L- длина образующей конуса.
t – время сработки.
h>мах – максимальная устойчивая высота сыпучего материала при подъёме затвора (обозначено 1).
α – угол сдвига.
Р – вертикальное давление.
В лабораторных условиях τ>0 определяется [Л2] при h=h>мах на приборе (см. рис. 1—2а).
На рис. 1—2б показано сечение конуса зависания. Высота h треугольника со сторонами (D-d) /2 и h (часть «b» рис 1—2) является высотой максимально устойчивой стенки конуса зависания к моменту его обрушения.
В общем случае:
τ>0= σ/S. σ=h×γ×sin (90 – α) ×f. Где: h – высота слоя; γ, α, f – см. обозначения, раздел 1—3.
В данном примере расчёт упрощён.
Вес Р=t×q, где t – время сработки обрушенного объёма, взято из графика (см. часть2, рис. 2—2).
q – производительность питателя (известна).
S = πL (D + d) /2 – контактная поверхность обратного конуса.
Диаметры D и d (см. деталь «а» рис. 1—2) рассчитывались на основании поэтапных замеров скорости потока.
Угол α = 50º.
Таблица 1—1. Топливо и его начальное сопротивление сдвигу (τ>0).
в. Градация
На основании полученных данных предлагается следующая градация углей по сыпучести:
Таблица 1—2. Группа сыпучести и τ>0.
г. Коэффициент сыпучести
Насыпной вес и начальное сопротивление сдвигу определяют коэффициент сыпучести Кс. Сыпучесть Экибастузского угля (Кс =1).
Кс = z × γ/τ>0; где z = 0,066м.
Для угля Кс = 59.4/τ>0 (2а).
Для торфа Кс = 19.8/τ>0 (2б).
Рис 1—3. Зависимость Кс от начального сопротивления сдвигу τ>0.
Обозначения:
1. Уголь. γ = 900 кг/м>3.
2. Торф. γ = 300 кг/м>3.
Примечание:
Величина τ>0 возрастает с повышением влажности топлива, наличия мелких частиц и глубины залегания слоя (степени сжатия).
Кс – величина безразмерная.
4. Наблюдение сработки углей по группам сыпучести
Начиная наблюдения, автор не исходил из заранее принятых аксиом или теоретических предпосылок. Всё, что изложено далее, – это практические наблюдения и выводы на их основе. В случае соответствия процессов использовались положения механики грунтов (осадка грунтов, углы скольжения, концентрация напряжений и др.) и понятия, взятые из гидравлики (поток, скорость потока, диаметр потока).
Общие положения
Обследовались стандартные бункера различных лет постройки. Емкостью от 200 до 500 тонн и высотой 15—17 м и выше из металла, бетона или бетон—металл. Форма бункеров: верхняя часть призматическая, переходящая в обратную пирамиду. Углы наклона стен от 55º до 75º.
Топливо – угли (каменные, бурые), сланцы и фрез торф.
Наблюдения сработки выполнялись с бункерной галереи и включали замеры: поэтапные замеры уровней, скорости потока и расчёт диаметров (см. Методика). Они начинались с момента сдвига (оседания) поверхности или начала образования воронки (см. сетка точек замера, рис. 1—1а).
Во время загрузки нет возможности замерить скорость движения в потоке.
Картина развития потока на этом этапе восстанавливается на основе возможных вариантов аналогичных наблюдений.
Изложенные ниже наблюдения основываются на замерах, выполненных на реальных бункерах, объединённых в таблицы №1—3 и №1—4 (Приложение 1).
4—1. Наблюдение №1. Сработка углей группы УС
Сработка бурого угля шахтной добычи Интинского месторождения (рис. 1—4а).
Wр =10%. Aр = 26%. Углы наклона стен β =70º-70º/74º-74º.
При влажности до 10—13% этот уголь по вышеприведенной классификации относится к группам сыпучести УС2 или СС1 (массовый поток), но с повышением влажности до 13%-16% возрастает его начальное сопротивление сдвигу и он переходит в группу СС1—2 (ограниченный поток).
Рис. 1—4а. Сработка угля группы УС без образования воронки.
Обозначения:
А – Движение массы угля в центральной части на первом этапе.