CC BY
23
УДК 621.879.45 М.Г. Кривохлябин
ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕМЛЕСОСНЫХ СНАРЯДОВ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Развитие топливно-энергетического комплекса России во многом зависит от освоения газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений северных районов Западной Сибири. Во многом темпы освоения нефтегазоносных месторождений районов Крайнего Севера зависят от скорости и качества строительства транспортной инфраструктуры, а также от наличия качественных материалов для подготовки оснований кустовых площадок, что влечет за собой увеличение объемов добычи строительных грунтов гидромеханизтрованным способом.
Для районов Заполярья характерны специфические условия залегания песчаных грунтов. Так поддающиеся гидравлической разработке пески существуют только под термокарстовыми обводненными котловинами, устьями крупных рек и под крупными озёрами, берега которых сплошь состоят из вечномерзлотных пород.
Гранулометрический состав наиболее распространенных месторождений Заполярья представлен в основном пылеватыми и мелкозернистыми песками, супесями с включениями суглинков и линзами вяломерзлых и мерзлых пород. Характерный средневзвешенный гранулометрический состав приведен в табл. 1.
Для гидравлической разработки указанных грунтов применялись земснаряды с различными типами грун-
тозаборных устройств: с механическим рыхлителем, гидравлическим рыхлителем, со свободным всасыванием, с применением погружного грунтового насоса, а также с применением эжектирования на всасывающей линии.
Наиболее приспособленным для разработки забоев с грунтами переменной категории показали себя грунтозаборные устройства с одной гидромониторной насадкой для рыхления и одной центрально расположенной насадкой для эжектирова-ния. Такая конструкция грунтозаборного устройства проста в исполнении, обладает значительной эффективностью рыхления при разработке прослоев глины и суглинков, а также позволяет увеличивать глубину разработки карьеров до 20 м.
Указанные грунтозаборные устройства (далее ГЗУ) обладают и рядом недостатков, которые особенно проявляются при эксплуатации на карьерах районов Заполярья со своими специфическими особенностями залегания песков.
Основным показателем качества работы ГЗУ помимо технической производительности землесосного снаряда является удельная затрата энергии на разработку 1 м3 грунта.
В современных экономических условиях этому показателю уделяется всё большее внимание, поэтому повышение эффективности работы ГЗУ при разработке грунтов пере-
менной категории является актуальной задачей, решение которой позволит интенсифицировать гидравлическую разработку грунтов в районах Крайнего Севера, а также увеличить её экономическую эффективность.
В ходе проведения анализа энергетических затрат на разработку грунта гидравлическим способом в районах Крайнего Севера было выяснено, что на величину удельных энергозатрат влияет определенная совокупность факторов, таких как: дальность транспортирования и высота подъёма гидросмеси, начальная и конечная глубина разработки карьера, подпор, создаваемый эжектором во всасывающем пульпопроводе при различных режимах работы грунтового насоса, плотность перекачиваемой гидросмеси. Если первые из них (высота подъёма и дальность транспортирования, глубина разработки) принимаются, исходя из проекта, и являются величиной более или менее постоянной, то остальные факторы изменяются во время разработки и их совокупное воздействие в значительной мере влияет на удельные энергозатраты.
Можно выделить три основных режима работы ГЗУ при разработке грунтов переменной категории:
1. Разработка покрывающих пород, представленных вяломерзлыми песками и суглинками с включениями органических слежавшихся остатков.
2. Разработка прослоек (линз) глины и суглинков.
3. Разработка основного объёма залежи, представленной пылеватыми и мелкими песками.
В каждом из трёх режимов к параметрам работы ГЗУ предъявляются различные требования (табл. 2).
Для приведения в соответствие действительных параметров ГЗУ предъявляемым (табл. 2) возможны два пути:
1. Использование комплекта сменных насадок рыхлителя и эжектора.
2. Использование комбинированного ГЗУ с системой автоматического контроля над рабочими параметрами землесосного снаряда.
На первый взгляд, первый путь решения очевиден и наиболее прост в осуществлении, но применение его при разработке грунтов с переменной категорией не оправдал себя.
В первую очередь это связано с необходимостью остановки земснаряда и поднятием ГЗУ для смены насадок. Эта процедура приводит, во-первых, к снижению коэффициента использования рабочего времени и к общему снижению эксплуатационной производительности, во-вторых, к затрудненности последующей «вработки», так как теряется место расположения первичного зумпфа.
Применение комбинированного ГЗУ позволяет в режимах 1 и 2 производить частичное или полное отключение эжектирования, с одновременным усилением мощности струи рыхлителя.
Специально для осуществления контроля над работой ГЗУ, а также для регистрации рабочих параметров землесосного снаряда автором была разработана «Автоматическая система учёта рабочих параметров земснаряда» (АСУРП).
АСУРП позволяет вести учёт основных рабочих параметров земснаряда, таких как часовая производительность земснаряда по твердому, по гидросмеси, давление в напорном пульпопроводе, разряжение во всасывающем пульпопроводе и др.
22
Таблица 1
Средневзвешенный гранулометрический
состав грунта
Размер частиц фракций, мм 10-5 5-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 < 0,005
Содержание, % 0 0 0,02 0,22 0,45 58,77 24,01 9,05 2,99 4,48
Таблица 2
Требования к работе ГЗУ при различных
режимах
№ п/п Наименование режима работы Плотность гидросмеси (из наблюдений) Параметры работы эжектора Параметры работы гидрорыхлителя Потери во всасываюшей линии Величина разряжения во всасываюшей линии
1 Разработка покрывающих пород Ниже средней Отсутствие подпора Максимальная мощность струи Маскимальные Среднее
2 Разработка прослоек глины Минимальная Отсутствие подпора Маскимальная мощность струи Ниже средних Среднее
3 Разработка основного объёма залежи Максимальная Максимальный подпор для обеспечения безкавитационного режима работы Минимальная мощность струи, обеспечивающая оптимальный режим грунтоза-бора Минимальные Максимальное, из условия безкавитаци-онной работы грунтового насоса
Также АСУРП обладает и исполняющими модулями, которые производят регулирование параметров работы ГЗУ. Таким образом, АСУРП помимо функций регистрации, является и следящей системой.
Применение комбинированного ГЗУ совместно с АСУРП позволит
1. Леванов Н.И., Ялтанец И. М., Мельников И. Т., Дятлов В.М. Рабочие параметры грунтозаборных устройств плавучих землесосных снарядов и их конструктивные особенности / Под ред. И.М. Ял-танца. - М.: Издательство МГГУ, 2005. -235 с.
сократить время технологических перерывов, увеличив тем самым эксплуатационную производительность земснаряда, а также в значительной степени сократить удельные энергозатраты на гидравлическую разработку грунта в условиях Крайнего Севера.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Ялтанец И.М., Егоров В.К. Гидромеханизация. Справочный материал. - М.: Издательство МГГУ, 1999. - 338 с.
3. Огородников С. П. Гидромеханизация разработки грунтов. - М.: Стройиздат, 1986. - 256 с. 1ЕШ
— Коротко об авторе ---------------------------------------------------
Кривохлябин М.Г. - аспирант, Московский государственный горный университет. Рецензент д-р техн. наук Е.А. Бессонов.
---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «БУРОВАЯ ТЕХНИКА» — ВНИИБТ»
ЩЕРБИН Алексей Викторович Создание внутрискважинных герметизаторов с многослойными эластичными оболочками для строительства, освоения и ремонта скважин 25.00.15 к.т.н.
