Métodos de desenvolvimento do solo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

No decorrer das operações de construção e mineração, a escavação é tradicionalmente realizada de três maneiras: corte, fraturamento hidromecânico e detonação.

O engenheiro faz uma escolha em favor de um método particular baseado na quantidade de trabalho a ser feito, na natureza dos solos do solo, nos meios técnicos de desenvolvimento disponíveis, etc.

Se uma pequena escavadeira pode lidar facilmente com a escavação de um poço de fundação para a construção de uma casa de campo, ao minerar, é necessário usar toda uma gama de máquinas e mecanismos. Além disso, a maioria desses meios de produção não estará diretamente envolvida no desenvolvimento do solo. Sua finalidade é atender o processo produtivo e garantir a continuidade das operações.

Características dos solos

Solo é a camada superior da crosta terrestre formada por rochas intemperizadas. Dependendo da densidade e origem, os solos podem ser classificados em:

• Rochoso (tal solo é resistente à umidade, resistência à tração é superior a 5MPa). Esta categoria inclui granito, calcário e arenito.
• Semi-rochoso (resistência à tração até 5 MPa). Por exemplo: argila, gesso, marga.
• Clástico grosseiro - fragmentos não cimentados de rochas semi-rochosas e duras.
• Arenosa (são partículas dispersas (até 2 milímetros de diâmetro) de rochas).
• Partículas de rocha (finas (0,005 milímetros de diâmetro) de argila).

Desenvolver o solo manualmente em valas é um processo bastante trabalhoso. Em princípio, não pode ser realizado na mineração de rochas.

A composição dos solos inclui partes sólidas, água e vários gases (acumulados nos poros). A umidade do solo é um valor que caracteriza a razão entre a massa de líquido e a massa de sólidos por unidade de volume. Pode variar em uma ampla faixa e pode ter um valor de um (areia) a duzentos por cento (lodo no fundo dos reservatórios).

Ground no processo de desenvolvimento aumenta em volume. Isto é devido à formação de poros e cavidades. A magnitude da mudança de volume é caracterizada pelo coeficiente de afrouxamento (a razão entre o volume ocupado pelo solo antes do trabalho e o volume que o solo ocupa após o desenvolvimento). Com o tempo, a densidade do solo solto diminui (compactação natural). Também é possível realizar a compactação forçada do solo usando equipamentos de construção pesados. A densidade desse solo se aproxima da original, embora um pouco menor. Essa diferença pode ser desprezada, especialmente porquecom o tempo, ele desaparecerá, e o próprio solo restaurará completamente suas propriedades (envelhecerá).

As propriedades mecânicas dos solos (principalmente resistência e capacidade de deformação) dependem da composição e natureza da ligação entre as partículas. Durante o desenvolvimento, as conexões são destruídas, durante a compactação são restauradas.

Desenvolvimento de corte

Máquinas de transporte e movimentação de terra são usadas para desenvolver o solo dessa maneira.

Durante a operação, a ferramenta de corte sofre cargas mecânicas e de atrito muito significativas. Sob tais condições, a talha estrutural convencional não durará muito. Portanto, a aresta de corte do corpo de trabalho é reforçada com elementos cermet ou aços especiais. As placas cerâmicas-metálicas compostas são as mais eficientes em operação. Mas o custo deles é bastante alto. Portanto, na maioria das vezes os baldes são reforçados com eletrodos soldados feitos de ligas resistentes ao desgaste. Entre outras coisas, tal caçamba tem o efeito de auto-afiação durante a operação devido ao desgaste mais acelerado da parte de aço comum da caçamba.

Tais máquinas cortam uma certa camada de solo. A massa cortada é transportada por um transportador especial para uma lixeira ou é imediatamente despejada em um caminhão basculante para transporte para uma pedreira ou outros canteiros de obras. A escavação com escavadeira se enquadra nesta categoria.

Tipos de escavadeiras

Dependendo do design e dos parâmetros da caçamba, as escavadeiras são divididas nos seguintes tipos:

• balde único;
• rotativo e corrente (multibalde);
• fresamento.

O mais comum é o tipo de escavadeira de caçamba simples. Este tipo de máquina é versátil e tem uma manobrabilidade muito boa. O volume útil ideal da caçamba é de 0,15 a 2 metros cúbicos. A escavação por escavadeira (caçamba simples) com caçamba mais volumosa e espaçosa não é economicamente viável, pois as partes hidráulicas e mecânicas do equipamento muitas vezes falham devido a cargas pesadas.

Além disso, dependendo do mecanismo de acionamento, as máquinas de terraplenagem são divididas em lagarta e automóvel. Existem também as chamadas escavadeiras ambulantes, bem como escavadeiras pneumáticas de rodas. No entanto, na prática, essas máquinas são extremamente raras, se alguma vez chamaram a atenção. Mesmo construtores experientes, e mesmo assim nem todos podem se gabar de ter trabalhado na mesma instalação com esse tipo de máquina.

Operação da escavadeira com pá

Este tipo de escavadeira pode escavar o solo tanto de lado quanto de lado. No primeiro caso, a escavadeira realiza o trabalho ao longo do eixo de movimento. Ao mesmo tempo, o solo cai na traseira de um caminhão que vem do outro lado.

No segundo caso, o trabalho é realizado na frente da escavadeira e os veículos de carga são alimentados por trás.

Se você precisar fazer uma escavação significativa a uma grande profundidade, não há alternativa à escavação mecanizada. Todo o trabalho é realizado através do desenvolvimento de váriosestágios (camadas). O nível não excede as capacidades tecnológicas de um modelo específico de escavadeira em termos de profundidade de escavação.

Operação balde-balde

Este tipo de máquina é um excelente exemplo de mecanismo de ação contínua. Portanto, é claro, o desempenho de tal escavadeira é uma ordem de grandeza maior do que o desempenho das máquinas convencionais de caçamba única. Mas deve-se dizer que esse equipamento é usado apenas na construção de instalações de grande escala. Este tipo de equipamento é absolutamente inadequado para escavação em vala pequena: manutenção muito cara, consumo de combustível muito alto.

As caçambas de trabalho podem ser fixadas na corrente ou no rotor. Daí o nome das escavadeiras: de corrente e rotativa.

Este tipo de escavadeira pode ser utilizado no desenvolvimento de solos do grupo 2. Embora na prática existam casos em que essas máquinas lidaram facilmente com solos de 1 … 3 grupos. O solo deve estar relativamente limpo, sem grandes pedras e tocos poderosos.

Desenvolvimento de máquinas de terraplenagem

Uma máquina em um ciclo de trabalho realiza a extração da rocha, seu movimento em curtas distâncias. Essas máquinas incluem raspadeiras, niveladoras e tratores.

Raspadores são usados para trabalhos em grande escala. Essas máquinas são muito produtivas, podem ser usadas em condições de solo de 1 … 4 tipos. No entanto, apesar do incrível poder, o raspador não consegue lidar com solos densos. Portanto, esses solos devem primeiro ser soltos. Em uma passagem, esta máquina pode removeruma camada de solo de até 320 milímetros de espessura. O valor específico depende da potência, formato da caçamba e modelo do raspador.

O fundo do balde raspador é equipado com uma lâmina. Esta não é a faca que a maioria das pessoas usa para cortar alimentos na cozinha. Neste caso, uma tira de aço Hadfield auto-reforçante e resistente à abrasão foi soldada.

Bulldozers são usados para trabalhar em profundidades rasas e em longas distâncias. Além disso, este tipo de máquina é utilizado para a limpeza e nivelamento do fundo dos poços, cujo desenvolvimento foi realizado por grandes escavadeiras.

Até a profundidade que o trator se move pelas camadas. A profundidade da camada é igual ao tamanho da camada que a máquina pode remover em uma passagem. É muito importante que o movimento de trabalho do trator seja realizado em uma inclinação. Isso permitirá algum descarregamento das unidades de energia e minimizará a probabilidade de falha do equipamento.

Graders têm baixo poder e potencial. Eles são usados principalmente para trabalhos decorativos: taludes e encostas, trabalhos de planejamento.

Descrição e escopo do desenvolvimento hidromecânico

Neste caso, o desenvolvimento de solos manualmente está fora de questão. No entanto, como com o uso de máquinas de terraplenagem. O escopo é muito extenso: desde a criação de reservatórios artificiais até a construção de estradas. A tecnologia também permite a recuperação de áreas para desenvolvimento residencial e industrial em áreas pantanosas e costeiras propensas a inundações. Todos os processos são mecanizados. Este método de escavação requercriando uma infraestrutura especial, o que torna aconselhável usá-la apenas com grandes volumes de trabalho futuros.

Desenvolvimento hidromecânico usando hidromonitores

A essência deste método de desenvolvimento é a seguinte: o solo é lavado com um jato de água sob alta pressão (cerca de 15 MPa). A massa de lama resultante (na gíria dos profissionais - celulose) se acumula inicialmente em tanques intermediários e, a partir daí, é bombeada pela tubulação até o local certo.

Com o tempo, a umidade evapora completamente e uma densa camada de solo é formada. Se for compactado com um rolo, esse solo torna-se bastante adequado para a construção de linhas de comunicação (estradas e ferrovias).

A grande vantagem tecnológica deste método é a capacidade de desenvolver solos de quase qualquer categoria de complexidade.

Desenvolvimento hidromecânico utilizando dragas de sucção

Ao realizar trabalhos no fundo de reservatórios, está excluída a escavação manual, bem como o uso de máquinas tradicionais de terraplenagem. Necessidade de embarcações especiais.

Um projétil de dragagem é uma embarcação flutuante equipada com equipamentos especiais. Uma bomba potente bombeia o solo erodido do fundo do reservatório e o transporta através de uma tubulação para o porão da embarcação ou para uma embarcação auxiliar de transporte, ou o joga fora com um jato poderoso longe do local da escavação.

As dragas de sucção semelhantes encontraram aplicação no aprofundamento e limpeza dos fairways de navios em condições de águas rasas, aprofundando rios para fornecernavegação ininterrupta, bem como na extração de diamantes da plataforma dos oceanos.

A massa de solo é sugada pelo tubo. Para sucção de lodo e solo macio, o tubo não está equipado com um escarificador adicional. A presença deste último é necessária ao desenvolver solos densos. De acordo com a complexidade do desenvolvimento, este método está na liderança. Operação e manutenção de transporte especial, seu estacionamento nas águas do porto é muito caro. Existem altos requisitos para a qualificação do pessoal de serviço.

Desenvolvimento de solos congelados

Para o desenvolvimento em condições de permafrost, bem como para o desenvolvimento de rochas rochosas, são usadas poderosas explosões direcionadas. TNT, amonite e pedágio podem ser usados como explosivos.

Projéteis explosivos podem ser colocados tanto na superfície quanto em profundidade em furos pré-perfurados ou em cavidades naturais.

As chamadas cargas de poço são utilizadas no desenvolvimento de uma grande área da piscina, bem como para despejo de solo. Projéteis explosivos são instalados em poços pré-perfurados. O diâmetro mínimo do furo é de 200 mm. Para aumentar o poder destrutivo das cargas, os buracos são cobertos por fora com areia ou rocha fina (formada durante a perfuração de poços).

As cargas Shpurovye são usadas quando é necessário escavar uma pequena quantidade de solo. É possível realizar tanto em mineração a céu aberto quanto em mineração subterrânea. Buracos são uma espécie de conchas. Ter um diâmetro de 25até 75 milímetros. Eles são preenchidos com explosivos em um máximo de dois terços. O espaço restante é preenchido com rocha (para receber uma onda de choque direcionada e obter o maior efeito benéfico).

Cargas da Câmara. Este tipo de carga é utilizado quando é necessário escavar volumes significativos de solo por meio de uma ejeção direcionada. A essência do método é a seguinte. Na área de trabalho, são equipados poços verticais ou túneis horizontais, nas paredes dos quais são perfurados furos cegos para lançamento de cargas. Depois de colocar os explosivos, os poços e poços são cobertos com terra (isso permite aumentar o poder da explosão). A direção da ejeção é assegurada pela colocação irregular do explosivo. Assim, de um lado pode haver várias vezes mais furos para cargas. Também para este propósito pode-se usar a incompatibilidade de explosões.

A chamada carga ranhurada é usada principalmente no desenvolvimento do solo em condições de permafrost. Dificilmente é possível realizar uma liberação direcionada de tal rocha. Mas afrouxá-lo para que no futuro possa ser removido com um trator ou escavadeira é bastante realista. Para isso, é utilizada uma ferramenta que, de acordo com o princípio de funcionamento e na aparência, se assemelha a um cortador de disco para metal. Apenas, é claro, essa ferramenta tem um tamanho muito maior. Tal cortador corta sulcos peculiares no solo a uma distância de até 2,5 metros um do outro. O explosivo não é colocado em cada sulco, mas através de um - o espaço vazio não preenchido atua como um compensador. onda de choqueesmaga o solo e se desloca em direção à cavidade. Tais obras requerem preparação cuidadosa e estudo detalhado do projeto.