книги / Эксплуатационные характеристики земснарядов с погружными грунтовыми насосами

С.А. ИВАНОВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЗЕМСНАРЯДОВ С ПОГРУЖНЫМИ ГРУНТОВЫМИ НАСОСАМИ

Под редакцией профессора И.М. Ялтанца

Издание 2-е, стереотипное

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

♦

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

-------------Р Е П А К 1 1 И 0 Н Н А Я К О Л Л Е Г И Я --------------

П О П Р О Б Л Е М А М Г И Д Р О М Е Х А Н И З А Ц И И

Только с помощью абстракции теоретического мышления горняки могут отвлекаться от случайных факторов, от случайных связей в изучаемых явлениях, могут проткнуть в их глубину и установить объ­ ективные закономерности, лежащие в основе изучаемых явлений.

Акад. АН СССР, РАН В.В. Ржевский

ПРЕДИСЛОВИЕ

Гидромеханизация — это тот способ ведения горных и строительных работ, который предопределяет высокий уровень механизации производственных процессов, высокую интенсив­ ность ведения работ при сравнительной низкой стоимости 1 м3 грунта, возможность разработки обводненных и подводных ме­ сторождений, высокое качество возводимых технических соору­ жений, возможность попутного обогащения (фракционирования) горной массы.

Гидромеханизация широко применяется на вскрышных ра­ ботах, добыче строительных материалов, разработке россыпных месторождений, при строительстве и углублении судоходных пу­ тей, в гидротехническом и транспортном строительстве, в про­ мышленном и гражданском строительстве, в мелиорации и вод­ ном хозяйстве, при обустройстве нефтяных и газовых месторож­ дений и многих других отраслях.

Однако в гидромеханизации имеется ряд недостатков, свя­ занных с производительностью средств гидромеханизации и энергозатратами на 1 м3 разрабатываемой горной массы.

Отечественная и зарубежная практика эксплуатации плаву­ чих землесосных снарядов показывает, что ограничивающим фактором повышения консистенции гидросмеси, а следователь­ но, и производительности земснаряда является не транспорти­ рующая способность системы (грунтовый насос - напорный тру­ бопровод), а всасывающая способность грунтового насоса. Из­ вестно, что по условиям напорного гидротранспорта плотность перекачиваемой гидросмеси может достигать 1200—1400 кг/м3, в то время как по условиям бескавитационной работы она может

5

1. Краткий анализ эксплуатации землесосных снарядов

Гидромеханизированный способ производства горных и зем­ ляных работ с помощью плавучих землесосных снарядов в по­ следние годы находит все большее распространение. Расширяют­ ся области применения этого способа производства, который ох­ ватывает новые регионы — от северо-западных областей до За­ падной Сибири и Дальнего Востока. Однако во многих случаях распространение плавучих земснарядов общестроительного на­ значения с палубным и трюмным расположением грунтового на­ соса сдерживается при проведении гидромеханизироваиных ра­ бот вследствие существенных недостатков, присущих обычным земснарядам. Главным из этих недостатков является ограничен­ ная глубина разработки, которая при усложняющихся горно­ геологических условиях залегания полезных ископаемых сущест­ венно влияет на использование таких земснарядов. К числу не­ достатков также относится ограниченное значение консистенции транспортируемой гидросмеси, которая не позволяет повысить производительность землесосного комплекса. Эти недостатки обусловлены ограниченной всасывающей способностью грунто­ вого насоса. Поэтому глубина, с которой ведутся разработки гор­ ных пород, или при различных дноуглубительных работах не превышает 12— 15 м, а консистенция гидросмеси обычно состав­ ляет не более 10 %.

Широкий интерес к земснарядам с погружными грунтовыми насосами в нашей стране и за рубежом возник в 80—90 годы про­ шлого столетия. Был проведен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, испытания опытно-промышлен­ ных конструкций земснарядов с погружными грунтовыми насосами. Анализ результатов этих работ приведен в следующем разделе предлагаемого издания. Указанные работы показали ряд существенных преимуществ по сравнению с применением обычных землесосных снарядов с непогружными грунтовыми насосами.

Кроме основной задачи — увеличения глубины разработки, то есть расширения области использования земснаряда, прове­

7

денные испытания показали, что даже при небольших глубинах разработки консистенция перекачиваемой гидросмеси, а следова­ тельно и производительность земснаряда может быть значитель­ но увеличены. Это обусловлено повышением всасывающей спо­ собности земснаряда, во-первых, за счет создания подпора на входе в погружной грунтовый насос, во-вторых, за счет снижения гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе вследст­ вие уменьшения его длины. На рис. 1.1 представлены схемы зем­ снаряда с погружным и непогружным грунтовым насосом. К чис­ лу других преимуществ применения земснарядов с погружными грунтовыми насосами относятся следующие:

1)улучшение условий охраны окружающей среды, связан­ ные с сохранением полезных угодий вследствие увеличения глу­ бины разработки минерального сырья, а также уменьшениями замутнения водоема по сравнению с обычным способом разра­ ботки вследствие эффективного грунтозабора;

2)снижение удельных энергозатрат на добычу и гидротранс­ портировку твердых материалов вследствие повышения конси­ стенции гидросмеси, то есть уменьшения энергозатрат на пере­ качку несущей среды (воды);

Рис. 1.1. Схемы земснарядов с непогружным (палубным) (а) н погружным

(б) расположением насоса

8

3) снижение износа входных элементов рабочего колеса за счет исключения работы насоса в кавитационном режиме (или с частично развитой кавитацией). Так по данным испытаний 1982 г. земснарядов с погружными грунтовыми насосами МБ16Гру и МБ20Р-11 срок службы рабочего колеса увеличивается в 1,6—2,5 раза;

4)экономия времени на каждом запуске грунтового насоса, так как не требуется создания дополнительными устройствами определенного разряжания на входе в грунтовый насос для за­ полнения его водой;

5)снижение шума и вибрации на земснаряде за счет исклю­ чения даже кратковременной эксплуатации грунтового насоса в кавитационном (или близком к нему) режиме. Это создает более комфортные условия для работы обслуживающего персонала.

Таким образом, можно считать, что применение земснарядов

спогружными грунтовыми насосами является самым прогрес­ сивным и перспективным направлением развития гидромехани­ зированного способа производства работ.

Если на первых этапах применения землесосных снарядов с погружными грунтовыми насосами производились модернизация и частичное изменение конструкции уже существующих земсна­ рядов, то в настоящее время отечественные заводы выпускают специально для этих целей предназначенные земснаряды. Так, следующие организации ОАО «Промгидромеханизация», ОАО «Механический завод гидрооборудования» и др. выпускают зем­ снаряды, которые успешно эксплуатируются в различных регио­ нах страны. На первых этапах создания и освоения плавучих зем­ снарядов с погружными грунтовыми насосами, когда в основном решались вопросы конструкции земснаряда и привода погружно­ го насоса, особенного внимания не уделялось вопросам эффек­ тивности и экономичности гидромеханизированного процесса, а именно таким количественным характеристикам, как максималь­ ная производительность и удельные энергозатраты. Похэтому в данной работе приведены результаты исследований, посвящен­ ных именно этим вопросам.

Знание факторов, обеспечивающих минимальные энергоза­

траты и максимальную производительность земснаряда, позволя­ ет определигь рациональные режимы работы грунтового насоса,

9