Российские земснаряды для глубоких карьеров

Я. Я. Урисман

И. М. Ялтанец

Н. Н. Кожевников

В книге описаны устройства земснарядов для добычи песка и гравия с глубин 20 – 30 м с помощью эжекторных устройств и способом погружения грунтового насоса под горизонт воды. Предпочтение отдано погружным грунтовым насосам завода ОАО «Промгидромеханизация», которые рекомендуются для замены эжектирующих устройств.

Российские земснаряды для глубоких карьеров

Н. Н. Кожевников

Я. Я. Урисман

И. М. Ялтанец

© Н. Н. Кожевников, 2016

© Я. Я. Урисман, 2016

© И. М. Ялтанец, 2016

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

1. Требование полного использования грунтов карьера

на глубину до 20—30 м с помощью земснарядов

Известно, что все грунтовые насосы имеют ограничения всасывающей способности 5—6 м вод. ст. Это позволяет при палубном расположении насоса на земснаряде разрабатывать подводный карьер на глубину до 10 м при плотности пульпы не выше 1,1—1,15 т/м

При трюмном размещении насоса на земснаряде глубина разработки карьера может быть увеличена до 12—13 м [1].

При достижении больших параметров в грунтовом насосе развивается кавитация с последующим срывом его работы. Эти ограничения не позволяют разрабатывать карьер грунта на большую глубину и ограничивают плотность пульпы и производительность земснаряда.

До 1990 г. разработка карьеров с помощью средств гидромеханизации относилась к строительным работам.

Впоследствии их отнесли законодательно к горным работам с повышенными требованиями к производству работ, в том числе полной выемки промышленных запасов песка и гравия отводимых карьеров.

Но во многих месторождениях песок и гравий могут залегать много ниже возможности разработки грунтов обычными земснарядами. Так, например, в нефтеносном бассейне Западной Сибири пески залегают на глубине до 20 – 30 м, а для освоения заболоченных месторождений необходимо поднять площадки добычи и дороги насыпью песка на 3—4 м, что можно выполнить только с помощью земснарядов.

Эти требования заставили гидромеханизаторов провести модернизацию ряда земснарядов для разработки грунтов до 15 – 20 м путем установки ранее известных, простых в изготовлении, эжектирующих устройств.

2. Характеристика эжектирующего устройства земснаряда

Еще с 1960—1970-х годов ряд проектно-конструкторских организаций, в том числе институт ВНИИнеруд, проводили исследовательские и конструкторские работы по приспособлению аналога – водоструйного насоса для его установки на земснаряде с целью получения напора перед грунтовым насосом в 3—4 м вод ст. для увеличения глубины разработки карьеров песка и гравия до 20—30 м [1,2,3].

Это увеличение напора на входе в грунтовый насос позволяло земснаряду без кавитации насоса разрабатывать карьер на глубину до 20—30 м с плотностью пульпы до 1,2 т/ м

Устройство назвали эжектором, а модернизированный земснаряд – эжекторным. На рис. 1 изображена схема этого эжектора с гидроразрыхляющей насадкой конструкции Тольяттинского института ВНИИнеруд [2].

В последствии, по предложению начальника отдела новой техники треста Кожевникова Н. Н., была произведена модернизация этого устройства на земснаряде 350—50 Л [3]. При диаметре всасывающего трубопровода Д

600 мм и входной камере смешения Д

400 мм фактический напор от эжектора не превышал одного метра при расчетном напоре в 4 – 5 м, а при повышенной подаче грунтового насоса устройство обращалось в гидравлическое сопротивление.

После замены камеры смешения на трубу Д

600 мм был достигнут проектный напор эжектора. Такая модернизация устройства была проведена в тресте «Энергогидромеханизация» на 50-ти земснарядах этого типа, в том числе на земснарядах при строительстве ГЭС за рубежом.

Водоструйный насос был известен еще в 19 веке, аналог при добыче золота называли гидроэлеватором. При своей простоте конструкции водоструйный насос – эжектор обладал очень низким КПД – не более 0,2 – 0,3, ввиду преобразования скорости водяной струи из насадка в напор согласно уравнению