Землесосные снаряды

Землесосный снаряд - плавучая установка, предназначенная для подводной разработки горных пород.

Землесосный снаряд представляет собой плавучую землеройно-транспортирующую машину непрерывного действия, пред­назначенную для подводной разработки пород гидравлическим способом. Все его оборудование - грунтонасос, двигатель, вса­сывающий и напорный трубопроводы, механизмы передвиже­ния, а также вспомогательное оборудование монтируются на понтонах..

10.3.1. Классификация землесосных снарядов

1. По производительности земснаряды подразделяются на такие типы:

- малой мощности (Q < 100 м /ч);

- средней мощности (Q =100…500 м /ч);

- большой мощности (Q > 500 м /ч).

2. По силовому оборудованию земснаряды подразделяются на:

- электрические;

- дизельные.

3. По способу перемещения различают земснаряды:

- с тросовым перемещением (канатным);

- со свайным перемещением.

10.3.2. Конструкция землесосных снарядов

Основными частями земснаряда являются:

- понтон;

- рыхлитель;

- всасывающий трубопровод;

- землесос (грунтовый насос);

- напорный трубопровод;

- механизм перемещения;

- силовое оборудование;

- вспомогательное оборудование (лебедки, насосы, компрессоры);

- механизм управления;

- помещение надстройки.

Плавучий землесосный снаряд (см. схему) представляет со­бой судно с надстройкой. Для удержания земснаряда на рабо­чем месте и осуществления его рабочих движений служат свайный аппарат 11 и лебедка поворота 13, позволяющие про­изводить веерообразные перемещения всасывающего устрой­ства и поступательное движение земснаряда.

Для перемещения земснаряд закрепляется на одной из двух свай свайного аппарата 11. Постепенным разматыванием и сматыванием соответствующих заякоренных канатов 15 зем­снаряд поворачивается вокруг опорной сваи. При этом выемка грунта производится по дуге окружности, очерчиваемой в плане концом всасывающего патрубка (см. следующую схему). После перемеще­ния всасывающего патрубка по всей ширине забоя первая свая поднимается, а на дно водоема опускается вторая свая. В ре­зультате конец всасывающего патрубка может описывать дугу окружности вокруг нового центра, смещенного относительно первого в направлении рабочего перемещения земснаряда. Пе­ремещая таким образом опору с одной сваи на другую, полу­чают необходимые рабочие траектории земснаряда.

Для подъема и опускания свай применяются несколько спо­собов захвата. На небольших земснарядах свая захватывается за верхний конец с помощью клещевого зажима; а на круп­ных применяется фрикционный захват сваи.

Лебедка поворота служит также для поддержания непре­рывного контакта всасывающего устройства с породным мас­сивом и создания необходимого давления для механического разрушения породы рыхлителем.

Грунтонасосы землесосных снарядов имеют ограниченную высоту всасывания. При увеличении глубины разработки часто используют погружные грунтонасосы, располагаемые с электродвигателем в герметичном корпусе. Электродвигатели могут оставаться над поверхностью воды, тогда соединение их с грунтонасосом осуществляется длинными валами с кардан­ными шарнирами.

Во всасывающей трубе часто устанавливаются инжекти­рующие устройства с насосами струйного типа.

Процесс разрушения пород грунтонасосами осуществляется за счет энергии потока воды, засасываемой насосом. Необхо­димая скорость потока для песка составляет 0,35-0,7 м/с, для гравия - более 2,5 м/с. Разработка глинистых пород способом размыва свободным засасыванием затруднена, поэтому для ин­тенсификации процесса около всасывающей трубы 1 устанав­ливают (см. на 3-й схеме - а): сопла 3, через которые подают под дав­лением разрушающую породу воду.

Для разработки более крепких пород с каменистыми вклю­чениями используют фрезерные рыхлители (см. на 3-й – б):раз­рушенная лопастями фрезы порода всасывается через трубу 2;подрезание породы фрезами может осуществляться как снизу вверх, так и сверху вниз. Второй способ менее эффекти­вен.

Кроме фрезерных рыхлителей используют цепные, черпаковые, шнековые и роторные.

Рыхлители предназначены для отделения породы от массива и смешивания ее с водой (образования пульпы);

Рыхлители бывают:

- гидравлические;

- механические;

Гидравлический рыхлитель состоит из нескольких насадок, расположенных около всаса. Вода, выходящая под давлением из насадок, разрушает породу, которая засасывается землесосом.

Давление воды у насадок должно быть на 1,0…1,5 атм выше, чем для тех пород при надводной разработке. Гидравлические рыхлители применяются по породам, содержащим посторонние включения- камни, сваи, пни и т.д. Удельный расход энергии это разрушение породы этими рыхлителями в 5…10 раз больше, чем для механических рыхлителей. Поэтому они имеют сравнительно узкую область применения.

Механические рыхлители могут быть:

- черпаковые;

- шнековые;

- роторные;

- фрезерные;

Черпаковые рыхлители по конструкции аналогичны рабочему органу цепного многоковшового экскаватора. Черпаки захватывают грунт и переносят его в область всаса. Применяются редко (обычно для пород, имеющих включения в виде валунов, камней, и т.д.)

Шнековые рыхлители состоят из двух шнеков с разным направлением спиралей (правой и левой) и направляющего лотка.

Хорошо разрыхляют однорядные породы, но не могут работать при боковой подаче.

Роторные рыхлители по конструкции аналогичны роторам роторных экскаваторов. Всас устанавливается в средней части ротора. Применяется для рыхления плотных пород.

Фрезерные рыхлители нашли наибольшее применение. Фрезерный рыхлитель состоит из криволинейных ножей, сходящихся в центре. Фрезерные рыхлители могут быть:

- открытые;

- закрытые;

Применяются для широкого диапазона пород по физико-механическим свойствам. Обеспечивает возможность перемещения рыхлителя в любом направлении. Открытые фрезерные рыхлители применятся для разработки налипающих пород.

Закрытые фрезерные рыхлители применяются для разработки нелипких пород (песок).

Цепные рыхлители используются при разработке пород, со­держащих валуны, в водоемах глубиной до 15 м.

Черпаковые рыхлители по конструкции аналогичны рабо­чему органу цепного экскаватора. Порода, переносимая чер­паками в область всасывания, засасывается землесосом,, а крупные включения выносятся черпаками в выработанное пространство.

Всасывающий трубопровод состоит из труб, соединенных друг с другом фланцами. Важно тщательно делать уплотнения стыков, чтобы не происходило подсасывание воздуха.

Напорный трубопровод состоит из 3х участков:

- трубопровод, находящийся на земснаряде;

- плавучего пульпопровода;

- сухопутного пульпопровода;

Плавучий пульпопровод состоит из отдельных звеньев. Каждое звено плавучего пульпопровода состоит из:

- понтона;

- трубы;

- шарового соединения;

- ходового трапа;

- кронштейнов для укладки силового кабеля.

Шаровые соединения между трубами (звеньями) нужны для обеспечения подвижности земснаряда.

На землесосном снаряде помимо всасывающего трубопровода имеется и напорный трубопровод. Последний состоит из трех участков: находящегося на земснаряде, плавучего и сухопутного пульпо­проводов. Каждое звено плавучего пульпопровода состоит из понтона, трубы, шарового соединения, ходового трапа и крон­штейнов для укладки силового кабеля.

Понтон земснаряда представляет собой плоскодонное судно сварной конструкции.

10.3.3. Расчет производительности

Объем воды, потребный для разработки и транспортирования определенного объема породы, в гидромеханизации принято называть удельным расходом воды.

Часовая производительность гидромонитора по породе (м³/ч) определяется по формуле:

;

где

— производительность гидромонитора по воде, м³/ч; q — удельный расход воды, т. е. расход воды в кубических метрах на 1 м³ размытой породы, м³/м³.

Среднесменная производительность гидромонитора по по­роде:

,

где t — число рабочих часов в смене, ч; К_В =0,67…0,9— коэф­фициент использования установки по времени.

Потребная подача насоса (м³/ч) определяется произво­дительностью по воде гидромониторов, обслуживаемых дан­ным насосом:

, или.

Необходимый напор насоса Н_в (Па) определяется по урав­нению:

,

где — геометрическая высота подъема воды (разность вы­сотных отметок оси насоса и ствола гидромонитора), м; — геометрическая высота всасывания (разность отметок оси на­соса и уровня воды в водоеме), м; — необходимый напор перед насадкой гидромонитора (определяется в зависимости от свойств породы), — местные потери напора соответственно по длине трубопровода, в коленах, задвижках, шарнирах, клапанах, компенсаторах и т. д.; во всасывающем трубопроводе и гидромониторе, м.

Производительность землесоса (м³/ч) по гидросмеси (пульпе) определяется из выражения

,

где т — пористость грунта, доли ед. (для песчаных пород — 0,36, а для глинистых — 0,4).

Необходимый напор Н (Па) землесоса

.

10.3.4. Автоматизация землесосных снарядов

Ос­новными задающими устройствами при автоматизации работы земснарядов являются датчик-вакуумметр и манометр, датчик-консистометр, а также датчики, измеряющие усилия в тросах рабочих лебедок. Остальные кон­трольно-измерительные приборы снабжаются датчиками, кото­рые лишь корректируют и уточняют поддерживаемый режим или применяются как вспомогательные приборы и блокирую­щие элементы.

Наилучший режим работы землесосного снаряда достига­ется при максимальном использовании вакуума и таком сопротивлении напору, при котором будет обеспечена оптималь­ная скорость транспортирования грунта в грунтопроводе.

В САР режимом работы земснаряда в качестве регулируе­мых параметров приняты вакуум, расход и токовая нагрузка привода разрыхлителя. Устройство позволяет в зависимости от категории разрабатываемого грунта устанавливать подачу и толщину срезаемого слоя.

10.3.5. Требования безопасности при гидромониторных и землесосных работах

К управлению гидромонитором при разработке пород на карьерах могут быть допущены рабочие не моложе 18 лет, про­шедшие медицинское освидетельствование, обученные по про­грамме и имеющие удостоверение, выданное квалификацион­ной комиссией, об окончании курса по специальности гидромониторщика и сдаче экзамена по техническому минимуму и безопасности ведения работ.

Независимо от курсового обучения и прохождения вводного инструктажа по технике безопасности должен быть проведен инструктаж непосредственно на рабочем месте. Инструктаж проводится также при переводе гидромониторщика из одного забоя в другой.

При гидромониторных работах опасность представляют об­валы породы, неправильное обращение с механизмами, удары водяной струи, поражение электрическим током, неправильная организация такелажных работ.

Во избежание несчастных случаев в результате обвала по­роды при гидромониторном размыве не допускается установка гидромониторов с ручным управлением на расстоянии от за­боя менее 0,8 высоты уступа.

Передвижение оборудования в забое допускается только после тщательного осмотра забоя и ликвидации козырьков и нависаний.

Территория участка гидромониторных работ на расстоянии не менее полуторной дальности полета струи гидромонитора должна быть ограждена знаками, предупреждающими об опас­ности пребывания людей в этой зоне.

Удар водяной струей может произойти при случай­ном резком повороте ствола гидромонитора в направлении на­ходящегося в карьере человека. Во избежание этой опасности перед началом работы гидромонитора из радиуса действия его струп должны быть выведены все люди, а с рабочего места гидромониторщика — лица, не имеющие отношения к его ра­боте. Для исключения несчастных случаев, вызванных разры­вами гидромониторов, запорной арматуры и трубопроводов, не допускается превышение давления, установленного инструк­цией по эксплуатации.

Установки гидромеханизации до пуска в эксплуатацию дол­жны быть испытаны под давлением, превышающим нормаль­ное рабочее (для труб на 30%, для гидромонитора на 30— 50%, для насосов и землесосов на 80%). Для применяемого оборудования рабочее давление в гидромониторе не должно превышать установленного.

Так как поражение электрическим током может произойти от соприкосновения струи гидромонитора с электрическими проводами, находящимися под высоким напряжением, гидро­монитор должен быть расположен от линии электропередачи на расстоянии не менее двукратной дальности полета струи. В отдельных случаях при условии обязательного согласования с органами Госгортехнадзора разрешается работа гидромони­тора на более коротком расстоянии от высоковольтной линии электропередач, но при этом должны быть установлены огра­ничители поворота и подъема ствола.

Особую осторожность следует соблюдать при обслужива­нии зумпфа землесосной установки, так как в нем скаплива­ется пульпа и поверхность зумпфа в ряде случаев трудно от­личить от поверхности подошвы уступа. В месте укладки пород несчастный случай возможен на свежее намытом участке (там, где он полностью не уплотнился) или в отстойнике. Рабочим, обслуживающим участок намыва, необходимо соблюдать осто­рожность, особенно на участках, намытых из супесчанистых, суглинистых и глинистых пород. При сухой и ветреной погоде на поверхности участка, намытого из этих грунтов, образуется легкоразрушаемая корка, представляющая опасность для че­ловека.

Оператору гидромонитора запрещается: загромождать и за­хламлять рабочую площадку; устанавливать гидромонитор вдоль откосов и неукрепленных вертикальных стенок в преде­лах призмы обрушения породы; работать на гидромониторе с неисправным манометром или без него; работать на гидро­мониторе во время грозы; подтягивать болты в соединениях трубопроводов при наличии в них давления; оставлять борта отработанных участков с откосами, превышающими угол есте­ственного откоса, оставлять работающий гидромонитор без надзора даже на короткое время.

Усредненные параметры земснарядов. 1. Средняя производительность по породе, - 100…1000; 2. Дальность транспортирования по горизонтали, км- 1,3…1,5; 3. Глубина разработки, м: - максимальная – 12…15; - минимальная- 3…4,5; 4. Установленная мощность, кВт: - 491…5130; 5.Масса без плавучего пульпопровода, т: - 112…650; 6. Длина плавучего пульпопровода, м: - 120…500; 7. Диаметр труб, мм- 350…800; 8. Число звеньев,- 20…50;  

10.3.6. Техническая характеристика некоторых типов земснарядов

Дата добавления: 2014-10-17