Гидроструйные технологии в горном деле

УДК 622.236:622.233.52
ББК 34.4
 
Ж12

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным 
для взрослых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным 
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124 —94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав 
потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12
Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской 
Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/220 от 
31.05.2012 г.)
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Горные машины и оборудование» 
Л.И. Кантович (МГГУ);
канд. техн. наук, зав. лабораторией «Комбинированные способы разрушения 
горных пород» В.Е. Бафталовский (ННЦ ГП — ИГД им. А.А. Скочинского)

•

•

© Коллектив авторов, 2013 
© Издательство «Горная книга», 2013
© Дизайн книги. 
 
Издательство «Горная книга», 2013

ISBN 978-5-98672-334-1 
УДК 622.236:622.233.52
ББК 34.4

Жабин А.Б., Поляков Ан.В., Щеголевский М.М.,
Поляков Ал.В., Мерзляков В.Г., Лавит И.М.,  
Пушкарев А.Е., Головин К.А.
Гидроструйные технологии в горном деле: Практикум /
Ж12 Под ред. А.Б. Жабина, Ан.В. Полякова, М.М. Щеголевского. — М.: Издательство «Горная книга», 2013. — 399 с.: ил. 
ISBN 978-5-98672-334-1

Рассмотрен впервые созданный комплекс практических работ, который обобщает результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований в области гидроструйных технологий и вносит 
определенный вклад в теорию и практику их применения в горном деле.
Даны формулировки заданий, кратко изложены теоретические сведения, приведены методические и справочные материалы, необходимые для 
выполнения каждой практической работы. Содержатся примеры расчетов, 
что облегчает понимание и выполнение поставленных задач.
Все работы подобраны и разработаны по единой системе и имеют 
одинаковую структуру. Последовательное выполнение работ способствует 
творческой самостоятельной работе студентов при инженерных расчетах, 
развитию инициативы и ответственности, потребности в постоянном обогащении своих знаний, способности смело принимать новаторские решения 
и активно проводить их в жизнь.
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Горное дело» 
при изучении учебных дисциплин «Разрушение углей и горных пород», 
«Горные машины и оборудование», «Бурильные машины и установки», 
«Гидроструйные технологии в горном машиностроении», «Конструирование и проектирование горных машин и оборудования». Практикум 
может быть использован при курсовом и дипломном проектировании.

ВВЕДЕНИЕ

Не в количестве знаний заключается образование, а в полном понимании и искусном применении того, 
что знаешь.
А. Дистервег

Ускорение научно-технического прогресса горного машиностроения диктует необходимость подготовки инженерных 
кадров, способных обеспечивать качественные преобразования 
техники, технологии и организации производства, резкое увеличение производительности труда. Для этого горный инженер 
должен обладать основательной профессиональной и экономической подготовкой, навыками управленческой и организаторской работы, методами использования ПК применительно 
к профилю своей деятельности, высокой общей культурой, 
запасом знаний для решения перспективных задач горной отрасли. Горный инженер не только должен знать конструктивные 
особенности и принципы работы горных машин, но и уметь их 
совершенствовать и создавать новые, позволяющие повышать 
производительность труда и снижать себестоимость добычи полезного ископаемого, обеспечивать экологическую безопасность 
ведения горных работ и рациональное природопользование.
Практикум по гидроструйным технологиям в горном деле 
предназначен для студентов, обучающихся по специальности 
«Горное дело» при изучении учебных дисциплин «Разрушение 
углей и горных пород», «Горные машины и оборудование», 
«Бурильные машины и установки», «Гидроструйные технологии 
в горном машиностроении», «Конструирование и проектирование горных машин и оборудования».

Практикум предназначается не только для лучшего усвоения 
лекционного материала и выполнения практических работ, 
но и имеет целью способствовать творческой самостоятельной работе студентов при выполнении инженерных расчетов, 
развитию инициативы и ответственности, потребности в постоянном обогащении своих знаний, способности смело принимать новаторские решения и активно проводить их в жизнь. 
Отличительной особенностью практикума является впервые 
созданный комплекс практических работ, который обобщает 
результаты выполненных теоретических и экспериментальных 
исследований в области гидроструйных технологий и вносит 
определенный вклад в теорию и практику их применения в горном деле. Практикум может быть использован при курсовом 
и дипломном проектировании.
«Гидроструйные технологии в горном деле: Практикум» состоит из 4-х разделов: общие требования к содержанию, оформлению и защите практических работ; гидроабразивное резание 
горных пород; расчет и проектирование гидромеханических 
исполнительных органов; расчет и проектирование элементов 
высоконапорного оборудования. Опыт преподавания основных 
горных дисциплин в Тульском государственном университете 
показал, что внимательное ознакомление студентов с положениями, указанными в разделе «Общие требования к содержанию, оформлению и защите практических работ», может обеспечить приобретение ими инженерных навыков выполнения 
научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ 
и умение оформлять нормативно-техническую документацию. 
Требования к выполнению, оформлению и защите практических 
работ доведены до уровня инженерной практики.
Раздел «Гидроабразивное резание горных пород» представлен 
тремя практическими работами. Здесь рассматриваются способы 
получения и средства формирования гидроабразивных струй, 
компоновочная схема и конструкция, устройство и работа проходческого комбайна с гидроабразивным резаком, а также оборудование для гидроабразивного фрезерования горных пород.
Раздел «Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов» состоит из трех частей и посвящен 

изучению конструкции, расчету параметров и режимов работы 
исполнительных органов проходческих и очистных комбайнов, 
оснащенных резцовым и/или шарошечным инструментом.
Раздел «Расчет и проектирование элементов высоконапорного оборудования» представляет собой комплекс практических 
работ, дающих представление и навыки расчета конструктивных 
размеров и режимов работы различных элементов систем высокого давления (источника воды сверхвысокого давления, малогабаритных струеформирующих устройств и гидроимпульсного 
инструмента). Кроме того, здесь рассматривается оборудование 
для водоструйного бурения, очистки различных поверхностей 
и гидроструйной цементации горных пород.
Все практические работы имеют единообразную структуру:
введение, включающее цель и задачи работы, порядок выполнения работы и основные термины и определения;
теоретическую часть в достаточном для подготовки студентов к занятию объеме;
практическую часть с подробным описанием методик 
расчета;
приложения, включающие справочно-информационные 
сведения по изучаемой теме, и кроме того, содержащие 
пример расчета, варианты индивидуальных заданий и специальные контрольные вопросы.
В зависимости от изучаемой дисциплины и специализации 
студентов методики проведения занятий и необходимое количество работ могут быть изменены, сами же работы — сокращены или расширены. Учебное пособие в достаточной степени 
иллюстрировано схемами и рисунками, дающими представление 
об изучаемом объекте.
При указании размерностей физических и механических величин в практикуме максимально использована Международная 
система единиц — СИ. Однако в настоящее время в качестве исключения допускается применение некоторых других систем.
Практикум разработан в соответствии с планом проведения 
экспериментальных и теоретических исследований поисковой 
научно — исследовательской работы: «Разработка рабочего 
инструмента и исполнительных органов горнопроходческого 

−

−

−

−

оборудования на базе гидроструйных технологий, обеспечивающих санитарно-гигиенические условия труда и повышающих 
эффективность и безопасность производства горных работ» 
в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические 
кадры инновационной России» на 2009–2013 годы (госконтракт 
П1120).
Авторы выражают благодарность рецензентам — доктору 
технических наук, профессору, заведующему кафедрой горных 
машин и оборудования Московского государственного горного университета Кантовичу Леониду Ивановичу и кандидату 
технических наук, заведующему лабораторией «Комбинированных способов разрушения горных пород» ННЦ ГП — ИГД 
им. А.А. Скочинского Бафталовскому Виктору Евгеньевичу, 
чьи замечания и советы помогли в методическом совершенствовании практикума.

Раздел 1
Общие требования к содержанию, 
оформлению и защите 
практических работ

1. 
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Практические работы выполняются студентами параллельно 
с прослушиванием лекционного материала по соответствующим 
дисциплинам.
Объектом практических работ являются струи воды высокого 
и сверхвысокого давления, устройства для их получения, гидромеханические исполнительные органы горных машин в целом, 
а также инженерные методы и методики расчета их параметров 
и показателей работы, знание которых обеспечит будущую эффективную профессиональную деятельность горного инженера 
в конкретных областях народного хозяйства.
Цель выполнения практических работ — закрепить и расширить знания студентов по гидромеханическому, гидроабразивному, гидроимпульсному и гидравлическому резанию горных 
пород, ознакомить с методиками расчета и сформировать практические навыки по выбору и расчету основных конструктивных 
и режимных параметров рабочего инструмента и исполнительных органов горных машин.
Все необходимые исходные данные для выполнения практических работ студент должен получать во время аудиторных 
занятий.
Практическая работа выполняется путем ознакомления 
с соответствующими ее разделами и дополнительными источ

никами, включает расчет параметров по инженерной методике, 
приведенной в каждой работе, и заканчивается ее оформлением 
и защитой.
Отчет по практической работе должен содержать:
наименование работы;
ФИО и номер группы студента, выполнившего работу;
введение;
основную часть;
заключение;
список литературы.
Консультации по выполнению практических работ осуществляются преподавателем во время занятия и/или на консультациях.
Защита практических работ включает:
представление к сроку в соответствии с учебным планом 
оформленной практической работы;
защиту практической работы, т.е. краткое устное изложение ее содержания в течение 3 мин;
ответы на контрольные вопросы.
Студент, имеющий более двух не защищенных работ, не 
допускается к выполнению третьей.

2. 
ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ 
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

При оформлении содержание практической работы определяется самим студентом в соответствии с описанием к данной 
работе с учетом источников, рекомендованных как для данной 
работы, так и для всей дисциплины в целом, во взаимосвязи 
с направлением будущей профессиональной деятельности.
В ведении указывается цель и задачи выполнения практической работы.
Основная часть практической работы должна включать следующие разделы:
краткие теоретические положения;
исходные данные для расчетов, выдаваемые преподавателем;

−
−
−
−
−
−

−

−

−

−
−

расчет и результаты расчетов, выполненные по инженерной методике, приведенной в каждой практической 
работе;
анализ результатов расчета.
Заключение должно состоять из двух частей:
констатирующей части, устанавливающей факт достижения студентом цели, поставленной для практической 
работы;
выводов и предложений по результатам выполненных 
расчетов.
В список литературы необходимо включать все использованные источники, которые следует располагать в порядке 
появления ссылок в оформлении практической работы.

3. 
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ 
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Практическая работа должна быть оформлена на листах белой 
бумаги формата А4 или ученической тетради.
Текст практической работы следует писать, соблюдая следующие размеры полей, мм:

для А4
для тетради
левое (правое)
25
15
правое (левое)
10
10
верхнее
15
10
нижнее
20
15

В скобках указаны размеры полей для нечетных страниц 
при двустороннем использовании листов. Почерк должен быть 
четким и плотность текста должна быть одинаковой.
Опечатки, описки, графические неточности в практической 
работе допускается исправлять подчисткой или закрашиванием 
белой краской («штрихом») и нанесением на том же листе правильного текста или графики. Повреждение листов текстовых 
документов, помарки, следы не полностью удаленного исправляемого текста или графиков не допускаются.
В оформлении практической работы сокращение слов в тексте, подписях и надписях на иллюстрациях, как правило, не 

−

−

−

−

допускается, кроме сокращений, общепринятых и установленных ГОСТ 2.316–68 «Правила нанесения на чертежах надписей, 
технических требований и таблиц», ГОСТ 7.12–93 «Система 
стандартов по информации, библиотечному и издательскому 
делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском 
языке. Общие требования и правила» и ГОСТ 7.11–2004 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому 
делу. Библиографическая запись. Сокращение слов и словосочетаний на иностранных европейских языках».
При изложении текста особое внимание следует уделять 
цифрам, символам, знакам формул, единицам величин, а также 
оформлению примечаний. Примечание нагляднее приводить 
в конце страницы в виде сноски под линией.
Числа в тексте. Однозначные количественные числительные, 
если при них нет единиц величин измерения, следует писать 
словами, а не цифрами. Это правило справедливо и к порядковым числительным, например: «…по второму варианту…». 
Порядковые числительные, следующие одно за другим, могут 
быть даны цифрами с падежным окончанием, которое ставят 
только при последней цифре, если последняя буква гласная 
(первое — 1-е; десятый — 10-й). А если последняя буква согласная — двухбуквенное (десятого — 10-го).
Падежные окончания не ставят, если они стоят после существительного, к которому относятся, например: «на с. (странице) 
40», «в таблице 5», «на рисунке 2», «см. приложение 1» и т.д. 
При римских цифрах и количественных числительных, которые сопровождаются существительным, например: ХХI век, на 
80 страницах; в датах: «8 июля», «1 сентября», «в 1931 г.», но 
«год 1931-й», «с 22 июня на 23-е».
Сложные прилагательные, первой частью которых является 
«числительное», второй — проценты, метрические меры, следует 
писать: 20%-ый, 10-метровый, но двухосный, четырехколесный, 
восьмичасовой и т.д.
Многозначные числа делят пробелом 100 000 (100 тыс.), по 
три в каждой группе (справа налево). Крупные круглые числа — тысячи, миллионы, миллиарды рекомендуется в тексте ПЗ 
писать: 25 тыс., 100 млн, 55 млрд.

Существительное после дробного числа согласуется с дробной его частью и ставится в родительном падеже, например: 
12,5 килограмма.
Символы и знаки. Условные буквенные обозначения (символы) физических величин, условные графические обозначения 
и математические знаки, используемые в документах проекта, 
должны соответствовать обозначениям, нормируемым стандартом. Для символов предпочтительно использовать прописные 
и строчные буквы латинского и греческого алфавитов.
В тексте перед обозначением какого-либо параметра следует 
давать его пояснение, например, предел текучести σT.
Чтобы установить различие между одной и той же величиной, 
обозначенной одним символом, используются индексы — строчные буквы латинского или греческого алфавита: Ff — обозначение силы трения; Fr — радиальная сила; FN — осевая сила.
Для обозначения порядковых номеров величин следует использовать арабские (преимущественно) и римские цифры.
Если в тексте приводят диапазон числовых значений физической величины, то обозначение размерности физической 
единицы указывается после последнего числового значения 
диапазона, например: «от 1 до 5 мм», «от плюс 10 до минус 
40 °С». Или в качестве предела величин (от … до) рекомендуется применять три точки для непрерывных величин на нижней 
линии строки: 10…20 мкм, 110…118 мм2/с, HRCэ 55…58. Для 
дискретных величин записывается: на 5–20 с (страницах ПЗ).
Дробные числа необходимо приводить в виде десятичных 
дробей, за исключением размеров в дюймах (1/4″; 1/2″). При 
невозможности выразить числовое значение десятичной дробью, 
допускается записывать в виде простой дроби в одну строчку 
через косую черту, например, 5/8.
Символы и знаки должны быть выдержаны последовательно 
и в однозначном понимании в пределах всей работы.
Формулы, встречающиеся в работе, могут быть расположены 
как отдельными строками, так и непосредственно в тексте для 
несложных по структуре и коротких формул. Несколько коротких однотипных формул могут располагаться на одной строке 
и отделены одна от другой точкой с запятой.