книги из ГПНТБ / Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник

Связные грунты разрабатывают послойно земснарядами с меха­ ническими рыхлителями. Обычно высоту слоя принимают равной 0,5—0,6 диаметра фрезы. Чем прочнее грунт, тем меньше высота слоя. Основной недостаток разработки связных грунтов фрезами — залипание ножей, в результате чего прекращается доступ грунта к приемному отверстию наконечника.

Производительность земснаряда во многом зависит от положе­ ния наконечника всасывающего пульпопровода. Лучше всего, когда приемная часть наконечника находится от режущих кромок торцо­ вой части фрезы на расстоянии, равном 1 —1,2 диаметра всасываю­ щей трубы. В этих случаях уменьшается просор грунта, который может составить от 15 до 50% от разрабатываемого объема грунта.

При работе фрезерными рыхлителями необходимо следить за натяжением папильонажных тросов: при работе фрезы в «накат», т. е. резании грунта сверху вниз, на плотных глинистых или сугли­ нистых грунтах возможно выкатывание фрезы на поверхность за­ боя. Это явление полезно при наличии в забое крупных валунов или топляков, так как в случае попадания топляка или валуна под ножи фрезы рыхлитель не ломается, а фреза выкатывается из раз­ рабатываемого слоя.

§ 70. Оптимальный режим работы землесосного снаряда

Оптимальным режимом работы называется такой, при котором в данных конкретных условиях земснаряд обеспечивает максималь­ ную производительность по грунту с использованием номинальной мощности двигателя грунтового насоса.

Машинист судит о режиме работы по показаниям приборов, установленных на пульте управления земснаряда: вакуумметра, ма­ нометра, амперметра главного двигателя и амперметра двигателя рыхлителя.

Техническую производительность земснаряда можно выразить формулой

9тех Q n *

где <7Тех — производительность землесосного снаряда; Qn — подача грунтового насоса; Со — средняя консистенция пульпы.

Из этой формулы следует, что производительность земснаряда тем выше, чем больше подача грунтового насоса и больше конси­ стенция пульпы. О консистенции пульпы судят по показаниям ва­ куумметра и манометра: с повышением консистенции пульпы их показания возрастают. Показания этих приборов изменяются и по Другим причинам: из-за засорения всасывающей и напорной линий, изменения глубины разработки, изменения типа грунта, изменения длины напорного трубопровода и т. д. Поэтому машинисту необхо­ димо тщательно анализировать показания приборов.

Теоретический расчет режима работы земснаряда очень сложен, оптимальный режим для данных конкретных условий можно опре­

213

делить опытным путем. Для этого в первую очередь проверяют по­ дачу грунтового насоса на чистой воде. Во всасывающую линию пе­ ред грунтовым насосом вваривают воронку емкостью 8—10 л с пробковым краном, а в напорном пульпопроводе на расстоянии от врезанной воронки 40—100 м с противоположных сторон делают два глазка диаметром 40—60 мм из плексиглаза. После этого запускают грунтовый насос на чистой воде. В воронку заливают раствор краски (синьки). У воронки и около глазков на пульпопроводе вы­ ставляют по одному наблюдателю с секундомерами. Когда вода от грунтового насоса начнет выливаться из пульпопровода на карту намыва, наблюдающий у воронки записывает показания ампермет­ ра главного двигателя, дает сигнал второму наблюдателю на пуль­ попроводе о включении секундомера и одновременно открывает кран воронки для впуска краски. Заметив появление краски в пото­ ке воды, наблюдающий у глазков пульпопровода останавливает секундомер и дает сигнал на земснаряд.

Пуск краски повторяют 3—4 раза. После этого определяют ско­ рость потока воды по формуле

где S — расстояние от воронки до глазков, м; t — время прохожде­ ния краски от воронки до глазков, с.

Скорость потока воды определяют по результатам 3—4 наблю­ дений. Сложив найденные значения скорости и разделив на число опытов, определяют среднюю скорость потока воды.

Затем определяют подачу грунтового насоса Q = V ‘W, где W —

^i = 30 с (1-й опыт), t2 — 26 с (2-й опыт), /3=28 с (3-й опыт), /4 = 29 с

(4-й опыт).

= — = — = 3,33 м/с;

214

Подача грунтового насоса в час

Q4 = 3600 • 0,445 = 1602 м3/ч.

Таким образом, расход грунтового насоса 1602 м3/ч, при этом он потребляет номинальную мощность, т. е. работает в нормальном ре­

жиме.

В случае, когда нагрузка на главный двигатель меньше номи­ нальной или больше, необходимо изменить диаметр рабочего коле­ са, пользуясь формулами, приведенными в

После того как подачу грунтового насоса определили и привели в соответствие с номинальной нагрузкой электродвигателя, присту­ пают к нанесению границ оптимального режима для данных усло­ вий работы земснаряда на приборах пульта управления (см. § 63). Необходимо помнить, что оптимальный режим можно определить только для конкретных условий. В случае изменения условий работ (дальность транспортирования пульпы, глубина разработки забоя,

215

§ 71. Основные зиды рабочих перемещений землесосных снарядов

Схему перемещения земснаряда (или способ разработки грунта) выбирают в зависимости от вида грунта, его механических свойств, мощности слоя, условий залегания, а также от вида работ (напри­ мер, дноуглубление, разработка котлованов и прорезей под гидро­ технические сооружения, разработка грунта для укладки в соору­ жения, добыча песка и гравия).

При выполнении дноуглубительных работ на реках распростра­ нен траншейный способ разработки грунта (рис. 120, а), при кото­ ром земснаряд, передвигаясь параллельно оси прорези, разрабаты­ вает грунт продольными траншеями. Длина траншеи, разрабатывае­ мой за один цикл без перекладки якорей, может быть до 200 м. Ми­ нимальная длина траншеи — 50 м. Грунт разрабатывают при пере­ движении земснаряда вперед на забой, в реках обычно против те­ чения.

Передвижение осуществляется выбором станового переднего троса при помощи лебедки и травлением заднего троса. Боковые тросы фиксируют положение земснаряда по оси прорези траншеи.

Как только земснаряд достигнет крайнего переднего положения, грунтовый насос выключают, а земснаряд течением реки при трав­ лении переднего троса возвращается в исходное положение. При по­ мощи боковых тросов земснаряд устанавливают по створу второй траншеи — проходки и цикл разработки грунта повторяют. Этот способ разработки грунта применяют на несвязных грунтах и при отсутствии жестких условий по глубине разработки.

Траншейный способ характеризуется высокой производительно­ стью земснаряда по грунту, определяемой условиями грунтозабора: грунт при движении земснаряда на забой подтекает с трех сторон. Недостатки этого способа следующие: при заданных проектных от­ метках дна прорези приходится делать значительное переуглубление; при перестановке земснаряда на вторую заходку грунтовый на­ сос простаивает.

Создан и испытан земснаряд с грунтозаборным устройством, ко­ торое обеспечивает рыхление грунта по заданной прорези и одно­ временно подачу его к всасывающей трубе. При работе этого зем­ снаряда траншейным способом исключается разработка грунта, превышающая профильный объем, и благодаря наличию рыхлителя обеспечивается разработка связных грунтов.

На раме рыхлителя в головной части в подшипниках установле­ ны два шнека, вращающиеся навстречу друг другу. Привод от элек­ тродвигателя осуществлен через цилиндрический редуктор и цеп-* ную передачу. Ширина рыхлителя равна ширине корпуса. Связный грунт разрабатывается сверху вниз до проектной отметки дна про­ рези. Шнеки, срезая грунт, одновременно перемещают его по подош­ ве срезаемого слоя к центру, где находится всасывающая труба. По мере разработки грунта земснаряд передним становым тросом пере­ мещается вперед.

216

Траншейный способ рекомендуется при добычах нерудных ма­ териалов, разработке несвязных грунтов для возведения насыпей, дноуглублении рек. Для обеспечения маневренности земснаряда необходимо иметь достаточную длину плавучего гибкого трубо­ провода. Площадь разработки разбивают на отдельные участки дли­ ной 100—200 м, которые в свою очередь разбивают на траншеи про­ ходок. По осям траншей за пределами участка устанавливают ство­ ры. Разработка может быть начата как с нижележащего по течению участка, так и наоборот, если позволяет глубина реки или аква­

тории.

Другой распространенный способ разработки грунта — папильонажный, когда грунт разрабатывают поперечными (прямолинейны­ ми или криволинейными) лентами: земснаряд перемещается от одной кромки прорези к другой. Папильонирование может осуще­ ствляться на тросах и сваях с тросами.

При папильонажном способе перебор грунта при дноуглубитель­ ных работах на заданную проектную отметку незначителен и число перестановок земснаряда, по сравнению с траншейным способом, меньше, но условия грунтозабора хуже, так как грунт подтекает в большинстве случаев с одной стороны.

Т р о с о в о е п а п и л ь о н и р о в а н и е имеет следующие разно­ видности: веерное, параллельное, багермейстерское и крестовое.

При веерном папильонировании (рис. 120, б) земснаряд переме­ щается поперек прорези по дуге вокруг якоря задней становой ле­ бедки. Положение земснаряда фиксируется двумя боковыми троса­ ми и одним задним — становым. Поперек прорези земснаряд пере­ мещают путем выбирания одного бокового троса и травления вто­ рого; продвижение на забой — травлением станового заднего троса и натяжением одного из боковых. Веерное папильонирование при­ меняют при всех видах работ на несвязных грунтах. Этим способом в реках работают по течению. Преимуществом этого способа •яв­ ляется возможность разработки забоя широким фронтом, что со­ кращает объем подготовительных работ.

Параллельное папильонирование (рис. 120, в) применяется ред­ ко. При этом земснаряд перемещают строго перпендикулярно к оси прорези. Удерживается он четырьмя боковыми тросами (по два о каждого борта) и двумя становыми (задним и передним). При пе­ редвижении снаряда одновременно выбирают тросы с одного борта и травят с другого. Подача земснаряда на забой происходит на кромке прорези посредством становых тросов.

Обязательное условие применения параллельного способа — на­ личие достаточной рубины для плавания земснаряда за границей прорези.

Багермейстерское папильонирование (рис. 120, г) широко при­ меняют при работе землечерпательными снарядами. При этом спо­ собе ось снаряда находится под некоторым углом к оси прорези и грунтозаборное устройство направлено в сторону движения земсна­ ряда, что обеспечивает лучшие условия грунтозабора. У кромки прорези землечерпательный снаряд разворачивают, ставят парал­

217

лельно оси прорези, подают вперед, затем разворачивают под не­ большим углом к оси прорези и начинают поперечное перемещение к противоположной кромке прорези. Число папильонажных лебедок на снаряде то же, что и при параллельном папильонировании.

Рис. 120. Схемы рабочих перемещений земснаряда при различных способах разработки грунта:

Крестовое папильонирование (рис. 120, д) применяют в стес­ ненных условиях работы, когда ширина прорези небольшая и осад­ ка земснаряда больше глубины в водоеме.

При этом способе земснаряд с помощью боковых папильонаж­ ных тросов разворачивают вокруг оси, проходящей через корпус снаряда, т. е. в то время, когда грунтозабор подходит к левой гра­ нице прорези, корма — к правой. На забой земснаряд подают ста­ новым передним тросом на границе прорези.

Веерное и крестовое папильонирование при быстром течении реки применять не эффективно.

218

На земснарядах, работающих в строительстве, чаще всего при­ меняют с в а й н о - т р о с о в о е п а п и л ь о н и р о в а н и е (рис. 120, е), которое несложно в эксплуатации. Схема перемещения зем­ снаряда зависит от конструкции свайного хода. Например, при ша­ гающем свайном ходе земснаряд перемещается вправо на правой свае, влево на левой путем выбирания тросов соответственно пра­ вой и левой лебедками.

Ширина прорези, разрабатываемая при свайно-тросовом папильонаже, зависит от угла поворота земснаряда вокруг сваи. Чем больше угол, тем больше ширина прорези. Ширина прорези В равна:

5 = 2Lsin— ,

2

где L — длина проекции земснаряда от грунтозабора до централь­ ной сваи на горизонтальную плоскость, м; а — угол поворота зем­ снаряда в границах прорези, град.

Угол поворота земснаряда может достигать 90°; при большем угле поворота приходится часто перекладывать папильонажные тросы и при изменении направления движения у кромки прорези трос тянет земснаряд назад, что вызывает изгиб сваи.

Если глубина за границей прорези менее глубины осадки зем­ снаряда, минимальный угол поворота 60—75°, что обеспечивает при работе снаряда типа ЗГМ-350 ширину прорези 31—33 мм. При мень­ шем угле поворота корпус земснаряда будет упираться в кромку прорези.

§ 72. Технические условия на разработку грунта способом гидромеханизации

Технические условия на разработку грунта способом гидромеха­ низации определены Строительными Нормами и Правилами

(СНиП Ш-Б. 1-71).

В котлованах под гидротехнические или промышленные соору­ жения надлежит оставлять защитный слой грунта, который впос­ ледствии удаляют сухоройными механизмами, чтобы не нарушать естественного сложения грунта ниже проектных отметок основания сооружения.

Наименьшая глубина разработки грунта земснарядами, а также толщина защитного слоя и допускаемые отклонения в размерах выемок зависят от производительности земснаряда (табл. 11).

При разработке выемок, откосы которых подлежат укреплению,, переборы по откосам не допускаются. При дноуглубительных ра­ ботах и строительстве каналов не допускаются недоборы.

Указанные в табл. 11 величины переборов учитываются проек­ тами организации строительства и производства работ.

Во избежание засасывания воздуха грунтовыми насосами и для обеспечения нормальной работы вспомогательных насосов (на чи­ стой воде), установленных на земснарядах, минимальная глубина разработки грунта нормируется (табл. 11).

219

§ 73. Разработка несвязных грунтов

Разработку забоя земснарядом, оборудованным всасывающей трубой, начинают с вработки в забой; для этого трубу опускают до соприкосновения с грунтом. Вокруг приемного отверстия наконеч­ ника частицы грунта увлекаются входящим потоком воды во вса­ сывающую трубу. Чтобы грунт поступал во всасывающую трубу, необходимо постоянно поддерживать контакт с грунтом приемного отверстия. Машинист должен наблюдать за показаниями вакуум­ метра, при заборе грунта они должны увеличиваться. В то же вре­ мя он следит за тем, чтобы не получилось срыва вакуума из-за пол­ ного перекрытия приемного отверстия наконечника грунтом.

После того как всасывающая труба ляжет на край воронки и поступление грунта во всасывающую трубу прекратится, необхо­ димо выбрать слабину рамоподъемного троса, несколько отпустить задний становой трос, в результате чего земснаряд, если нет тече­ ния, передвинется вперед. Если же течение есть, для перемещения земснаряда выбирают немного передний становой трос или оба бо­ ковых папильонажных. Затем, наблюдая за приборами, постепенно опускают всасывающую трубу.

Если забой намечено разрабатывать траншейным способом, зем­ снаряд передним становым тросом надвигают на забой без подъема всасывающей трубы, поддерживая постоянный контакт наконечни­ ка с грунтом.

При разработке забоя веерным папильонированием всасываю­ щую трубу поднимают на 2—3 м, затем перемещают земснаряд в сторону на 2—3 м и медленно опускают на грунт. После прохода по всей ширине прорези земснаряд подают на забой и цикл разра­ ботки повторяют.

220

Машинист обязан обеспечить работу грунтового насоса в опти­ мальном режиме, анализируя показания приборов.

Для обеспечения равномерного поступления грунта во всасыва­ ющую трубу при разработке его необходимо следить за состоянием забоя и обрушением его. При появлении у границы забоя пузырьков воздуха, указывающих на начало обвала забоя, необходимо отве­ сти земснаряд в сторону или назад и только после обвала уста­ новить его на старое место для разработки обвалившегося грунта.

При крупных обвалах обвалившийся грунт следует разрабаты­ вать с подошвы выработанного забоя. Для этого земснаряд отво­ дят назад. Если на всасывающей линии установлена труба для подачи дополнительной воды из зоны вне обрушившегося забоя, то в процессе разработки грунта эта труба должна быть перекрыта дроссельной заслонкой, управляет которой с пульта управления ма­

непосредственно разрушают грунт в нижней части забоя, а верхние слои сползают и поступают к всасывающей трубе в разрыхленном состоянии.

Несвязные грунты можно разрабатывать всеми видами грунто­ заборных устройств, но при небольших высотах забоя лучше ис­ пользовать роторно-ковшовые рыхлители.

§74. Разработка засоренных забоев

Вприроде редко встречаются карьеры, сложенные из однород­ ных грунтов без крупных включений (размеры которых превосхо­ дят проходное сечение рабочего колеса грунтового насоса). На ре­ ках, по которым сплавляют древесину, встречаются топляки (зато­ нувшие бревна) не только на поверхности дна реки, но и под слоем песка, намытого рекой. В песчано-гравийных месторождениях име­ ются камни и булыжники, не проходящие через грунтовый насос. Каналы, реки и водоемы в промышленных районах часто засорены отходами производства (обрезками металла, кирпичом).

При разработке забоев земснарядом часто засоряются всасы­ вающая линия (приемное отверстие наконечника, всасывающая ли­ ния, шаровой шарнир, всасывающий патрубок грунтового насоса),

атакже проходные каналы рабочего колеса между лопатками. Реже засоряется напорная линия. Результатом засорения, как пра­ вило, является остановка работы земснаряда.

Все крупные включения размером, большим, чем сечение всасы­ вающей трубы, особой опасности для работы земснаряда не пред­ ставляют, так как они не засоряют проходные сечения всасываю­ щей трубы и грунтового насоса.

При дноуглубительных работах в грунтах с крупными включе­ ниями (валунами, камнями) грунт выбирают ниже проектной от­ метки, тогда по образовавшемуся откосу валун или камень под дей­ ствием собственной массы сползает на дно воронки.

221

Во избежание засорения крупными камнями и обломками дре­ весины в наконечнике устанавливают плоские решетки из одного или двух ножей, а на щелевых приемных отверстиях из трех-четырех ножей. Такие решетки значительно снижают производительность земснаряда в связи с увеличением гидравлических потерь и необхо­ димостью останавливать работу для их очистки. В качестве ножей используют стальную полосу толщиной 20—25 и шириной 100—150 мм. Устанавливают их в гнезда, вырезанные в кромке при­

камнями, рекомендуется применять объемную решетку (рис. 121,а). Диаметр кольца 5 решетки должен быть равен 0,4 D (диаметра всасывающей трубы), а расстояние до кольца 5 от устья всасываю­ щего наконечника 1—1,2Z).

При засорении части подвижной решетки, находящейся перед приемным отверстием наконечника, показания вакуумметра возра­ стают и машинист с пульта управления поворачивает решетку 3, вы­ водя засоренный участок из зоны всасывания. Если камни не за­ щемлены между стойками решетки, они упадут на подошву забоя, если же защемлены, решетку очищают или обратным столбом пульпы, или вручную при поднятой всасывающей трубе.

Для улавливания крупных камней, прошедших во всасывающую линию земснаряда, предлагались различные конструкции камнеуловителей, принцип действия большинства из которых основан на снижении скорости потока пульпы, вследствие чего из него начи­ нают выпадать крупные включения, но установка камнеуловителей вызывает дополнительные потери во всасывающей линии.

222