Для нормального действия эрлифта требуется большое заглубление под воду и вертикальное положение трубопровода. Так как всасывание и движение гидросмеси создается лишь благодаря разнице между удельным весом окружающей воды и трехкомпонентной смеси в трубопроводе (грунт, вода и рабочий воздух), эрлифтные снаряды могут обеспечить лишь очень ограниченные высоту и дальность подачи добываемого материала. Эрлифту свойственен низкий энергетический к.п.д. Добыча эрлифтными снарядами НСМ с глубины менее 10-15 м практически невозможна.
С целью улучшения разработки и всасывания песчано-гравийных материалов грунтозаборные устройства земснарядов гидравлического действия оснащают гидравлическими разрыхлителями грунта.
Этим земснарядам свойственна непрерывность технологического процесса, включающего добычу, транспортирование по трубам,обогащение и погрузку НСМ, а также удаление в отвал отмываемых мелких фракций грунта и легкого мусора.
Непрерывность процесса позволяет создавать земснаряды гидравлического действия с наиболее высокой производительностью (2500 м3/ч и более).
Земснаряды этого рода нецелесообразно использовать для разработки грунтов с большим содержанием крупных включений, размеры которых превышают определяющее живое сечение грунтовой магистрали (межлопастное расстояние рабочего колеса грунтового насоса, диаметр горловины эжектора и т.п.). Нежелательно применять эти земснаряды и для добычи НСМ с большим содержанием гравия, вызывающего быстрый износ трубопроводов, грунтовых насосов и другого оборудования. С увеличением содержания гравия труднее обеспечить гидравлическое транспортирование материала по трубам, так как требуются повышенные скорости движения гидросмеси, напор в системе и мощность силовой установки. Земснаряда этого рода целесообразно применять для добычи НСМ с содержанием гравия до 30%.
Землесосные, эжекторные и эрлифтные снаряды, не оборудованные специальными средствами механического рыхления, невозможно использовать для разработки связных и засоренных грунтов, например, при выполнении вскрышных работ или создании подводного склада.
Для добычи ПГС с высоким содержанием гравия (более 3О% ), или с включениями крупных камней, а также на месторождениях НСМ с отдельными прослойками или линзами связного грунта целесообразно применять земснаряды механического действия. Эти снаряды эффективны и на вскрышных работах при удалении связных и засоренных грунтов.
Из земснарядов механического действия наиболее распространены многочерпаковые. Их основной рабочий орган - замкнутая черпаковая цепь. Различаются цепи сплошные (безмайонные), собранные из одних черпаков, и цепи с промежуточными звеньями, у которых черпаки чередуются с холостыми соединительными звеньями (планками, майонами). На земснарядах для добычи НСМ в стенках черпаков устраивают отверстия, через которые выходит вода в процессе подъема материала над водой. Благодаря этому в грунтовый колодец из черпаков поступает практически обезвоженный материал. Последующее перемещение материала из грунтового колодца к обогатительному оборудованию или в загружаемое судно осуществляется либо естественным скольжением по наклонным лоткам либо с помощью конвейеров. При необходимости удаления нетоварных фракций на берег или в ограниченные подводный отвал требуется оснащать земснаряд специальной гидротранспортной установкой или использовать грунтоотвозные шаланды.
В связи с относительно высокой частотой движения черпаков (до 22-24 I/мин) процесс поступления материала на обогатительное оборудование и в загружаемые суда идет непрерывно и обладает незначительной неравномерностью. Возможности создания высокопроизводительных многочерпаковых снарядов ограничиваются доступными объемами черпаков. Предельная производительность земснарядов этого типа составляет около 1000 м3/ч.
К недостаткам многочерпаковых снарядов относятся ограниченная глубина добычи (до 18-20 м) и потеря части извлекаемого материала вследствие просора из черпаков при разгрузке над грунтовым колодцем.
Грейферные земснаряды по конструкции близки к плавучим кранам, но предназначены специально для добычи грунта из-под воды. Они оснащены оперативными лебедками для осуществления технологических перемещений и швартовными устройствами для загружаемых судов. При необходимости некоторого улучшения состава добываемого материала на грейферных снарядах устанавливают простейшее обогатительное оборудование. По конструкции различают грейферные снаряды с поворотными стрелами и с опорными мостами. При наличии соответствующей канатоемкости у подъемной лебедки грейферным снарядом можно извлекать материалы со значительной глубины.
В связи с цикличностью извлечения материала грейфером технологический процесс неравномерен, что затрудняет достижение оптимального использования обогатительного оборудования и ограничивает производительность земснарядов этого типа по сортированному продукту. Известны варианты грейферных земснарядов с несколькими (от двух до четырех) грейферами, работающими последовательно в едином технологическом цикле.
Как и у многочерпаковых, у грейферных снарядов предельная производительность ограничена емкостью рабочего органа. С увеличением глубины извлечения материала удлиняется рабочий цикл грейфера, что ведет к снижению производительности земснаряда. При отсутствии специализированных грейферных снарядов по аналогичному назначению используются плавучие краны.
Краны более просты по сравнению с земснарядами по устройству. Они приспособлены к условиям работы на малых реках с ограниченными габаритами пути, а также к условиям добычи материалов в ранневесенний и позднеосенний периоды навигации при отрицательной температуре воздуха. Применение добывающих снарядов других типов в эти периоды затруднено или невозможно из-за обледенения различных устройств.
Плавучими кранами возможно добывать полезные ископаемые с большой глубины за счет применения удлиненных тросов. Эти снаряды отличаются эффективностью использования энергетической установки, могут обрабатывать сухогрузные суда любых типов. Их существенным недостатком является сравнительно низкая производительность и отсутствие обогатительного оборудования. Нерудные строительные материалы в процессе добычи кранами остаются в естественном состоянии, т.е. их качество не повышается.
4.3 Условия применения
При расстановке земснарядов по объектам работ учитываются качественно-технологические характеристики месторождений позволяющие наиболее эффективно использовать эти перегрузочные средства .
Землесосные снаряды рационально использовать на добыче в условиях, когда месторождения содержат до 30-40% гравия, в зависимости от крупности частиц и менее 1% валунов. При добыче НСМ землесосными снарядами применяется траншейный способ разработки месторождений. Длина отдельной траншей разрабатываемой без перекладки якорей, зависит от длины папильонажных тросов. Оптимальная длина серии траншеи составляет, как правило, 100 м. По окончании выемки траншеи на заданную длину, земснаряд возвращается в начальное положение и начинает разрабатывать следующую параллельную траншею. В процессе разработки траншей землесосные снаряды продвигаются, как правило, против течения.
Многочерпаковые земснаряды рационально применять при разработке месторождений с содержанием гравия более 40%. Разработка месторождений многочерпаковыми снарядами производится методом багермейстерского папильонажа. В этом случае снаряд для лучшего наполнения черпаков грунтом перемещают так, что продольная ось земснаряда составляет некоторый угол (15-25° ) с осью прорези, а черпаки направлены в сторону перемещения земснаряда. При данном способе разработки месторождений земснаряд врезается в забой у бровки выемки материала, поворачивается под указанным углом к оси выемки и под этим углом продолжает движение к противоположной бровке, где разворачивается для движения в обратную сторону под тем же углом.
Плавучие краны применяются для добычи небольших объемов залегающих на значительной глубине песка и песчано-гравийной смеси без гидроклассификации. Разработка месторождений плавучими кранами производится в зависимости от вылета стрелы прорезями шириной 50-60 м и сериями длиной до 100 м. Для забора материала в пределах смежной полосы прорези плавучий кран перемещают и устанавливают на якоря. К недостаткам добычи НСМ плавучими грейферными кранами относятся неполная выработка полезной толщи месторождений.
Загрузка в суда материалов добываемых землесосами без классификации груза производится следующим образом. Пульпа, засасываемая в приемный трубопровод грунтовым насосом, подается по напорному трубопроводу в трюм судна, где вследствие гашения ее скорости выпадают частицы грунта, а вода с мелкими примесями стекает за борт.
При обогащении НСМ пульпа по напорному трубопроводу поступает в классификатор механического или гидравлического типа, в котором выделяется обогащенная ПГС или гравий, а песок с водой по специальному трубопроводу сбрасывается за пределы карьера. Из классификатора обогащенный материал через загрузочный лоток или поворотный ленточный конвейер поступает в одно из судов, расположенных с обоих бортов землесосного снаряда. Многочерпаковый снаряд, добывающий ПГС и гравий, устанавливают на якоря, а к борту причаливают порожние суда. Черпаки земснаряда, захватывая со дна реки НСМ, подают их в грунтовый колодец, из которого груз по лотку поступает в судно. Чтобы обеспечить непрерывную работу земснаряда при смене судов, порожнюю баржу (секцию) устанавливают заранее у его свободного борта. По окончании загрузки первого судна переключают клапан грунтового колодца и загружают второе судно.