Производительность землесосных снарядов

Для достижения эффективного грунтозабора машинист земснаряда должен с учетом конкретных геологических и горнотехнических условий (группа грунта, гранулометрический состав, глубина разработки и т. д.) обеспечить непрерывность процесса разработки грунта, регулировать консистенцию пульпы и загрузку всасывающего пульпопровода, не допуская срыва вакуума и работы грунтового насоса в кавитационном режиме, и напорного с учетом дальности гидротранспортирования грунта и возможной забивки пульпопровода грунтом.
Оптимальному режиму работы земснаряда соответствует его максимальная производительность по грунту в конкретных условиях с использованием номинальной мощности двигателя грунтового насоса. Контроль за режимом работы ведут по показаниям приборов, расположенных на пульте в рубке управления земснарядом. На шкалах контрольных приборов должны быть нанесены границы показаний (наносят две линии: красную и черную), определяющих оптимальный режим работы земснаряда в данных условиях: для вакуумметра — максимальное (вне зоны кавитации) и минимальное (при работе на воде) допустимые значения вакуума; для манометра — максимальное допустимое давление, соответствующее началу заиления пульпопровода; для амперметра двигателя грунтового насоса — максимально допустимая (номинальная по паспорту двигателя) и минимальная нагрузки, соответствующие началу заиления.
Необходимое сочетание параметров вакуумметра, монометра и амперметра с целью достижения оптимального режима достигается умелым маневрированием скоростями рабочих перемещений земснаряда и грунтозабора.
Потребную производительность земснарядов по породе определяют исходя из общего объема породы, подлежащей разработке.
Производительность, м3/ч, земснаряда по гидросмеси

где γ0, γг — соответственно плотность воды и гидросмеси (табл. 10.11), т/м3; Qa — подача грунтового насоса по воде, м3/ч;

здесь q — удельный расход воды, м3/м3; m — пористость породы (твердого), доли ед.; γт — плотность породы (твердого), т/м3.
Техническая производительность (максимальная), м3/ч, земснаряда по породе (грунту)

Производительность земснаряда по породе за сезон (год), м3/год,

где N — число рабочих дней в году; nсм — число рабочих смен в сутки; t — продолжительность смены, ч; Kсм — коэффициент использования внутрисменного времени в зависимости от способа укладки грунта и вида насыпи; Кмс — коэффициент, учитывающий межсменные, цельносуточные и другие простои (принимают равным 0,9); Kп.с — коэффициент, учитывающий работу земснаряда совместно с перекачивающими станциями (принимают при работе: одной ступени перекачки — 1,05; двух ступеней — 1,1; трех ступеней — 1,15); Kз — коэффициент, учитывающий засоренность грунта в карьерах пнями, корнями, топляками, деревьями, валунами, камнями, болотной и водяной растительностью, вызывающими простои установок гидромеханизации продолжительностью более 5 % длительности рабочей смены при общей продолжительности остановок (СНиП IV-5—80, техническая часть, п. 3,155 — 3.159): свыше 5 % — Kз ≤ 10—1,02; 10—15 % — Кз = 1,05; 15—20 % — Kз = 1,1; 20—25 % — Kз = 1,15; 25—30 % — Kз = 1,2.
Коэффициент Kсм внутрисменного использования земснаряда по времени при безэстакадном и низкоопорном способах намыва (ЕНиР 2-2, табл. 11) приведен ниже.

Продолжительность простоя установок гидромеханизации из-за засоренности грунтов в карьерах и выемках устанавливают проектом на основании инженерно-геологических изысканий. Время простоя из-за засорения забоя определяют в процентах, исходя из отношения общего времени простоя по этой причине к общему времени рабочих смен за соответствующий период работы без учета цельносменных простоев машин и установок гидромеханизации.
При разработке и гидроклассификации песчано-гравийных грунтов эксплуатационная производительность земснаряда по грунту, м3/год,

где Kг — коэффициент использования рабочего времени земснарядом в течение года, зависит от содержания гравия в разрабатываемой смеси

Тип и число земснарядов определяют по потребной сезонной производительности с учетом горно-геологических условий карьера, вида сооружения, приемной способности карт намыва, характеристики и производительности земснарядов (табл. 10.12), Производительность землесосных снарядов с погружным грунтовым насосом определяется глубиной разрабатываемого забоя, величиной погружения, характером грунта, параметрами погружного насоса (всасывающей способностью, напором), условиями гидротранспорта.

Определение производительности земснаряда выполняется в три этапа. Сначала рассчитывают всасывающий тракт (всасывающую линию), при этом определяют максимальную плотность гидросмеси, при которой насос работает в бескавитационном режиме. Затем рассчитывают гидротранспорт при выбранной плотности и пересчитывают характеристику насоса с воды на гидросмесь. В том случае, когда принятая, максимально возможная из условия всасывания, плотность гидросмеси оказывается слишком высокой для гидротранспорта, т. е. слишком велики потери напора, гидротранспортную систему и характеристики насоса пересчитывают на меньшую плотность гидросмеси до тех пор, пока условия гидротранспорта обеспечат работу земснаряда (его грунтового насоса) в оптимальном режиме.
Расчет всасывающего тракта погружного грунтового насоса выполняется из условия его работы в бескавитационном режиме. При этом допустимая высота всасывания насоса совместно с геометрическим подпором, связанным с погружением, должна быть равной или больше суммы гидравлических сопротивлений во всасывающем трубопроводе, геометрической высоты подъема гидросмеси во всасывающем трубопроводе и скоростного напора. При расчете удобнее пользоваться не вакуум метрической высотой всасывания, а статической Hs доп.г. Это условие описывается неравенством

где Hs доп.г — статическая допустимая высота всасывания гидросмеси, м;

где Hs доп.о — допустимая вакуумметрическая высота всасывания гидросмеси, м; Vвс — скорость во всасывающем патрубке грунтового насоса, м/с; g — ускорение свободного падения; γг и γ0 — плотность соответственно гидросмеси и воды, т/м2; Hz — геометрический подпор, связанный с глубиной погружения грунтового насоса, м; zp и zп — соответственно глубина разработки и погружения оси грунтового насоса, м; ΣΔhвс — сумма потерь напора на всасывающей линии, м,

где Δhv — скоростной напор, м,

где Δhl — потери напора на преодоление сил трения по длине всасывающего трубопровода, м,

где iг — удельные потери напора при движении гидросмеси в трубопроводе, м; Lвс — длина всасывающей линии, м,

α — угол наклона рамы, градус; Δhм — потери напора на преодоление местных сопротивлений в трубопроводе, м,

где ξμj — коэффициент местного сопротивления каждого элемента трубопровода (шаровые соединения, шланги, компенсаторы и т. п.); Δhвх — потери напора на преодоление сопротивления при входе во всасывающий наконечник, м,

Потери напора на воде при входе во всасывающий наконечник, м,

где ξвх — коэффициент сопротивления при входе во всасывающий наконечник (по данным ВНИПИИстромсырья, для наиболее распространенных конструкций всасывающих наконечников ξвх можно принимать равным 0,6); hэ — потери напора, вызываемые наличием экрана, образующегося между всасывающим наконечником и забоем, м,

где ξэ — коэффициент экрана, принимается равным 1,1; Vр — размывающая скорость для данных грунтов, м/с; hг — потери энергии при работе на гидросмеси, м,

где А — коэффициент, зависящий от средней крупности грунта (для грунта со средней крупностью более 6 мм коэффициент А примерно постоянен и может быть принят равным 0,55).