Земснаряды. Принцип работы, виды и сферы применения

Спецтехника, способная выкачивать водогрунтовую смесь путём всасывания, появилась во второй половине XIX века. Первый земснаряд показал себя в работе в 1859 году, успешно выполнив дноуглубление французского порта Сен-Назер.

Современные плавучие «пылесосы» зачастую приравнивают к горно-обогатительным комплексам — не только по внешнему виду, но и по возможностям. Благодаря своей многофункциональности землесосные судна прочно закрепились во многих сферах.

Земснаряды — это плавучие машины, укомплектованные определённым набором устройств, агрегатов и механизмов. Все виды и типы судов предназначены для одной цели — подводного выкачивания водогрунтовой смеси.

Главная характеристика — производительность — повышается за счёт внедрения систем спутниковой навигации, комплексов датчиков для определения положения грунтозаборного устройства и для учёта оперативной выработки судна.

Мощность базовых моделей машин-амфибий российского производства колеблется на уровне 150-3000 м³ по пульпе. На импортном рынке есть земснаряды куда большей мощности, во многом из-за более высокой оснащённости современными системами, чего нельзя сказать об отечественной технике. Однако из-за высокой стоимости и сложности транспортировки иностранные землесосы в России не так популярны.

Подробнее об уровне российского производства машин-амфибий — в материале «Современные земснаряды — наследие советской гидромеханизации?».

Где применяются землесосные снаряды?

В горнодобывающей отрасли земснаряды эксплуатируются на обводнённых участках для добычи нерудных материалов: песка и песчано-гравийных смесей. По сей день гидронамыв с помощью гидротехнических машин считается самым действенным способом получения этих полезных ископаемых. И наибольшей популярностью пользуются модели землесосного типа.

Такие земснаряды работают по принципу выкачивания грунтов с применением мощного землесоса. Устройство отводит гидросмесь по специальной транспортировочной системе в место складирования — оно может располагаться в километрах от места работы спецтехники. Влага, оставшаяся в песке или ПГС, со временем естественным образом испаряется, и на выходе получается «чистое» полезное ископаемое.

Стоит отметить, что иногда предприятия используют сухопутные землесосные установки. Машины передвижного типа размещают на ж/д платформах, специальных тракторных прицепах или производят на гусеничном/шагающем ходу. Есть также стационарные установки, которые выполняют функцию станции перекачки, повышающей дальность и высоту транспортирования водогрунтовой смеси.

Теоретически на обводнённых участках песчаных залежей можно задействовать экскаваторы, однако производительность карьерных машин при сухоройной добыче песка и ПГС не доходит и до 10%. Кроме того, эксплуатация экскаваторов увеличивает конечную себестоимость материала. Земснаряды способны получать куда большие объёмы нерудных полезных ископаемых при низких затратах на процесс добычи.

Помимо добывающей отрасли, землесосные судна являются безальтернативным средством очистки и углубления водоёмов, намыва плотин, дамб и прочих гидротехнических сооружений. Вдобавок к этому, плавучие «пылесосы» высоко востребованы при возведении золошлаковых хранилищ ТЭЦ.

Для широкомасштабных работ в сегменте гидротехнических проектов земснаряды практически никогда не трудятся не в одиночку. Для перекачки грунтовой смеси используют целые флоты судов — снаряды действуют сообща с баржами, шаландами, буксирами, толкачами, заправщиками, дебаркадерами и другой вспомогательной техникой.

Широкое применение гидронамыв грунтов получил в россыпной золотодобыче. Земснаряды, работающие на золотоносных участках, больше известны по названию «драга». Различают карьерные драги, которые эксплуатируются в искусственно созданных водоёмах на плавучих платформах, и водные драги, выкачивающие пульпу со дна естественных водоёмов.

Механизированные горно-обогатительные комплексы представлены в виде ковшовых агрегатов или плавучих станций. Как правило, ковшовые драги просто сбрасывают смесь с включениями золота в места складирования. А станции-амфибии имеют в своём арсенале оборудование для промывки материала.

Виды земснарядов

По своему типу различают собственно землесосные, грейферные, многочерпаковые и штанговые земснаряды.

Как уже упоминалось выше, земснаряды землесосного типа укомплектованы насосным оборудованием, посредством которого выкачивают размытый грунт по пульпопроводу.

Грунтосос с залитой внутрь водой опускают на дно водоёма, после этого запускаются двигатель и редуктор, в результате чего из всасывающей трубы откачивается воздушная масса. С образованием вакуума гидросмесь всасывается внутрь агрегата, откуда перекачивается на место хранения. Такая спецтехника может перекачивать смеси с очень большим объёмом абразивных частиц, что помогает земснаряду промывать пески или песчано-гравийные смеси огромными массами воды.

Грейферные снаряды, как правило, представляют собой несамоходные машины циклического действия, смонтированные на базе плавучего крана. В качестве главного рабочего инструмента «пылесоса» выступает грейфер — грузозахватное приспособление в виде ковша с поворотными челюстями.

Грейфер подвешивают на канатах к крановой стреле или грузовой тележке земснаряда. Грузоподъёмное приспособление опускается на глубину, захватывает и поднимает водогрунтовую смесь, а затем с помощью крана или грузовой тележки поворачивается к месту разгрузки. После сброса материала грейфер возвращается на следующее место выемки грунта. В большей степени этот тип земснаряда подходит для добычи песка в сложных условиях или на больших глубинах — до 250 м.

В конструкцию землесосных снарядов многочерпакового типа входит замкнутая цепочка звеньев с ковшами. Под действием особого механизма ковши приспособления приводятся в движение, собирают грунтосмесь и подают её на специальный отводной лоток или конвейерную линию, доставляющую массу на грузовую баржу.

Штанговые снаряды фактически являются «плавучим» ответвлением гидравлической экскаваторной техники. Единственное отличие — машина смонтирована на понтоне. Судно-экскаватор совершает все операции привычным ковшом либо с помощью длинной крановой стрелы. Снаряды штангового типа могут применяться для всех видов землеройных работ, но только на мелких глубинах.