12.2. Гидромониторы.

Гидромониторы – устройства, предназначенные для формирования высоконапорной водяной струи. Они превращают потенциальную энергию воды, подаваемой по напорному трубопроводу, в кинетическую энергию струи и направляют ее в нужную точку забоя.

Гидромониторы различают по способу управления (ручные и дистанционные), по подвижности (переставные и самоходные); по дальности действия (дальнего и ближнего действия), по напору воды (низконапорные с давлением до 1,2 МПа и высокомоторные с давлением более 1,2 МПа) .

Чтобы подавать водяную струю в разные точки забоя, в современных конструкциях гидромониторов предусмотрена возможность кругового поворота ствола в горизонтальной плоскости, а в вертикальной – на угол 45-75⁰.

Рис. 12.3 Конструктивная схема гидромонитора

Гидромонитор (рис. 12.3) состоит из нижнего колена 1, установленного на салазках 7, и верхнего колена 2, соединенного с нижним подшипниковым полноповоротным устройством Ι, уплотненным манжетой 6. Ствол 4 с насадкой 5 на конце соединен с верхним коленом шаровым шарниром 3 с сальниковым уплотнением для поворота в вертикальной плоскости. Для компактного формирования струи насадка сужается к выходному концу, а для направления струи без ее вращения внутренняя поверхность ствола имеет продольные ребра.

Гидромониторы питают водой с помощью насосных установок, состоящих из двух или более центробежных насосов. Вода поступает по напорному трубопроводу, присоединенному к фланцу нижнего колена 1.

Эффективность работы гидромонитора зависит от размывающей способности струи, характеризуемой давлением на забой, зависящим от ее давления из насадки, площади поперечного сечения последней, расстояния от насадки до забоя.

Производительность гидромонитора по воде определяют через расход:

; (12.1)

где μ – коэффициент расхода, μ = 0,9- 0,93; w – площадь поперечного сечения насадки, м²; g – ускорение свободного падения; Н – напор у насадки, м.

Для определения производительности по грунту используют нормы требуемого количества воды для размыва данного грунта.

12.3. Грунтовые насосы, землесосные установки и землеснаряды.

Грунтовый насос является основным агрегатом для перекачки пульпы. Он представляет собой одноступенчатый центробежный насос одностороннего всасывания. Его конструктивное отличие от центробежных насосов для чистой воды состоит в приспособлении всех пульпопроводящих каналов к пропуску абразивных грунтовых частиц.

Как правило, насос приводят в движение от индивидуального электродвигателя. Комплекс оборудования, состоящий из электродвигателя, насоса, основания (фундаментов, рамы. понтона), трубопроводов, пусковой аппаратуры и вспомогательных систем, называют землесосной установкой.

Землесосные установки бывают передвижными: сухопутными (на санях, гусеничном, шагающем и железнодорожном ходу) и плавучими (на понтонах) и реже стационарными.

Плавучая землесосная установка, оборудованная рядом специальных устройств, называется земснарядом. Она предназначена для извлечения грунта из-под воды и перекачивания его в смеси с водой к месту укладки.

По силовому оборудованию землеснаряды классифицируются: на электрические и дизельные; по производительности – на земснаряды малой мощности (до 100 м³/ч), средней (100-500 м³/ч) и большой (более 500 м³/ч).

Общая схема земснаряда показана на рис. 12.4. Он представляет собой судно с надстройкой. Для удержания земснаряда на рабочем месте и для его рабочих перемещений служит свайный аппарат 11 и папильонажные лебедки 13 (лебедка поворота земснаряда) позволяющие производить веерообразные перемещения всасывающего устройства и поступательное движение земснаряда.

Рис.12.4 Принципиальные схемы плавучего земленосного снаряда: а – вид сбоку; б – план; 1 – рыхлитель; 2 – рама рыхлителя; 3 – полиспаст подвески рамы рыхлителя; 4 – укосина; 5 – подвеска укосины; 6 – двигатель рыхлителя; 7 – всасывающий патрубок; 8 – грунтовой насос; 9 – двигатель грунтового насоса; 10 – напорный пульповод; 11 – свайный аппарат; 12 – сваеподъемная лебедка; 13 – лебедка поворота земснаряда (папильонажная лебедка); 14 – лебедка подъема рамы рыхлителя; 15 – якорный канат; 16 – якорь

Подъем и опускание свай осуществляется при помощи сваеподъемной лебедки 12, рамы рыхлителя – лебедкой 14. Судно удерживается в фиксированном положении при помощи якоря 16 и якорного каната 15, закрепленного на барабане папильонажной лебедки 13.

Земснаряды оборудованы устройствами грунтозабора и транспортирования пульпы. В состав грунтозаборных устройств входят рыхлители 1 (гидромониторы или механические рыхлители); рама рыхлителя 2; полиспаст подвески рамы рыхлителя 3; укосина 4; подвеска укосины 5; двигатель рыхлителя 6; всасывающий патрубок 7; грунтовый насос 8 и двигатель грунтового насоса 9.

В качестве рыхлителей наибольшее распространение получили фрезерные рыхлители вращательного действия и сходные с ними отвальные и плужные фрезы. Из всасывающих аппаратов, кроме грунтовых насосов, применяются водоструйные (эжекторные), а также агрегаты, выполненные на основе эрлифтов. Транспортная система представляет собой плавучий (на понтонах), или подвесной (на стреле, управляемой с земснаряда) пульпопровод 10.

Производительность земснаряда по пульпе определяют по подаче Q_н грунтового насоса, а для ее перевода в производительность по грунту, приведенному в состояние естественного залегания, пользуются формулой:

; (12.2)

где к – коэффициент, учитывающий консистенцию «с» пульпы. Последнюю определяют отношением грунта объема грунта, приведенного к естественному состоянию, к объему воды в определенном объеме пульпы . Для более полной эксплуатационной характеристики земснаряда вместе с его производительностью приводят дальность транспортирования пульпы.