УДК 622.276.52.001.5
Мазнев О. В., (магістрант)
науковий керівник - Козиряцький Л. М., (канд. техн. наук, проф.)
Донецький національний технічний університет
ЕРЛІФТНО – ЗЕМСНАРЯДНІ КОМПЛЕКСИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВІД МУЛУ ВНУТРІШНІХ ВОДОЙМ
Проаналізовані переваги ерліфтно-земснарядних комплексів перед традиційними земснарядами, можливість їх застосування при різноманітних видах робіт, зокрема застосування при очистці від мулу внутрішніх водойм.
The advantages airlift-zemsnaryadnyh systems over traditional suction, the possibility of their use in various types of work, including use in the cleaning of sludge inland waters.
Ключові слова: ерліфт, ерліфтно-земснарядний комплекс, земснаряд, дослідження, очистка від мулу, внутрішні водойми.
Актуальність проблеми та її зв'язок з прикладними задачами
В даний час ведуться великі роботи з переміщення великої кількості грунту при гідротехнічних спорудах (греблі, дамби, водосховища), при очищенні різних водойм (річок, озер, морів), днопоглиблювальні роботи, прокладання фарватерів і багато інших. Усі ці види робіт виконуються переважно за допомогою традиційних земснарядів. Але, у цього способу є суттєві недоліки, вирішення яких запропоновано у статті. Тому тема даної роботи дуже актуальна.
Аналіз досліджень та публікацій.
На початку 30-х років німецька фірма «А. Borzig» виготовила серію ерліфтних снарядів для видобутку гравію. Приблизно в цей же час у Франції був створений ерліфт ний снаряд для річкового днопоглиблення. У 1953 р. у Дорозькому вугільному тресті (Угорщина) були початі роботи по застосуванню ерліфта для видобутку піску з-під води (ерліфтний снаряд системи F Levаrdi). В Угорщині були виготовлені ерлхфтні снаряди типу НР різної модифікації, системи «Гідроп» і «Гідроп зонд», експериментальний «Немзет». Промислове товариство «Bohz und Bou» в м. Мерзебург (НДР) з 1962 р. випускає три типи ерліфтних снарядів типу НКА. Виготовлялися и експлуатувалися ерліфтні снаряди и у США: в 1979 р. Р.Т. Гофманом був запатентований ерліфтно-землесосний снаряд, «Сю бік Бей», снаряд фірми «Ocean Science and Engeneering», снаряд «Детси майне», снаряди компанії «Marlin diamond corporation Ltd.» типу «Бад», «Емерсон», «Діаманткус» і інi. Англійська фірма «Alluvial mining and Sehaft sinking Co. Ltd» спроектувала та серійно виготовила снаряд типу «Амдріл»
3 1956 р. проводилися досліди ерліфтними снарядами Мінморфлоту СРСР на Азовському морі, а з 1961 інститутом «ВНІЇНеруд» і з 1975 р. Донецьким національним технічним університетом (колишнім ДПІ) створювалися і випробовувалися ерліфтні снаряди на Азовських, Балтійських і Чорних морях, на водоймищах Західного Сибіру під час видобутку піску і гравію.
Цими питаннями займалися такі вітчизняні вчені, як Аргунов П.П., Арманд А.А., Архангельский В.А., Багдасаров В.Г., Бакланів В.Д., Герман А.П., Гейер В.Г., Газієв Н.Г., Герсеванов Н.М., Груба В.I., Костерін С.И., Козлов Б.К., Кутателадзе С.С., Крилов А.П., Лутошкін Г.С., Логвинов Н.Г., Мамаєв В.Л., Медиків В.С. , Муравйов И.М., Пірверзян А.М Пороло Л.У., Рєпін Н.Н., Телетов Г. С., Шищенко Р. И. та ін [5]
Постановка задачі.
Основний спосіб проведення робіт з очищення від мулу внутрішніх водойм (річок, озер, морів), днопоглиблювальних робіт, прокладання фарватерів - гідромеханізований, за допомогою землесосних снарядів, обладнаних ґрунтовими насосами. Але, у цього способу є суттєві недоліки: невисока подача по твердому матеріалу (концентрація пульпи не більш 10%) і обмежена глибина розробки ґрунту (від 4м для малих земснарядів до приблизно 15м для більших). Для підвищення ефективності робіт пропонується використовувати ерліфтно-земснарядні комплекси.
Основний матеріал.
Ерліфтно-земснарядний комплекс (ЕЗК) - це комплексна технологічна система, що забезпечує видобуток з обводнених родовищ глибинного мінерального ґрунту, транспортування и укладання його в основу об’єкта [1,3,4,6].
Рисунок 1 - Ерліфтно-земснарядний комплекс: 1 - ґрунтозабірний пристрій зі змішувачем; 2 - підйомна труба; 3 - повітроподавальна труба; 4 - труба подачі води для розмиву; 5 - проміжна ємність; б- усмоктувальний трубопровід ґрунтового насоса; 7 - скидна колона; 8 - повітровіддільник; 9 - блок; 10- лебідка; 11 - ґрунтовий насос; 12 - допоміжний насос; 13 - компресор; 14 - напірний пульпопровід; 15 – корпус
Ерліфтно-земснарядний комплекс монтується на корпусі 15 серійного земснаряда (рис. 1), звичайний ґрунтозабірний пристрій якого замінюється на ерліфт. який складається з ґрунтозабірного пристрою-змішувача 1, п1дйомпої 2 и повітроподавальної 3 труб та повітровіддільника 8. Насосом 12 чиста забортна вода по трубопроводу 4 подається у насадки всмоктувального пристрою 1, що забезпечують розмив та розпушування ґрунту. Гідросуміш надходить до змішувача, який конструктивно суміщений з усмоктувальним пристроєм 1, де змішується зі стисненим повітрям, що подається в змішувач компресором 13 по повітроводу 3. Утворена трьохфазна аерогідросуміш по підйомній трубі 2 підіймається до повітровіддільника 8, де розділюється на дві фази: повітря спрямовується в атмосферу, а пульпа зливається по скидній колоні 7 у проміжну ємність 5. В останній відбувається розведення пульпи забортною водою до концентрації, необхідної для перекачування її ґрунтонасосом. 3 проміжної ємності пульпа ґрунтонасосом 11 перекачується по пульпопроводу 14 па карту намиву.
Заглиблення
ґрунтозабірного
пристрою здійснюється
шляхом
опускання
всього ставу
ерліфта
(підйомної 2,
повітряної 3
і труби подачі
робочої води
4) лебідкою 10.
Став виконано
у вигляді
секцій
довжиною 2.5 ...
Ґрунтозабірний пристрій і змішувач, якими обладнуються ерліфтно-земснарядні комплекси, у більшості випадків виконуються конструктивно сполученими в одному вузлі, (рис. 2). Розмив злежалого твердого матеріалу здійснюється насадками 7, що живляться водою, яка подається до колектора 6 під напором по трубі 5 від спеціального насоса. Стиснене повітря надходить по трубі 2 до камери змішувача 3, звідки через отвори потрапляє до підйомної труби 1, де змішується з пульпою, яка засмоктується у трубу 1.
Скидна
колона 7 (рис. 1)
забезпечує
спуск пульпи
до проміжної
ємності та
видалення
залишків
повітря.
Повітровіддільник
8 рухається у
вертикальному
прорізі в
обичайці
колони.
Проміжна
ємність 5
призначена
для
регулювання
концентрації
твердого в
пульпі, що
перекачується
ґрунтонасосом.
Ємність
з’єднана
шарніром із плавзасобом
15 та за
допомогою
лебідки 1
троса
підіймається
над рівнем чи
опускається під
рівень
забортної
води з метою
розрідження
пульпи до
концентрації,
яка
необхідна
для перекачування
пульпи
ґрунтонасосом.
Рисунок 2 - Ґрунтозабірний пристрій ерліфтно-земснарядного комплексу, суміщений зі змішувачем: 1 - підйомна труба; 2 - повітроподавальна труба; 3 - змішувач; 4 - фланець; 5 - труба подачі води для розмиву; 6 - кільцевий колектор; 7 - насадки гідравлічного розпушувача
Технологія гідровидобутку глибинного піску й укладання його в основу об’єкта в загальному випадку включає такі заходи [1].
ЕЗК встановлюють поблизу об’єкта намиву на відстані, визначеній технічною можливістю ЕЗК по транспортуванню пульпи з урахуванням глибини розробки. Після визначення місця стоянки (дислокації) ЕЗК виконують комплекс монтажних робіт на установці, пусконалагоджувальні роботи. Одночасно ведуть монтаж пульпопроводу від ЭЗК до об’єкта (КС, НПС, магістрального трубопроводу). По закінченні пусконалагоджувальних робіт на ЕЗК і монтажу пульпопроводу на об’єкті проводять вскришні роботи, якщо ЕЗК установлений безпосередньо на болоті або в піонерному котловані. Верхній вскришний прошарок ґрунту використовують як підстильний, що не розбирається прошарок території об’єкта, або викидають убік від майданчика. По закінченні вскришних робіт мінеральний ґрунт подають від ЕЗК по пульпопроводу в піонерну тропу, у нижній (діловий) прошарок будівельного майданчика або для замиву магістральних трубопроводів. Одночасно по піонерній тропі монтують магістральний пульпопровід, допоміжні пульпопроводи, систему відстою і викиду пилуватих і глинистих часток. Потім намитий ґрунт укладають за заданими оцінками в основу об’єкта або безпосередньо на магістральний трубопровід за допомогою будівельно-дорожньої техніки.
Використання ерліфта для пошуку, розвідки і видобутку сипучих корисних копалин (піску і гравію) із підводних і обводнених родовищ обумовлено простотою його конструкції, легкістю обслуговування, високою надійністю в роботі, порівняно невеликими витратами на його монтаж, експлуатацію і ремонт.
Глибина
розробки
різноманітними
типами земснарядів
складає від 3
до
За технологією розробки піщаних і піщано-гравійних родовищ, усі ЕЗК можна умовно розділити на дві групи: комплекси, призначені для розробки і підйому піску і гравію з дна водойм, комплекси, призначені для роботи в польових умовах [39,40.42].
Впровадження
нових
технологічних
і технічних
рішень при
видобутку
глибинного
мінерального
ґрунту з
використанням
ЕЗК дозволили:
збільшити
глибину
розробки
родовищ
піску і
гравію до
Висновки.
Ерліфтно-земснарядні
комплекси
(ЕЗК) на
відміну
від
земснарядів
мають великий
діапазон по
подачі
пульпи з
високою
концентрацією
(до 70%) твердого
матеріалу, а
глибина
розробки
ґрунту може
досягати декількох
сотень
метрів, а в
деяких
випадках і
кількох
кілометрів.
Ерліфти
мають ще рад
переваг
порівняно з
ґрунтонасосами:
простота
конструкції,
відсутність
рухомих і
обертових
деталей,
висока
над1йшсть і довговічність,
можливість
значного занурення
всмоктувального
пристрою
ерліфта,
висока
концентрація
і розмір
твердого матеріалу
в підйомній
трубі (до 0,5 від
діаметра).
простота і
легкість в
експлуатації,
саморегулювання.;
малоопераційність
і
безперервність
технологічного
процесу,
плавне і просте
регулювання
подачі,
невеликі
витрати на
монтаж,
експлуатацію
і ремонт,
відносно малий
знос
проточної
частини,
екологічно не
шкідливий.
Ерліфти
мають і
недоліки,
основними з
яких є:
менший
порівняно з
іншими гідромашинами
(насосами,
ґрунтонасосами,
вуглесосами)
ККД, малий
напір,
зниження
подачі зі
зменшенням
глибини
занурення змішувача
і з
відхиленням
підйомної
труби від
вертикального
положення.
Таким чином, ефективність застосування ерліфтів визначається умовами їх застосування. У деяких випадках застосування ЕЗК дає збільшення продуктивності в 2 і більше разів.
Враховуючи наведені приклади використання ЕЗК для гідровидобутку глибинного піску, можна зробити висновки, що також доцільно використання цих комплексів для очистки від мулу внутрішніх водойм.
Перелік посилань
1. Гидроподъем полезных ископаемых / Я. К. Антонов, Л. Н. Козыряцкий и др. – М.: Недра, 1995. – 173с.
2. Шкудин Б.М. Землесосные снаряды. М., Энергия, 1973.
3. Эксплуатация эрлифтно-земснарядных комплексов в Западной Сибири / Холмогоров А.П.. Козьряцкий Л.Н. и др. Строительство трубопроводов, 1990, №4.
4. Энциклопедия эрлифтов. Папаяни Ф.А., Козыряцкий Л.Н., Кононенко А.П., Пащенко В.С.. Донецк. Москва, издательство « ИнформСвязьИздат», 1995-589с.
5. Эрлифтные установки. Гейер В.Г., Козыряцкий Л.Н., Пащенко В.С., Антонов Я.К. Донецк ДПИ 1982-64с.
6. Эрлифтно-земснарядные комплексы для добычи песка. Холмогоров А.П, Козыряцкий Л.Н., Антонов А.П. - Строительство трубопроводов, 1988, №5.
7. Средства гидромеханизации: учебное пособие / З.Л. Финкельштейн, Л.Н. Козыряцкий. – Алчевск: ДонГТУ, 2013 -168с.
Л.Н. Козыряцкий, А.В. Мазнев. Донецкий национальный технический университет
Эрлифтно – земснарядные комплексы для очистки от ила внутренних водоемов
В этой статье проанализированы преимущества эрлифтно-земснарядных комплексов перед традиционными земснарядами, возможность их применения при различных видах работ, в частности применение при очистке от ила внутренних водоемов.
Ключевые слова: эрлифт, эрлифтно-земснарядный комплекс, земснаряд, исследования, очистка от ила, внутренние водоемы.
L. Kozyryatsky, O. Maznev. Donetsk National Technical University
Airlift-dredge complexes for cleaning sludge from inland waters
In this paper the advantages of airlift-dredge complexes over traditional dredgers, the possibility of their use in different types of work, in particular the use in the cleaning of sludge inland waters.
Keywords: airlift, airlift-dredge complex, dredge, research, cleaning of sludge inside the reservoir.