Особенности работы

Особенности работы. Разработка затопленных грунтов и извлечение их из-под воды осуществляется с помощью плавучих средств, называемых земснарядами. По способу отделения от массива и последующего транспортирования грунта различают земснаряды гидравлического и механического принципа действия. К первым относятся землесосные, эжекторные и эрлифтные снаряды, к вторым - многочерпаковые грейферные, штанговые и др. У земснарядов гидравлического действия грунт со дна захватывается потоком всасываемой воды и образующаяся гидросмесь (пульпа) транспортируется далее по грунтопроводу.

На землесосах движение гидросмеси создается с помощью лопастных грунтовых насосов; на эжекторных снарядах - с помощью водоструйных аппаратов - эжекторов; на эрлифтных - благодаря подъемной силе воздуха, подаваемого в грунтопровод под водой на большой глубине. Наиболее распространены землесосы, обеспечивающие рабочий процесс с наименьшими энергетическими затратами и позволяющие при подборе соответствующих грунтовых насосов перемещать грунт на требующиеся расстояния и высоту.

К недостаткам землесосов относятся ограниченная глубина извлечения грунта и интенсивный износ грунтового насоса проходящей через него гидросмесью. Увеличения глубины добычи материалов землесосами достигают снижением положения грунтового насоса относительно уровня воды, либо располагая насос на сосуновой раме, либо увеличивая осадку корпуса земснаряда, При этом каждый I м снижения насоса обеспечивает увеличение глубины добычи приблизительно на 5 м. Однако указанные меры усложняют конструкцию и эксплуатацию земснарядов, поэтому на речных землесосах пока не нашли применения.

При установке грунтового насоса в корпусе обычного речного земснаряда извлечения грунта возможно с глубины до 20-22 м. У эжекторных снарядов износу гидросмесью подвержен простой по конструкции водоструйный аппарат, легко доступный изготовлению и замене.

Малые габариты и масса эжектора позволяют располагать его непосредственно у всасывающего наконечника земснаряда, чем обеспечивается возможность извлечения грунта с больших по сравнению с землесосами глубин. Кинетическая энергия водяных струй, обеспечивающих действие эжектора, создается с помощью высоконапорного насоса, не взаимодействующего с грунтом, а поэтому и не подверженного абразивному износу. Существенными недостатками эжекторов являются пониженный (приблизительно в три раза по сравнению с грунтовыми насосами) энергетический коэффициент полезного действия и ограниченный напор, создаваемый с их помощью в грунтопроводе.

Для нормального действия эрлифта требуется большое заглубление под воду и вертикальное положение трубопровода. Так как всасывание и движение гидросмеси создается лишь благодаря разнице между удельным весом окружающей воды и трехкомпонентной смеси в трубопроводе (грунт, вода и рабочий воздух), эрлифтные снаряды могут обеспечить лишь очень ограниченные высоту и дальность подачи добываемого материала.

Эрлифту свойственен низкий энергетический к.п.д. Добыча эрлифтными снарядами НСМ с глубины менее 10-15 м практически невозможна. С целью улучшения разработки и всасывания песчано-гравийных материалов грунтозаборные устройства земснарядов гидравлического действия оснащают гидравлическими разрыхлителями грунта. Этим земснарядам свойственна непрерывность технологического процесса, включающего добычу, транспортирование по трубам, обогащение и погрузку НСМ, а также удаление в отвал отмываемых мелких фракций грунта и легкого мусора.

Непрерывность процесса позволяет создавать земснаряды гидравлического действия с наиболее высокой производительностью (2500 м3/ч и более). Земснаряды этого рода нецелесообразно использовать для разработки грунтов с большим содержанием крупных включений, размеры которых превышают определяющее живое сечение грунтовой магистрали (межлопастное расстояние рабочего колеса грунтового насоса, диаметр горловины эжектора и т.п.). Нежелательно применять эти земснаряды и для добычи НСМ с большим содержанием гравия, вызывающего быстрый износ трубопроводов, грунтовых насосов и другого оборудования.

С увеличением содержания гравия труднее обеспечить гидравлическое транспортирование материала по трубам, так как требуются повышенные скорости движения гидросмеси, напор в системе и мощность силовой установки. Земснаряда этого рода целесообразно применять для добычи НСМ с содержанием гравия до 30%. Землесосные, эжекторные и эрлифтные снаряды, не оборудованные специальными средствами механического рыхления, невозможно использовать для разработки связных и засоренных грунтов, например, при выполнении вскрышных работ или создании подводного склада.

Для добычи ПГС с высоким содержанием гравия (более 3О% ), или с включениями крупных камней, а также на месторождениях НСМ с отдельными прослойками или линзами связного грунта целесообразно применять земснаряды механического действия.

Эти снаряды эффективны и на вскрышных работах при удалении связных и засоренных грунтов. Из земснарядов механического действия наиболее распространены многочерпаковые. Их основной рабочий орган - замкнутая черпаковая цепь. Различаются цепи сплошные (безмайонные), собранные из одних черпаков, и цепи с промежуточными звеньями, у которых черпаки чередуются с холостыми соединительными звеньями (планками, майонами). На земснарядах для добычи НСМ в стенках черпаков устраивают отверстия, через которые выходит вода в процессе подъема материала над водой.

Благодаря этому в грунтовый колодец из черпаков поступает практически обезвоженный материал. Последующее перемещение материала из грунтового колодца к обогатительному оборудованию или в загружаемое судно осуществляется либо естественным скольжением по наклонным лоткам либо с помощью конвейеров. При необходимости удаления нетоварных фракций на берег или в ограниченные подводный отвал требуется оснащать земснаряд специальной гидротранспортной установкой или использовать грунтоотвозные шаланды.

В связи с относительно высокой частотой движения черпаков (до 22-24 I/мин) процесс поступления материала на обогатительное оборудование и в загружаемые суда идет непрерывно и обладает незначительной неравномерностью. Возможности создания высокопроизводительных многочерпаковых снарядов ограничиваются доступными объемами черпаков. Предельная производительность земснарядов этого типа составляет около 1000 м3/ч. К недостаткам многочерпаковых снарядов относятся ограниченная глубина добычи (до 18-20 м) и потеря части извлекаемого материала вследствие просора из черпаков при разгрузке над грунтовым колодцем.

Грейферные земснаряды по конструкции близки к плавучим кранам, но предназначены специально для добычи грунта из-под воды. Они оснащены оперативными лебедками для осуществления технологических перемещений и швартовными устройствами для загружаемых судов. При необходимости некоторого улучшения состава добываемого материала на грейферных снарядах устанавливают простейшее обогатительное оборудование. По конструкции различают грейферные снаряды с поворотными стрелами и с опорными мостами.

При наличии соответствующей канатоемкости у подъемной лебедки грейферным снарядом можно извлекать материалы со значительной глубины. В связи с цикличностью извлечения материала грейфером технологический процесс неравномерен, что затрудняет достижение оптимального использования обогатительного оборудования и ограничивает производительность земснарядов этого типа по сортированному продукту. Известны варианты грейферных земснарядов с несколькими (от двух до четырех) грейферами, работающими последовательно в едином технологическом цикле.

Как и у многочерпаковых, у грейферных снарядов предельная производительность ограничена емкостью рабочего органа. С увеличением глубины извлечения материала удлиняется рабочий цикл грейфера, что ведет к снижению производительности земснаряда. При отсутствии специализированных грейферных снарядов по аналогичному назначению используются плавучие краны.

Краны более просты по сравнению с земснарядами по устройству. Они приспособлены к условиям работы на малых реках с ограниченными габаритами пути, а также к условиям добычи материалов в ранневесенний и позднеосенний периоды навигации при отрицательной температуре воздуха. Применение добывающих снарядов других типов в эти периоды затруднено или невозможно из-за обледенения различных устройств.

Плавучими кранами возможно добывать полезные ископаемые с большой глубины за счет применения удлиненных тросов. Эти снаряды отличаются эффективностью использования энергетической установки, могут обрабатывать сухогрузные суда любых типов. Их существенным недостатком является сравнительно низкая производительность и отсутствие обогатительного оборудования. Нерудные строительные материалы в процессе добычи кранами остаются в естественном состоянии, т.е. их качество не повышается. 4.3