Рис. 9

Механический метод основан на силовом (иногда в сочетании с ударным или вибрационным) воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется применением как обычных землеройных и землеройно-транспортных машин, так и машин, оборудованных специальными рабочими органами.

Обычные машины применяют при небольшой глубине промерзания грунта: экскаваторы с прямой и обратной лопатой с ковшом вместимостью до 0,65 м3 – при промерзании 0,25 м; то же с ковшом вместимостью до 1,6 м3 – 0,4 м; экскаваторы-драглайны – до 0,15 м; бульдозеры и скреперы – 0,05-0,1 м.

Расширение использования в зимнее время одноковшовых экскаваторов возможно при применении специального оборудования – ковшей с виброударными активными зубьями (рис. 10 а) и ковшей с захватно-клещевым устройством (рис. 10). За счет избыточного режущего усилия одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта, объединяя процессы рыхления и экскавации.

Рис. 10

Послойную разработку грунта также можно осуществлять специализированной землеройно-фрезерной машиной, которая снимает слой толщиной до 0,3 м и шириной 2,6 м (рис. 10 в). Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.

Оттаивание мерзлого грунта

Оттаивание мерзлого грунта осуществляют тепловыми способами, характеризующимися значительной трудоемкостью и энергоемкостью. Поэтому их применяют только в тех случаях, когда другие эффективные методы недопустимы или неприемлемы, а именно: вблизи действующих подземных коммуникаций и кабелей; при необходимости оттаивания промерзшего основания; при аварийных и ремонтных работах; в стесненных условиях (особенно при техническом перевооружении и реконструкции предприятий).

Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют как по направлению распространения теплоты в грунте, так и по применяемому виду теплоносителя.

По направлению распространения теплоты в грунте применяются следующие способы оттаивания:

поверхностное оттаивание (по поверхности грунта от нагревателя, размещенного на ней);

глубинное оттаивание снизу вверх (к поверхности грунта от нагревателя, размещенного ниже слоя мерзлого грунта);

радиальное оттаивание (в радиальном направлении от нагревателя, размещенного в шпуре в мерзлом слое грунта);

комбинированное оттаивание (в нескольких направлениях от нагревателей, расположенных в любой зоне мерзлого грунта или на поверхности).

Способ поверхностного оттаивания достаточно легок и прост в применении, так как требует минимальных подготовительных работ, но малоэффективен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, что приводит к большим потерям тепла.

Главный недостаток способа глубинного оттаивания – необходимость выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения, но расход энергии минимален, так как оттаивание происходит под защитой льдоземляной корки и теплопотери при этом практически исключаются.

Способ радиального оттаивания по своим экономическим показателям занимает промежуточное положение между двумя ранее описанными, а для осуществления требует значительных подготовительных работ.

15. Оттаивание мерзлых грунтов нагревателями, работающими на пропане

Применяются следующие нагревательные агрегаты: передвижные нагреватели, работающие на нефтяном жидком топливе; обычно они имеют собственный водяной насос или подключаются в циркуляционную линию после фильтров. Их мощность составляет, как правило, около 45 кВт-ч (40 000 ккал/ч). Коэффициент полезного действия 70-80%; прямоточные нагреватели, работающие на пропане, с встроенным фильтром или без него (в последнем случае с циркулярным насосом). Их мощность составляет 37 кВт (32000 ккал/ч). Расход пропана около 3,2 кг/ч. Коэффициент полезного действия около 80%; стандартные газовые водонагреватели мощностью 17,5 кВт (15 000 ккал/ч), 23 и 28 кВт. Подключаются в циркуляционную линию за фильтром насоса. Система регулируется количеством пропускаемой воды. Термостат связан с насосом или смесителем; при недостатке воды отключается подача газа. Требуется ежегодная очистка внутренних элементов. Коэффициент полезного действия около 80% (рис. 11).

Рис. 11 - Прямоточный газовый нагреватель для обогрева: 1 - прямоточный газовый нагреватель; 2 - регулирующее устройство; 3 - термометр; 4 - фильтр; 5 - обратный клапан; 6 - насос; 7 - выпуск воды