книги / Эксплуатационные характеристики земснарядов с погружными грунтовыми насосами

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Расчет основных показателей производственных процессов разработки обводненных песчано-гравийных месторождений плавучим землесосным снарядом [39]

Исходные данные

Полезное ископаемое представлено: крупнозернистыми пес­ ками со средним диаметром частиц d\ = 1,0 мм, пористостью ш\ = 0,3 и плотностью yTi = 2,6 т/м3; мелкозернистыми песками со средним диаметром частиц d2 = 0,2 мм, пористостью т2 = 0,35 и плотностью ут2 = 2,65 т/м3; гравием со средним диаметром частиц d3= 20 мм, пористостью т3= 0,25 и плотностью утз = 2,7 т/м3.

Продуктивная толща разделена следующим образом: песок крупнозернистый — 85 %, песок мелкозернистый — 10 %, гравий

— 5 %. Пласт полезного ископаемого мощностью 9 м залегает горизонтально и сильно обводнен. Уровень грунтовых вод нахо­ дится ниже поверхности на 4 м. Поступление воды в карьер за счет фильтрации обеспечивает нормальную работу' земснаряда.

Расчет основных показателей проекта

1. Средневзвешенные значения d, т, ут.

Порода		Содержание	Размер час­	Пористость	ПЛОТНОСТЬ 7т,
		Р , %	тиц d , мм	ш, доли ед.	т/м3
Песок	крупнозер­	85,0	1,0	0,3	2,6
нистый					2,65
Песок	мелкозерни­	10,0	0,2	0,35
стый				0,25	2,7
Гравий		5,0	20,0
		100,0	2,05	0,303	2,61

61

ON	Таблица 1
ы
	Распределение грунтов по трудности разработки их землесосными снарядами

Группа	Расход воды на раз­
пород	работку изранспор-
	тирование 1 м3 поро­
	ды, м3

I 6,5

и8,5

ш11

Породы

Пески

мелкозернистые

Пески

среднезернистые Пески разнозер­ нистые Пески пылеватые Илы текучие

Пески разнозер­ нистые, крупно­ зернистые и гра­ велистые Пески пылеватые Супеси легкие

Пески разнозер­ нистые

глици­ стах (менее 0,005 мм)

<3

<3

3— 6 3— 6 < 3

		Содержание частиц, %
пылева­	мелких	средних	круп­	Гравийно-галечных при производи­
тых	(0,05—	(0.25—	ных	тельности земснаряда (по пульпе),
(0,005—	0,25 мм)	0,5 мм)	(0,5—					м3/ч
0,5 мм)			2 мм)	£ 1000			<2000				>2000
				2 -	2 - 2 -		2- 2- 2~ 2 - 2 - 2 -
> 5 0		£ 5 0		20	40	60	20	60	90	20	60	120
£ 15	<50	£ 5 0	£ 1 5	3	2	.1	4	2	I	5	3	1

£5 0

<20 Нс регламентируется Не регламентируется

< 15

< 50

£ 5 0

> 15

6 5 3 8 6 3 10 7 5

20— 50	Не регламентируется
< 5 0	Нс регламентируется
Не регламентируется		12 10 8 12 11 10 15 12 10

IV 14

V 18

VI 22

v n

26

VIII 30

Супеси тяжелые

Песчано­ гравийные грун­ ты Суглинки легкие

Песчано­ гравийные грун­ ты Суглинки сред­ ние Песчано-

гравийные грун­ ты Суглинки тяже­ лые

Глины тощие Гравийно­ галечные Гравийно-галеч- никовыс

6— 10

< 3

10— 15

< 5

15—20

< 5

20—30

< 40

< 5 0	8	6	5	10	8	6	12	10	8
Не регламентируется	25 22 20 30 25					20	30	27	25
То же	12	8	6	14	10	8	15	12	10
»	35	30	25	35	30	25	40	35	30
»	15	12	10	15	12	10	20	15	12
»	45	40	35	45	40	35	50	45	40
»	15	12	10	15	12	10	20	15	10
»
Нс регламентируется	— — —			60	55	50	65	60	50
Не регламентируется	—	—	-— 40		85	80	95	90	80

П ри м еч а н и е. Группа пород определяется по среднему гранулометрическому составу. Средний гранулометрический состав пород определяется без учета глинистых прослоев. При послойной разработке пород их группа устанавливается отдельно для каждого однородного слоя. При разработке пород II и III групп в ранее намытых сооружениях группу пород следует относить к ближайшей низшей.

			1	-85+0,2-10+20-5 = 2,05 мм;
				100
	ш.ср	Y<mipi _ 0		,3-85+0,35-10+25-5
		100	“	100
	Тт.ср		2,6-85+2,65-10+2,7-5 = 2,61 т/м3.
				100

2.Удельный расход воды для разработки пород Ш группы q

=11 м3/м3 (табл. 1).

3.Плотность гидросмеси

ут(1 -т ) + дуо 2,61(1-0,303) + 11-1

1 -m + q	= 1,0959 = 1,1т/м3.
	1-0,303+11
4. Техническая производительность карьера по породе
бгод	400000
Отсх.к T n jK KB	= 148,8 м3/т,
	160-3-8-0,7

где Т — число рабочих дней в году; <2Г0Д — годовая производительность карьера по породе, м3; t — продолжительность смены, ч; Кт - 0,7 — коэффициент использования земснаряда по времени; пш — число рабочих смен за су5кйасчетная производительность карьера по гидросмеси

= <+„ [О- И) + ?] = 148,8[(1- 0,303) + И) = 1740,5 м3/ч =1740 м3/ч.

6. Подбирается необходимый тип земснаряда (земснаряд ЗГМ-1-350А с фрезерным разрыхлителем).

64

Расчетная производительность по грунту III группы, м3/ч ....................................	178
Производительность по воде QBземлесоса ЗГМ-1-350А, м 7ч ...........................	1900
Полный напор Я0, м................................................................................................................	43
Вакуумметрическая высота всасывания Явс, м ............................................................	5,5
Максимальная глубина разработки Яр, м .......................................................................	6,0
Число звеньев плавучего пульпопровода........................................................................	10
Длина одного звена, м ..............................................................................................................	6
Диаметр всасывающего трубопровода, м м ..................................................................	350
Длина всасывающей трубы, м .............................................................................................	16
Диаметр плавучего пульпопровода, мм.........................................................................	400
Длина стандартного плавучего пульпопровода, м........................................................	60

7.Для рыхления песчаных пород Ш группы принимается по таблице фрезерный рыхлитель открытого типа.

8.Диаметр фрезы для разработки легких пород

/>фр =0,23(2!? =0,23-148°’35 = 1,33м,

где бп.э — производительность земснаряда по породе, м3,

	_ Q ___	1730	= 147,9 = 148 м3/ч,
	l - m +q	1-0,303 + 11

где Qr.3— подача (производительность) земснаряда по гидросме­ си, м7ч.

Q =	=	= 1727,97 = 1730 м3/ч,
	Уг	U

где <Эв.3 — подача земснаряда по воде, м3/ч.

Из расчетов QTKи Qr3 ясно, что по производительности необ­ ходим один землесос.

9. Длина фрезы определяется по формуле

L<j,p = aDфР = 0,7’1,33 = 0,931 = 0,93 м,

где а — коэффициент, учитывающий свойства пород (а = 0,7^0,8 для несвязанных песчаных пород).

10. Скорость папильонирования земснаряда

65

V	&■>	148	= 306,8 м/ч =
" 1 ^й ^К ,К т Кц		0,93 1,33 -0,65 0,75	0,85

= 5,1 м/мин,

где Кпог — коэффициент потерь породы (Кпог = 0,75-5-0,85); Кй — коэффициент использования рыхлителя по диаметру (Кл = 0,85-гО,95 для плотно связанных пород); Kt — коэффициент ис­ пользования рыхлителя по длине (К; = 0,55-5-0,65 для свай в не­ подвижных направляющих; Ki = 0,9-5-1,0 при напорном ходе).

11. Ширина заходки земснаряда

В = 2/?sin— = 2 • 29sin— = 29 м,

2 2

где R — расстояние от оси сваи до всасывающего наконечника, м; а — угол разворота земснаряда в забое (а = 60-5-70°).

12. Подача земснаряда

S = Bb	29-2,5	1,25 м,
2R	2-29

где b — расстояние между сваями земснаряда, м.

13. Для крупнозернистых песков с примесью гравия угол от­ коса забоя в спокойной воде будет 1:2.

Угол откоса забоя в процессе работы земснаряда

Р = 2а,

где а — угол естественного откоса разрабатываемой породы (а = 27-540° для крупнозернистых песков; а = 25-5-30° для гравия).

Принимаем угол откоса уступа земснаряда

2а = 2-30 = 60°.

14. Длина блока разработки земснаряда равна длине шага пе­ реключения плавучего трубопровода:

	2
L- =	I =78,67 «80 м.

66

где Ln„ — длина плавучего пульпопровода, м.

15. Место установки ложных створных знаков

Щ	29 14
А	14м,
R	29

где U— расстояние от сваи до багермейстерской рубки, м, или

А = 21 sin— = 214sin— = 14 м.

1 2 2

16. Величина недобора определяется по таблице:

Й|1ед —0,5 М.

Расчет гидротранспорта

Расчет гидротранспорта производится по методике Всесоюз­ ного научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева (ВНИИГ).

1. Коэффициент транспортабельности фракций: песок крупнозернистый — 85 %, d = 1,0, (pi = 0,8; песок мелкозернистый — 10 %, d = 0,2, фг = 0,2; гравий — 5 %, d = 20, фз = 2.

Средневзвешенный коэффициент транспортабельности

	= ф1Р1+фгР2+ф3Рз = 0,8-85+0,2-10+2 5 _ Qg
Фср	100	10032

2. Для расчетов принимается диаметр трубопровода 400 мм, как по технической характеристике земснаряда.

3.Критическая скорость гидросмеси в пульпопроводе при D„

=0,4 м

-Vo.06'0,8 = 3,55 м/с,

где S0— объемная консистенция гидросмеси

67

S	= Уг	= l-—-1- -		= 0,0621= 0,06.
	yT-Y0 2,61-1,0
4.	Действительная скорость в пульпопроводе при Д = 0,4 м
у	_ — ^Яы__		4	1730	= 3,826-3,83 м/с,

дгсД23600 3,14 0,42 -3600

Л3,83 = 1,078 — допустимо. К-р 3,55

5.Производим проверку по диаметру, принимаем Д = 0,45

м:

Vq, = 8Щ45 • Vo,06-0,8 = 3,695 = 3,7 м/с;

4-1730

3,02 м/с,

3,14 • 0,452 -3600

имеем Уд < Укр, а значит, произойдет заиление трубы и образова­ ние «пробки». Принимаем Д = 400 мм.

6. Оптимальная скорость в пульпопроводе при Д = 0,4 м

V, = 5 ,5 ^ 9 ^ А = 5,5^/0,06-0,8 0,4 = 2,85 м/с.

7.Удельные потери напора при движении гидросмеси (при

Д= 0,4 м)

IП =1*0	1+2V s= 0,022 1+2 2,85V		= 0,0401 м,
	Л ;	3,83.

где iQ— удельные потери напора при движении воды в пульпо­ проводе при Д = 0,4 м,

68

0,0115-3,83г = 0,0215 « 0,022 м, 2*А, 2-9,8-0,4

где Х0— коэффициент гидравлических сопротивлений.

8. Потери напора, м, во всасывающем трубопроводе земсна­

ряда

He =hr— +h	Уг	-1	+ i„nr/_r + Лкс4	V2 у
				г вс 1г
ВС Г	п	J	п.вс вс м	щ
То	То			^ 8 Уо

где Аг — геодезическая высота всасывания (hr= - 0,5 м; знак «ми­ нус» означает, что ось землесоса расположена ниже уровня воды в забое); h„ — глубина разработки (hn = б м); Ам— местные по­ тери напора во всасывающей трубе,

Лм= 0,1hf,

h, = /вс/пво= 16• 0,078 = 1,248 м,

где /вс — длина всасывающей трубы, м; VBC— скорость во всасы­ вающей трубе;

_ 4	_	4 1730	= 4,997 «5 м/с,
TtD 3600		3,14-0,35-3600

где D — диаметр всасывающей трубы, м;

напора во всасывающей трубе,
	^ТГВС^3“	1	to эо^1
		= 0,058 1 + 2
Г = Г	1 + 2 *0		——-
*0	V		1 5
	\ квс )

_

— удельные потери

3'

= 0,078 м/м.

J

_

Оптимальная скорость во всасывающем трубопроводе

С = 5 ,5 ^ СФcpD = 5,5^0,06-0,8-0,35 = 2,78м/с ;

/0ВС— удельные потери напора во всасывающей трубе,

69

с =	= 0,058 м/м,
	2gD 2-9,8-0,35

где hm— потери напора в щели всасывания (принимаем /гщ = 1,0 м);

=-0,55+0,6+1,248 + 0,125+1,403 + 1,0 = 3,83м,

Явс < Явак = 3,83 < 5,5,

Явак — вакуумметрическая высота всасывания на воде, м. 9. Потери напора в гидротранспортной системе, м

где Явс — потери напора во всасывающем трубопроводе (Явс = 3,83 м); Нт — потери напора в плавучем трубопроводе,

Я„л = 2/nLn.,, = 2-0,0401-80 - 6,416 м;

Я„ак — потери напора в наклонном трубопроводе,

Янак =[»о + (in - / 0)cosa]LHaK=

= [о,022+(0,0401-0,022) cos 30°] 30 = 1,13 м,

где L„aK— длина наклонного участка трубы при переходе от пла­ вучего пульпопровода к береговому (магистральному), м; Я нам — потери напора в намывном трубопроводе на раструбных соеди­ нениях,

Янам = 1>5^£ши = 1,5-0,0401-50 = 3,01 м;

■Ьнш— длина намывного трубопровода (на карте намыва), м;

Ягор = inLj.op = 0,0401 -800 = 32,08 м;

70