Расчет параметров гидромониторного разрушения

Гидравлическое разрушение массива горных пород является сложным процессом, обусловленным одновременным действием ряда факторов, к которым можно отнести нормальные и касательные напряжения при воздействии струи на массив, динамическое ударное воздействие, фильтрационный напор, абразивное воздействие и т.д. Поэтому наиболее точные данные можно получить при проведении натурных испытаний.
При расчете параметров гидромониторного разрушения определяется максимальный и эффективный радиус разрушения. Максимальный радиус находится по расстоянию, на котором осевое динамическое давление затопленной и незатопленной струи превышает критическое значение, необходимое для разрушения структуры породы. Для свободных незатопленных гидромониторных струй расчет ведется по следующим зависимостям:

где Ро, Рm - осевое динамическое давление у насадки и на расстоянии L от насадки; Lн - длина начального участка струи, d - диаметр насадки; Re - число Рейнольдса; к, А и В - эмпирические коэффициенты, различающиеся в зависимости от давления и расхода воды и конструкции гидромонитора. Так, для скважинного монитора встроенной конструкции с диаметром насадки d = 15-20 мм К = 0,85, А=42,4; В = 16•10в-6, а выводной конструкции К = 0,8, А=45,6 и В=17•10в-6.
Для затопленной гидромониторной струи среднего давления (1-4 МПа) и при диаметре насадки 10-45 мм, может использоваться следующая формула:

где: Рг - гидростатическое давление воды, с, b - опытные коэффициенты.
Для различных пород предложен ряд упрощенных характеристик гидравлической разрушаемости массива. Так, для угля максимальный радиус размыва предлагается определять через коэффициент прочности, по М.М.Протодъяконову, f при осевом давлении струи равном
Рm =(25-30)√7. Для слабосцементированных песчаников разрушение происходит при величине осевого давления струи, превышающего предел прочности пород на сдвиг.
Таким образом, задаваясь давлением и расходом воды на насадке гидромонитора и прочностью пород, определяют начальную скорость струи и по формулам 19.1-19.3 находят максимальный радиус разрушения L.
Эффективный радиус разрушения - это радиус размыва, при котором обеспечивается заданная величина производительности разрушения, необходимая для эффективной выемки способом СГД. Обычно он составляет 70-80% от максимального радиуса.
Производительность гидромониторного разрушения ориентировочно может быть определена из опыта гидромеханизации горных работ по удельному расходу воды для различных типов пород.