборки дорожных покрытий (бетонных полов) использованием гидромолотов, при реконструкции промышленных редприятий. В заэисимости от точности и толщины покрытия опреде-яется глубина внедрения рабочего органа. Шаг и порядок переме-зния гидромолота в забое выбирается из условия обеспечения

HocQdiíye- Даше —j,—

7

O^siCAaise OSi^'Koi rasca?

— 3-----

О^аййв rft-jïu

buso? ¡алмлшоа

„ Здсм^айО!1- a/c3;.;ocîQ,< '

----- «грозили» ПНИО„:ОГЙИ ■/_

j ?аа?аг.оязд гитаа_

Гш. 2 Алгоритм выбора рационального комплекта кашлл

доя разработка кэрзлнх и прочных грунтов.

требуемого качества рыхления.

В зависимости от условий стесненности (ограничение с одной или нескольких сторон) и производства работ гидрсколот более целесообразно использовать б комплекте с другига иааквекк.

В результате проведенных исследований при строительстве. к реконструкции объектов разработана методика, позголявцая е гаи;-зимости от прочностных свойств грунта, объемов и сроков производства работ Еыбрать тилоразкср зксхгасатсра и наиболее рьдаенальный гпособ предварительного рихлеккп грунта. На етой методике ссиоЕека игококико-матеиаткческас кодель выбора рационального кошгаекта каши для разработки церзлвх и прочных грунтов, реалкасеянкая на ШМ "ЕС-1022'! CP¡ic. 2 ),

В модель вгедекы полненные актором корредяцчошше загжеииостк, также коэффициенты и отношения, характеризующие особешсстк раз-аботки мерзлых и прочных грунтов: требования к необходимому качеет-у предварительного рыхления грунта, условия экскавации разрыхлен-ого грунта, схемы и технологические параметры рыхления керглнх рунтов и др.

Использование модели позволяет определить технико-екенош*-гские показатели, как для комплекта "Зкскагатор - автотранспорт", ж и для комплекта кашин, используемого при предварительной рых-;ник грунта. В зависимости от критерия оценки (продолжительность толаения работ, трудоемкость или пригеденные затрата на I и3) гбирается рациональный комплект кашш для разработки игрзлих и прочных rpyKTOE.

Так, например, в условиях городского строительства при разра-тке мерзлых груктоп гвдромолот и тракторные рыхлители более

эффективны при глубине промерзания до I м. При большей глубине промерзания следует использовать буровзрывной способ, в том числе и под локализатором.

При дроблении негабаритов объемом до I,6 м3 ( ¿сю = 120 . . . 190 МПа) гидромолоты более эффективны метода шпуровых зарядов.

Предложенные новые технологические схемы производства работ и выявленные области рационального применения различных способов рыхления грунтов послужили основой инженерной методики выбора рациональной технологии разработки мерзлых и прочных грунтов.

Методика предусматривает комплексный учет различных факторов, характеризующих физико-механические свойства грунта, качество предварительной подготовки забоя, процесс экскавации разрыхленного грунта, а также различных способов предварительного рыхления грунта.

Выбор параметров экскаватора производится по величине удельного сопротивления копанию Кр , характеризующего группу грунта. Параметры рыхления определяются с учетом физико-механи-, ческих свойств грунта, глубины промерзания, требуемого качества рыхления для данной вместимости ковша экскаватора £ .

Окончательный выбор рационального комплекта производится по одному или совокупности ранее указанных критериев.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЩОЖЬИИЯ

I. Выбор рационального комплекта машин для разработки мерзлых и. прочных грунтов следует осуществлять по методике, учитывающей, помимо общепринятых показателей (плотность, влажность,

число и др.;, удельное сопротивление копанию и качество предварительной подготовки забоя (допустимый и средневзвешенный размеры куска ^ и сЦ> , выход негабаритных кусков Ри и др.). Разработана методика и величины К? в производственных условиях с учетом конструктивно-технологических параметров работы одноковшовых экскаваторов, а также зависимости для определения относительной продолжительности цикла {4 и коэффициента технологического качества забоя Кл .

2. Предложена группировка грунтов по трудности разработки их одноковшовыми строите-'. 1 экскаваторами, оцениваемой величиной К? (в диапазоне 0,02 ... 0,7 МПа), дополняющая существующие группировки грунтов, в части учета параметров мерзлых грунтов (влажность, глубина промерзания Ьпр ) и степени предварительного разрыхления (величина ¿ер и Кр ).

3. Выполненные в производственных условиях экспериментальные исследования технологических параметров работы экскаватора позволили количественно оценить уровень технологического качества забоя по величине Кг и сформулировать требования к степени предварительного рыхления грунтов (по величине с!ср и Рн ), обеспечивающие номинальное качество забоя ( Кг = 0,8 ... 0,5 ) и установить границы предельного качества забоя ( Кг 0,3). Предложена зависимость производительности экскаватора, учитывающая влияние количества и времени погрузки (откладывания) негабаритных кусков.

4. По результатам экспериментальных исследований работы гидромолотов СП-71, СП-62, Лош - 700 и ИшоМ - 1000 установлены зависимости производительности рыхления мерзлых грунтов (покрытий, фундаментов и т.д.) и дробления негабаритных кусков при условии

обеспечения требуемой степени дробления в зависимости от глубины рыхления и крупности кусков.

5. Установлены зависимости ^изводительмоста тракторных рыхлителей к комплекта каши при буровзрывной способе рыхления из условия обеспечения требуемого качества предварительного рыхления грунтов. Бее полученные зависимости производительности, в том числе и экскаватора, послукилп основой экономико-математической модели длл определения области эффективного применения различных комплектов маши при разработке мерзлых и прочных грунтов.

6. Разработана инженерная методика определения рационального комплекта машин на основе'оценки единичных и комплексных показа-" ■гелей технологического качество. забоя и условия обеспечения номинального качества забоя, а танке определены области применения различных технологических схем ("Рыхление - тшха - транспортирование" , "рыхление - выемка - вторичное дробление - транспортирование" и др.),

7. Результаты исследований использованы строительны?,к организация.»« трастами "Бамстроймеханнзацпя" Глаьбамстроя и "Строй-шханкзащш" Главульлковскстроя, а также при разработке отраслевого стандарта ОСТ 24.072.11-80 "Забои одноковшовых экскаваторов. Показатели качества" (Минтяжмаа СССР).

Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 147,4 тыс.руб. в год.

Результаты исследований используются в учебном процессе

ШСй.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. К.И.Беляков, Б.Л.Озчаргнко, Б.А.Галицуляин О максимальной кускосатости грунтов прир работе строительных ¡экскаваторов. -Горн.,строит, и дор. машины: Респ.межвед.научн.-техн.сб. ,Киев, 1961, вып. 31, с. 10-15.

2. Ю. 14.Беляков, В.А.Гэлкмуллин Прогнозирование технологических параметров использования тракторных рыхлителей.-Изв.вузоз. Горный журнал, 1982, № П. с. 15-19.

3. Ю.И.Веляксв, В.А.Галимуллин О рациональных схемах разработки мерзлых и прочных грунтов тракторными рыхлители® - Тезисы докладов Казанского ИСИ, г.Казань, 1982, с. 24.

4. Ю.11,Беляков, В.А.Галимуллин, Е.А.Овчаренко К определению рациональной технологии разработки мерзлых грунтов - Изв. вузов "Строительство и архитектура", 1382, 3, с. 68-92.

5. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин Влияние качества подготовки забоев на надежность и срок службы одноковшовых экскаваторов -Гезисы докладов 1-ой Ргсп.конф. по повышению надежности и долговечности машин и сооружений, ч.П, Киев, 1982, с. 78.

6. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 применении тракторных рыхлителей на мерзлых грунтах - Горн..строит, и дор.машины: Респ. лежвед.научн.-техн.сб., Киев, 1982, вып. 34, с. 40-46.

7. В.К.Богуславский, В.Г.Моисеенко, В.А.Галимуллин и др.

> показателях качества подготовки забоев при работе одноковшоеых гкскаваторов на взорванных породах - Горн.,строит, и дор.машины: 'есп.межвед.науч.-техн.сб., Киев, 1982, вып. 33, с.13-17.

8..Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 комплексном показателе ячества подготовки экскаваторных забоев - Горн.,строит, и-дор. шины: Респ.мехсвед.науч.-техн.сб., Киев, 1982, вып.33, с.17-23.

9. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин, В.А.Овчаренко, Л.С.Чебанов Земляные к буровзрывные работы при реконструкции предприятий (учебное пособие) - КИСИ, Киев, 1983, 93 с.

10. Ю.И.Беляков, Н.С.Канюка, А.В.Резуник, В.А.Галимуллин и др Методические рекомендации по разборке и разрушению строительных конструкций при реконструкции промышленных предприятий - Мин-промстрой УССР, Киев, 1983, 68 с.

11. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 разработке мерзлых и прочных грунтов в стесненных условиях - Тезисы докладов Казанского ИСИ, г.Казань, 1983, с. 25-26.

12. Ю.И.Беляков, Ф.Н.Акимов, В.А.Галимуллин и др. Рекомендации по установлению рационального качества забоя машин для земляных работ - СКТБ Главбамстроя Минтрансстрой СССР, М., 1Э84, 57 с,

13. Ю.И.Беляков,. В.А.Галимуллин, В.А.Овчаренко, Л.С.Чебанов С группировке грунтов по трудности выемки строительными экскаваторами - Изв.вузов "Строительство и архитектура", 1984,№:3,с.89-92,

14. Д.И.Анисимов, Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин,Л.С.Чебанов Оценка качества забоя экскавационных машин - Транспортное строительство, 1984, № 6, с.6 - 7.

15. Е.Д,Баладинский, В.А.Галимуллин 0 технологических схемах применения гидромолотов - Горн..строит, и дор.машины: Респ. межвед.науч.-техн.сб.,Киев,1984, вып.37,с. 73-78.

16. Ю.И.Беляков, А.П.Снежко, А.В.Резуник, В.А.Галимуллин и др. Организационно-технологические правила производства земляных работ при реконструкции промышленных предприятий. Часть Ш. Типовые технологические схемы производства работ - Минпромстрой УССР, Киев, 1984, 79 с.

17. Ю.И.Беляков,' Г.М'.Батура,' В.А.Галимуллин, Н.Н.Соха и др. Рекомендации по разработке мерзлых грунтов бульдозерно-рыхлитель-кыми агрегатами и скреперами - СКТБ Главбамстроя Минтрансстрой ХСР, М., 1985, 76 с.

18. Ю.И.Беляков, А.П.Снежко, В.А.Галимуллин и др. Организа-дионно-технологические правила прокладки подземных трубопроводов >ткрытым способом в стесненных условиях строительства и реконст-уукщк промышленных предприятий - Минпромстрой УССР, Киев, 1986, 27 с.

БФ 19269. Подписано в печать 14.11.88 Формат 60х841/16. Бумага типографская F'I, Офсетная печать. Усл.печ.л. 1,5.

Уч.-изд.лЛ. Тираж 100 экз. Эак. 1709._

Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР, 252180, Киев-180, Краснозвездный пр., 51. Типография НЙИСП Госстроя УССР, 252180, Киев-180, ул.И.Клименко, 5/2.