Глава 3. Технические средства добычи, переработки и перевозки строительных материалов

3. 1. Добывающие снаряды

Классификация земснарядов. Добычу полезных ископаемых на водоемах осуществляют в основном с помощью добывающего каравана, в состав которого входят снаряд, брандвахта (при отсутствии жилых помещений на снаряде), моторизованная завозня, пульпопровод, топливные суда, баржи-площадки (грузовые понтоны), водооткачивающие суда, плавучая гравийно-сортировочная установка (приставка), разъездное судно, спаса­тельные и разъездные лодки. Для обеспечения работы земснаряда необходимы также транспортные суда, которые не входят в состав добывающего каравана.

Тип и конструкция добывающего снаряда зависят от характеристики и свойств добываемой породы, требований к качеству продукции, получаемой в результате переработки сырья, условий добычи, залегания полезного ископаемого и т. д.

Классификацию снарядов осуществляют по способу отделения породы от дна водоема, способу ее транспортирования, ре­жиму рабочих перемещений, способу передвижения с одного: объекта на другой, типу энергетической установки, классу Регистра.

В зависимости от способа отделения породы от дна водоема различают снаряды гидравлического и механического действия. К первым относятся землесосные снаряды, ко вторым — черпаковые.

Землесосные снаряды могут иметь различные грунтонасосные установки: с центробежным насосом, эжекторные, эрлифтные. Из-за больших потерь напора на отделение и подъем породы во всасывающей линии и из-за ограниченных возможно­стей повышения вакуума установка с центробежным насосом не позволяет вести добычу полезного ископаемого с больших глубин (более 15- 18 м). Для этой цели применяют эжектор­ные и эрлифтные (пневмогидравлические) землесосные снаря­ды, а также снаряды с дополнительным погружным грунтовым насосом.

На эжекторном снаряде в качестве рабочего вещества ис­пользуют воду, подаваемую центробежным насосом к эжектору, вмонтированному в грунтозаборное устройство. Струи воды, устремляясь вверх по пульпопроводу, увлекают за собой части­цы породы. Имеющиеся в эксплуатации эжекторные снаряды позволяют вести добычу с глубины 25 м.

Принцип действия эрлифтного снаряда основан на исполь­зовании энергии сжатого воздуха, подаваемого компрессором по напорному трубопроводу к грунтозаборному устройству. Воздух, устремляясь вверх по всасывающему пульпопроводу, увлекает за собой поступающую через грунтозаборное устройство сме­шанную с водой породу и транспортирует ее далее в техноло­гическую линию.

Основное преимущество эжекторных и эрлифтных снарядов по сравнению со снарядами, имеющими центробежные грунто­вые насосы, значительная глубина добычи и отсутствие быстроизнашивающихся деталей центробежных грунтовых насосов. Особенно целесообразно применять эти снаряды при добыче гравия и песчано-гравийной смеси, когда абразивное изнашива­ние центробежных насосов особенно велико.

Черпаковые снаряды подразделяют на многочерпаковые и одночерпаковые, а одночерпаковые в свою очередь - на штан­говые и грейферные.

По способу транспортирования породы различают рефулер­ные, конвейерные (лотковые), обслуживаемые специальными судами и самоотвозные снаряды.

Рефулерные и конвейерные снаряды транспортируют добы­ваемую породу или нетоварные ее фракции по пульпопроводу или конвейерам (лоткам) к месту складирования (на берег, в выработанное пространство месторождения) или в суда. Гидро­транспорт применяют в основном для песчаной породы.

К специальным судам, обслуживающим снаряды, относят баржи, шаланды и грузовые теплоходы, оборудованные для перевозки добываемых материалов. С помощью этих судов груз можно транспортировать на любое расстояние. Шаланды в отличие от других судов приспособлены для саморазгрузки в воду.

На самоотвозных снарядах извлекаемую со дна водоема по­роду грузят в специальные трюмы и доставляют к месту вы­грузки.

В зависимости от режима рабочих перемещений снаряды классифицируют на траншейные, папильонажные и траншейно- ямные (карьерные).

По способу передвижения с одного объекта на другой раз­личают самоходные и несамоходные снаряды.

В зависимости от типа главной энергетической установки, приводящей в действие устройства для извлечения и перемеще­ния полезного ископаемого, снаряды подразделяют на дизель­ные, электрические, дизель-электрические и дизель-гидравлические.

В зависимости от установленного класса Регистра снаряды .подразделяют на речные, озерные и морские.

Для краткой характеристики добывающих снарядов приме­няют условные обозначения, указывающие принадлежность и тип снаряда, его основное назначение и техническую произво­дительность. Буквы имеют следующие значения: П - портовый, З - землесосный, Ч - черпаковый, С - наличие сортировочного или обогатительного устройства. Например: ПЗС-600 - порто­вый землесосный снаряд с сортировочным устройством произ­водительностью 600 м³/ч.

Применение земснарядов. В первую очередь применение снарядов зависит от трудности разработки извлекаемой породы, гранулометрического состава, засоренности и др. По трудности разработки породы разделяют на 7 категорий (классов): I - булыжник и галька (щебень), II - гравий, III - песок, IV- супесь, V - суглинок, VI - глина, VII- скала.

На легких для разработки песчаных породах (III или IV категорий) используют преимущественно землесосные снаряды, на тяжелых глинистых и гравелистых породах (I, II, V и VI категорий) - многочерпаковые, на очень тяжелых скальных по­родах (VII категории) - одночерпаковые штанговые снаряды.

Оборудование землесосных снарядов усовершенствованными грунтозаборными устройствами с гидравлическими и механическими рыхлителями обеспечивает разработку более тяжелых пород и способствует повышению производительности снарядов. Использование снарядов на том или ином месторождении зави­сит также от конкретных условий работы (размеров снаряда, габаритов пути, глубины залегания полезного ископаемого и т. д.) и наличия на них технологического оборудования, необходимого для получения продукции соответствующего качества.

Характеристики и устройство снарядов. Для добычи песчано-гравийных материалов используют различные по характеристикам снаряды. Учитывая, что снаряды строят серийно, все суда в серии имеют общие характеристики, а каждая серия - свой номер проекта, описание снарядов дается по их проектам.

Добывающие снаряды рассматривают по двум основным ти­пам - землесосные и многочерпаковые. К землесосным относят­ся снаряды проектов 2121, 1-517, Р-139, 1-520, 23-112, 23-110, Р-109, 12, 592, 324, 246; к многочерпаковым - № 92-034, 92-017, Р-010, 570, 23-75. Среди добывающих снарядов как по количеству, так и по суммарной технической производительности боль­шинство составляют землесосные снаряды. Для добычи гравия используют землесосные и многочерпаковые снаряды проектов Р-139, 1-520, 23-112, 23-110, 92-034 и 92-017.

Основными техническими параметрами снаряда являются техническая производительность, тип технологического оборудования, класс Регистра, габаритные размеры, глубина добычи полезного ископаемого, диаметр напорного пульпопро­вода, категория разрабатываемых пород, мощность энергетиче­ской установки.

Производительность снаряда - количество породы естествен­ной плотности (м³), извлекаемой за 1 ч рабочего времени. Раз­личают проектную, техническую, расчетную и фактическую про­изводительности.

Проектной называют производительность, предусмотренную проектом и гарантируемую заводом-строителем при определении скорости перемещения снаряда по канатам, скорости черпаковой цепи, сигнальными огнями и т. д.

Производительность снарядов. Основной характеристикой снаряда является техническая производительность. В зависимо­сти от нее снаряды подразделяют на три группы: малой (до 550 м³/ч), средней (250- 1000 м³/ч) и высокой (более 1000 м³/ч) производительности.

Производительность землесосного снаряда по породе:

Qл.с. = Qп * р/100,

3.1.

где Qл — подача грунтового насоса по пульпе, м³/ч;р- содержание в пульпе породы, %.

Подача насоса по пульпе:

Qп = 900πd²υср,

3.2.

где d— диаметр напорного пульпопровода, м;υ_ср- средняя скорость дви­жения пульпы по пульпопроводу, м/с.

Содержание породы в пульпе (насыщение пульпа):

Р = 100/ ( z+1),

3.3.

где z— степень разжижения породы (показывает, сколько объемных частей воды в пульпе приходится на одну часть породы).

Произвол стельность многочерпакового снаряда:

Qм .с. = 60q *nч * kн / kраз,

3.4.

где q- вместимость черпака, и*;n_ч- скорость черпаковой цепи, черпаков/мин;k_н- коэффициент наполнения черпаков породой;k_раз- коэффициент разрых­ления породы.

Скорость черпаковой цепи зависит от рода и физических свойств породы, а также от технической характеристики черпакового привода. Коэффициент наполнения черпаков зависят от рода и свойств породы, толщины снимаемого слоя, глубины из­влечения породы, скоростей папильонирования и движения чер­паковой цепи. Коэффициент разрыхления в зависимости от гранулометрического состава и плотности породы составляет для песка, супеси и гравия 1,08 - 1,17, для глины 1,30 - 1,45.