Metodi di sviluppo del suolo

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Nel corso delle operazioni di costruzione e estrazione mineraria, lo scavo viene tradizionalmente effettuato in tre modi: taglio, fratturazione idromeccanica e sabbiatura.

L'ingegnere fa una scelta a favore di un metodo particolare in base alla quantità di lavoro da svolgere, alla natura del terreno, ai mezzi tecnici di sviluppo disponibili, ecc.

Se un piccolo escavatore può facilmente affrontare lo scavo di una fossa di fondazione per la costruzione di una casa di campagna, durante l'estrazione è necessario utilizzare un'intera gamma di macchine e meccanismi. Inoltre, la maggior parte di questi mezzi di produzione non sarà direttamente coinvolta nello sviluppo del suolo. Il loro scopo è servire il processo di produzione e garantire la continuità delle operazioni.

Caratteristiche dei suoli

Il suolo è lo strato superiore della crosta terrestre formato da rocce alterate. A seconda della densità e dell'origine, i suoli possono essere classificati in:

• Roccioso (tale terreno è resistente all'umidità, la resistenza alla trazione è superiore a 5MPa). Questa categoria comprende granito, calcare, arenaria.
• Semi-roccioso (resistenza alla trazione fino a 5 MPa). Ad esempio: argilla, gesso, marna.
• Clastica grossolana - frammenti non cementati di rocce semi-rocciose e dure.
• Sandy (sono particelle di roccia disperse (fino a 2 millimetri di diametro).
• Argilla (particelle di roccia fini (0,005 millimetri di diametro)).

Lo sviluppo manuale del terreno nelle trincee è un processo piuttosto laborioso. In linea di principio, non può essere eseguito durante l'estrazione di rocce.

La composizione del suolo comprende parti solide, acqua e vari gas (accumulati nei pori). L'umidità del suolo è un valore che caratterizza il rapporto tra la massa del liquido e la massa dei solidi per unità di volume. Può variare in un ampio intervallo e può assumere un valore da uno (sabbia) a duecento percento (limo sul fondo dei serbatoi).

Il terreno nel processo di sviluppo aumenta di volume. Ciò è dovuto alla formazione di pori e cavità. L'entità della variazione di volume è caratterizzata dal coefficiente di allentamento (il rapporto tra il volume occupato dal suolo prima del lavoro e il volume che il suolo occupa dopo lo sviluppo). Nel tempo, la densità del terreno allentato diminuisce (compattazione naturale). È anche possibile eseguire la compattazione forzata del terreno utilizzando macchine edili pesanti. La densità di tale terreno si avvicina all'originale, anche se leggermente inferiore. Questa differenza può essere trascurata, soprattutto perchénel tempo, scomparirà e il terreno stesso ripristinerà completamente le sue proprietà (invecchia).

Le proprietà meccaniche dei terreni (principalmente resistenza e capacità di deformarsi) dipendono dalla composizione e dalla natura del legame tra le particelle. Durante lo sviluppo, le connessioni vengono distrutte, durante la compattazione vengono ripristinate.

Sviluppo del taglio

Le macchine per trasporto terra e movimento terra sono utilizzate per sviluppare il terreno in questo modo.

Durante il funzionamento, l'utensile da taglio subisce carichi meccanici e di attrito molto significativi. In tali condizioni, l'argano strutturale convenzionale non durerà a lungo. Pertanto, il tagliente del corpo di lavoro è rinforzato con elementi in cermet o acciai speciali. Le piastre composite in ceramica-metallo sono le più efficienti in funzione. Ma il loro costo è piuttosto alto. Pertanto, molto spesso i secchi sono rinforzati con elettrodi brasati realizzati con leghe resistenti all'usura. Tra le altre cose, una tale benna ha l'effetto di autoaffilarsi durante il funzionamento a causa dell'usura più accelerata della normale parte in acciaio della benna.

Queste macchine tagliano un certo strato di terreno. La massa tagliata viene trasportata da uno speciale trasportatore a una discarica o viene immediatamente versata in un autocarro con cassone rib altabile per il trasporto in una cava o in altri cantieri. Lo scavo con un escavatore rientra in questa categoria.

Tipi di escavatori

A seconda del design e dei parametri della benna, gli escavatori sono suddivisi nei seguenti tipi:

• secchio singolo;
• rotativo e a catena (secchio multiplo);
• fresatura.

Il più comune è il tipo di escavatore a benna singola. Questo tipo di macchina è versatile e ha un'ottima manovrabilità. Il volume utile ottimale della benna va da 0,15 a 2 metri cubi. Lo scavo con un escavatore (benna singola) con una benna più massiccia e capiente non è economicamente fattibile, poiché le parti idrauliche e meccaniche dell'attrezzatura spesso si guastano a causa di carichi pesanti.

Inoltre, a seconda del meccanismo di azionamento, le macchine movimento terra sono suddivise in caterpillar e automobile. Esistono anche i cosiddetti escavatori ambulanti, nonché escavatori pneumatici su ruote. Tuttavia, in pratica, tali macchine sono estremamente rare, se mai catturate negli occhi. Anche i costruttori esperti, e anche allora non tutti possono vantarsi di aver mai lavorato nella stessa struttura con questo tipo di macchina.

Operazione escavatore a pala

Questo tipo di escavatore può scavare il terreno sia lateralmente che direttamente. Nel primo caso, l'escavatore esegue il lavoro lungo l'asse di movimento. Allo stesso tempo, il terreno cade sul retro di un camion che sale dall' altra parte.

Nel secondo caso, il lavoro viene eseguito davanti all'escavatore e i veicoli per il carico vengono alimentati da dietro.

Se devi realizzare uno scavo significativo a grande profondità, non c'è alternativa allo scavo meccanizzato. Tutto il lavoro viene svolto attraverso lo sviluppo di diversifasi (livelli). Il livello non supera le capacità tecnologiche di un particolare modello di escavatore in termini di profondità di scavo.

Operazione secchio-secchio

Questo tipo di macchina è un ottimo esempio di meccanismo ad azione continua. Pertanto, ovviamente, le prestazioni di un tale escavatore sono di un ordine di grandezza superiori alle prestazioni delle macchine convenzionali a benna singola. Ma va detto che tali apparecchiature vengono utilizzate solo nella costruzione di strutture su larga scala. Questo tipo di attrezzatura è assolutamente inadatta allo scavo in una piccola trincea: manutenzione molto costosa, consumo di carburante molto elevato.

Le benne da lavoro possono essere fissate sulla catena o sul rotore. Da qui il nome degli escavatori: catena e rotativo.

Questo tipo di escavatore può essere utilizzato nello sviluppo del terreno del gruppo 2. Sebbene in pratica ci siano casi in cui tali macchine hanno affrontato facilmente terreni di 1 … 3 gruppi. Il terreno dovrebbe essere relativamente pulito, senza grosse pietre e ceppi potenti.

Sviluppo macchine movimento terra

Una macchina in un ciclo di lavoro esegue l'estrazione della roccia, il suo movimento su brevi distanze. Queste macchine includono raschiatori, livellatrici e bulldozer.

I raschiatori vengono utilizzati per lavori su larga scala. Queste macchine sono molto produttive, possono essere utilizzate in condizioni di terreno di 1 … 4 tipi. Tuttavia, nonostante l'incredibile potenza, il raschietto non è in grado di gestire terreni densi. Pertanto, tali terreni devono prima essere allentati. In un passaggio, questa macchina può rimuovereuno strato di terreno fino a 320 millimetri di spessore. Il valore specifico dipende dalla potenza, dalla forma della benna e dal modello del raschietto.

Il fondo del secchio raschiante è dotato di una lama. Questo non è il coltello che la maggior parte delle persone usa per tagliare il cibo in cucina. In questo caso, è stata saldata una striscia di acciaio Hadfield resistente all'abrasione e auto-rinforzante.

I bulldozer sono usati per lavorare a basse profondità e su lunghe distanze. Inoltre, questo tipo di macchina viene utilizzata per pulire e livellare il fondo delle fosse, il cui sviluppo è stato effettuato da grandi escavatori.

Alla profondità che il bulldozer si muove attraverso i livelli. La profondità dello strato è uguale alla dimensione dello strato che la macchina può rimuovere in un passaggio. È molto importante che il movimento di lavoro del bulldozer venga eseguito su un pendio. Ciò consentirà di scaricare alcune unità di potenza e ridurre al minimo la probabilità di guasti alle apparecchiature.

I selezionatori hanno potenza e potenziale bassi. Sono utilizzati principalmente per lavori decorativi: rilevati e pendii, lavori di pianificazione.

Descrizione e portata dello sviluppo idromeccanico

In questo caso, lo sviluppo manuale dei suoli è fuori questione. Tuttavia, come per l'uso di macchine movimento terra. Il campo di applicazione è molto ampio: dalla creazione di bacini artificiali alla costruzione di strade. La tecnologia consente anche la bonifica di aree per lo sviluppo residenziale e industriale in aree paludose e costiere soggette a inondazioni. Tutti i processi sono meccanizzati. Questo metodo di scavo richiedecreando un'infrastruttura speciale, che rende consigliabile utilizzarla solo con volumi di lavoro imminenti molto grandi.

Sviluppo idromeccanico mediante hydromonitor

L'essenza di questo metodo di sviluppo è la seguente: il terreno viene lavato con un getto d'acqua ad alta pressione (circa 15 MPa). La massa di fango risultante (nel gergo dei professionisti - polpa) si accumula inizialmente in serbatoi intermedi e da lì viene pompata attraverso la tubazione nel posto giusto.

Nel tempo, l'umidità evapora completamente e si forma un denso strato di terreno. Se viene compattato con un rullo, tale terreno diventa abbastanza adatto per la costruzione di linee di comunicazione (strade e ferrovie).

Il grande vantaggio tecnologico di questo metodo è la capacità di sviluppare suoli di quasi tutte le categorie di complessità.

Sviluppo idromeccanico mediante draghe aspiranti

Quando si eseguono lavori sul fondo dei serbatoi, è escluso lo scavo manuale e l'utilizzo di macchine movimento terra tradizionali. Sono necessarie navi speciali.

Un proiettile di dragaggio è un'imbarcazione galleggiante dotata di equipaggiamento speciale. Una potente pompa pompa il terreno eroso dal fondo del giacimento e lo trasporta attraverso una tubazione nella stiva della nave o in una nave di trasporto ausiliaria, oppure lo getta via con un potente getto lontano dal sito di scavo.

Simili draghe aspiranti hanno trovato applicazione nell'approfondire e pulire i fairway delle navi in condizioni di acque poco profonde, approfondendo i fiumi al fine di fornirenavigazione ininterrotta, così come nell'estrazione di diamanti dalla piattaforma degli oceani.

La massa del suolo viene aspirata attraverso il tubo. Per l'aspirazione di limo e terreno soffice, il tubo non è dotato di un ripper aggiuntivo. La presenza di quest'ultimo è necessaria quando si sviluppano terreni densi. In base alla complessità dello sviluppo, questo metodo è in testa. L'esercizio e la manutenzione del trasporto speciale, il suo parcheggio nelle acque portuali è molto costoso. Ci sono requisiti elevati per la qualificazione del personale di servizio.

Sviluppo di suoli ghiacciati

Per lo sviluppo in condizioni di permafrost, così come per lo sviluppo di rocce rocciose, vengono utilizzate potenti esplosioni dirette. TNT, ammonite e pedaggio possono essere usati come esplosivi.

I proiettili esplosivi possono essere posizionati sia in superficie che in profondità in fori preforati o in cavità naturali.

Le cosiddette cariche di trivellazione vengono utilizzate nello sviluppo di una vasta area della piscina, oltre che per lo scarico del terreno. I proiettili esplosivi sono installati in pozzi preforati. Il diametro minimo del foro è di 200 mm. Per aumentare il potere distruttivo delle cariche, i fori vengono ricoperti dall'esterno con sabbia o roccia fine (formata durante la perforazione dei pozzi).

Le cariche Shpurovye vengono utilizzate quando è necessario scavare una piccola quantità di terreno. È possibile svolgere sia in miniere a cielo aperto che in miniere sotterranee. I buchi sono una specie di conchiglie. Avere un diametro di 25fino a 75 millimetri. Sono pieni di esplosivo per un massimo di due terzi. Lo spazio rimanente è riempito di roccia (per ricevere un'onda d'urto diretta e ottenere il massimo effetto benefico).

Addebiti della Camera. Questo tipo di carica viene utilizzata quando è necessario scavare volumi significativi di terreno mediante espulsione diretta. L'essenza del metodo è la seguente. Nell'area di lavoro sono attrezzati pozzi verticali o tunnel orizzontali, nelle cui pareti sono praticati fori ciechi per la posa delle cariche. Dopo aver posato gli esplosivi, gli ingressi e i pozzi vengono ricoperti di terra (questo consente di aumentare la potenza dell'esplosione). La direzione dell'espulsione è assicurata dalla disposizione irregolare dell'esplosivo. Quindi, da un lato possono esserci molte volte più perforazioni per le cariche. Anche a questo scopo è possibile utilizzare la mancata corrispondenza delle esplosioni.

La cosiddetta carica fessurata viene utilizzata principalmente nello sviluppo del suolo in condizioni di permafrost. Difficilmente è possibile eseguire un rilascio diretto di una tale roccia. Ma allentarlo in modo che in futuro possa essere rimosso con un bulldozer o un escavatore è abbastanza realistico. Per questo, viene utilizzato uno strumento che, secondo il principio di funzionamento e nell'aspetto, ricorda un tagliadischi per metallo. Solo, ovviamente, uno strumento del genere ha una dimensione molto più grande. Tale fresa taglia particolari solchi nel terreno a una distanza massima di 2,5 metri l'uno dall' altro. L'esplosivo non viene posizionato in ogni solco, ma attraverso uno: lo spazio vuoto vuoto funge da compensatore. onda di esplosioneschiaccia il terreno e si sposta verso la cavità. Tali lavori richiedono un'attenta preparazione e uno studio dettagliato del progetto.