CC BY
52
___________________________________ © Л.Г. Тельных, Н.Н. Арефьев,
И.А Гореликова, О.Н. Тарасова, 2009
Л.Г. Тельных, Н.Н. Арефьев, И.А. Гореликова,
О.Н. Тарасова
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУНТОЗАБОРА НА ЗЕМСНАРЯДАХ ООО «ОКТЯБРЬСКИЙ ССРЗ»
Спроектирован новый трехсекционный грунтоприемник для землесосных снарядов. Приведено описание его работы.
Ключевые слова: землесосный снаряд, грунтоприемник, грунтозабор.
Основные преимущества гидромеханизированного способа добычи полезных ископаемых: высокая производительность, низкая себестоимость единицы продукции по сравнению с другими способами, универсальность применяемой техники (возможность использования для добычи песка, на дноуглубительных работах, для очистки водоемов). Эффективность работы земснаряда в основном определяется степенью совершенства грунтозаборных устройств [1]. Земснарядами грунт выбирается из водоема и транспортируется к месту складирования. При заборе грунта со дна происходит разбавление его водой. Основная задача - уменьшить количество дополнительной воды - повысить концентрацию засасываемой водогрунтовой смеси. Этого можно достичь применением специальных грунтозаборных устройств. ООО «Октябрьский ССРЗ» изготавливаются землесосные снаряды, которые обеспечивают грунтозабор с высоким насыщением водогрунтовой смеси. Грунтозаборное устройство земснарядов снабжено оригинальным гидравлическим рыхлителем грунта с принудительной подачей грунта к всасывающему зеву грунтоприемника. Сущность новизны грунтозаборного устройства состоит в том, что оно снабжено не только соплами для размыва грунта, но также дополнительными специальными соплами, направленными в строну всасывающего зева грунтоприемника, предназначенными для транспортирования размытого грунта в зону всасывания. Это дает возможность увеличить насыщение водогрунтовой смеси до 25% и более. В то время как существующие грунтозаборные устройства обеспечивают насыщение водогрунтовой смеси 8 - 10%, т.е. засасывается и транспортируется к месту складирования водогрунтовая смесь с малым
насыщением грунта («гонится чистая вода»). Повышение же насыщения водогрунтовой смеси грунтом обеспечивает, во-первых, увеличение производительности земснаряда по грунту, во-вторых, снижение энергетических затрат на извлечение каждого кубического метра грунта. Кроме того, оснащение грунтозаборного устройства соплами для принудительного подвода грунта в зону всасывания обеспечивает возможность расширения зоны размыва и удаление ее от грунтоприемника, что снижает вероятность завала всасывающего зева при обвалах откосов грунта. Это дает возможность увеличить коэффициент использования земснаряда по времени (уменьшается количество остановок земснаряда для очистки и промывки всасывающего зева). В итоге новая конструкция грунтозаборного устройства обеспечивает снижение себестоимости каждого кубометра извлеченного песка.
При разработке несвязных грунтов грунтозаборными устройствами традиционной конструкции обычно применяется гидравлическое рыхление вымыванием или диффузионным методом [1]. Оба метода связаны с всасыванием водогрунтовой смеси через узкую щель между кромкой наконечника и массивом грунта. Высокое насыщение водогрунтовой смеси может быть обеспечено при сохранении в процессе грунтозабора узкой всасывающей щели. Однако при изменяющихся грунтовых условиях это выполнить невозможно. Разработанная новая конструкция грунтозаборного устройства (рисунки 1, 2) отличается увеличенной активной зоной всасывания [2]. Ее новизна по сравнению с известными конструкциями заключается в применении удлиненного гидромониторного ствола 2, на котором установлены сопла 3 и 4 не только для рыхления, но и для принудительного подвода грунта к всасывающему отверстию наконечника 1. Приток чистой воды ограничивается экраном 5. В новой конструкции рыхление осуществляется и размывом и диффузионным методом на расстоянии от всасывающего отверстия до 1,5 - 2 м, откуда грунт перемещается к всасывающему отверстию струями воды, вытекающими из специальных сопел 3. Таким образом, зона активного всасывания увеличивается по сравнению с традиционными конструкциями в 4 - 8 раз, что обеспечивает стабильно высокое насыщение водогрунтовой
Рис. 1. Конструкция грунтоприемника с принудительным подводом грунта
смеси независимо от изменений условий грунтозабора. Разработана методика расчета нового грунтозаборного устройства с учетом исследований [3, 4]. Расстояние между соплами Sр не превышает длины воздействия струи на грунт [3]:
Sр < 20,5 т do (Уо/V,ч-1) £,
где т - опытный коэффициент; d0 - диаметр сопел; V0 - скорость истечения воды из сопел; Vн - неразмывающая грунт скорость; £ -коэффициент, учитывающий перемещение грунтозаборного устройства.
Критическая глубина погружения сопел не превышает расчетной величины Икр [4]:
Икр = Fcро/(Рсм-уУ( Vo/К)2/Ь,
где Fc -площадь сечения сопла; р0, рсм - плотность воды и средняя плотность гидросмеси в зоне массообмена соответственно; у - коэффициент, учитывающий экранирующее действие стенок котлована; Ь - средняя ширина зоны диффузии.
В соответствии с разработанной методикой рассчитаны, спроектированы, изготовлены и испытаны в эксплуатации новые грунтозаборные устройства на земснарядах проекта 258.Г-40, 258.Г-80.2, 258.Г-150.
Рис. 2. Установка грунтоприемника с принудительным подводом грунта на земснаряде
Новые устройства обеспечивают работу земснарядов с объемной концентрацией водогрунтовой смеси не менее 25%.
ООО «Октябрьским ССРЗ» спроектирован и изготовлен земснаряд проекта 258.Г-80.1 для проведения дноуглубительных работ на реке Черный Иртыш в республике Казахстан. На земснаряде установлен трехсекционный грунтоприемник (рис. 3 и 4).
Эксплуатация земснаряда в навигацию 2008 г. показала, что обеспечивается необходимая глубина выработки при значительно меньшем переуглублении, чем при работе традиционно - применяемыми эллиптическими грунтоприемниками.
Преимущество технологии дноуглубления трехсекционным грунтоприемником заключается в том, что за один проход земснаряда разрабатывается не одна широкая траншея, а три узких, что значительно снижает переуглубление и, следовательно, количество излишне вынутого грунта.
Рис. 3. Трехсекционный грунтоприемник на земснаряде проекта 258.Г-80.1
Рис. 4. Работа гидравлического разрыхлителя грунта трехсекционного грун-топриемника
Это значительно уменьшило износы грунтонасосной установки, затраты энергии и времени на разработку переката. Трехсекционный грунтоприемник спроектирован в соответствии с исследованиями [5].
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Харин А.И. Разработка грунтов плавучими землесосными снарядами. - М.: Стройиздат, 1966. - 235 с.
2. Патент на полезную модель № 47394 «Грунтозаборное устройство землесосного снаряда» (Авторы Арефьев Н.Н. и Тарасова О.Н.). Опубл. 27.08.2005 Бюл. №24.
3. Коновалов И.М. Гидромониторные суда. М.: Речиздат, 1941, 188 с.
4. Сизов Г.Н. Работа затопленной мониторной струи. М.: Водтрансиздат, 1953, 168 с.
5. Лукин Н.В., Арефьев Н.Н. К расчету геометрических параметров трехсекционных грунтоприемников.// В кн. Научные труды/Нижегородский ИИВТ, 1993, вып. 267, с. 33 - 36. [ІТШ
L. G. Telnih, N.N. Arefyev, I.A. Gorelikova, O.N. Tarasova THE IMPROVING OF THE EFFICIENCY OF SOIL SUCTION AT THE DREDGERS BELONGING TO THE LIMITED LIABILITY COMPANY “OKTY-ABRSKIY SSRZ”
The new three-section suction pipe for the hydraulic dredgers has been designed. The description of its functions is stated.
Key words: suction pipe, gravel and earth lift system.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------
Тельных Л.Г., Арефьев Н.Н., Гореликова И.А., Тарасова О.Н. - ООО
«Октябрьский ССРЗ», г. Нижний Новгород,
