Землесос — это машина, предназначенная для транспортирования по напорным трубопроводам смеси грунта с водой на расстояние, предусмотренное планом работ или определяемое величиной создаваемого землесосом напора. По принципу действия землесосы представляют собой центробежные насосы с некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными наличием твердого материала в транспортируемой жидкости.
В России землесосы применяются с 1867 г. Первый советский землесос марки МВС (Москва — Волгострой) создан в 1935 г. Вскоре появились землесосы ЗНК-200. В 1937 г. был создан землесос марки ЗГМ-1, конструкцию которого разработал инженер-конструктор В.А. Мороз. Землесос ЗГМ-2 применяют и в настоящее время на землесосных снарядах и землесосных установках.
Современный землесос состоит из следующих основных элементов: корпуса, рабочего колеса, двух крышек, двух защитных броне-дисков, вала, всасывающего патрубка и уплотнительной системы. Корпус землесоса представляет собой чугунную или стальную отливку, вмещающую рабочее колесо. Корпусы землесосов иногда выполняют в виде улитки с очертанием внутреннего канала по некоторой кривой линии. Корпусы землесоса для осмотра и очистки имеют люки, закрываемые крышками на болтах.
В верхней части корпуса землесоса есть отверстие, оборудованное фланцем для присоединения эжектора, используемого для заливки от насоса перед пуском его в работу. Напорный патрубок отливается вместе с корпусом землесоса и располагается либо снизу, либо сверху корпуса. Рабочее колесо — это основной рабочий элемент землесоса, так как именно лопатки передают жидкости механическую энергию. Правильная конструкция рабочего колеса землесоса и особенно рациональная форма лопаток обеспечивают высокую эффективность работы. В рабчих колесах имеется две-пять, а чаще всего три-четыре лопатки. Рабочее колесо подвержено износу больше любой другой части землесоса. Для уменьшения износа рабочие колеса покрывают твердыми сплавами.
Корпус землесоса имеет две крышки: со всасывающей стороны и с нагнетательной. Крышки при работе землесоса подвергаются интенсивному износу грунтом, попадающим в зазор между крышками и рабочим колесом. Поэтому с внутренней стороны крышек устанавливаются бронедиски, представляющие собой стальные листы толщиной 25 мм и более, вырезанные по форме крышек. По мере износа бронедиски заменяются или наплавляются.
К всасывающей крышке крепят всасывающий патрубок. Напорный патрубок у землесоса отливают как одно целое с корпусом землесоса. Рабочее колесо закрепляют на конце вала, входящего в корпус землесоса через специальное сальниковое устройство. Сальник обеспечивает герметичность внутренней полости корпуса, т.е. устраняет утечку гидросмеси и предотвращает засасывание воздуха в землесос.
Схемы рабочих органов земснарядов приведены на рис. 5.2.1.
Земснарядами называют плавучие землеройные машины непрерывного действия, обеспечивающие подводную разработку грунта, извлечение его в виде водогрунтовой смеси и гидравлическое транспортирование в отвал. К особенностям земснарядов как землеройных машин относят их способность разрабатывать грунт только из-под воды.
В конструктивном отношении любой земснаряд содержит следующие основные узлы: корпус (плавучий понтон); грунтовой насос (или другой всасывающий агрегат); грунтозаборное устройство (включающее в себя всасывающий трубопровод, раму, рыхлитель-ное устройство и его привод); напорный пульпопровод в пределах корпуса; устройство для осуществления рабочих перемещений земснаряда; энергетические установки и устройства; устройства управления и контроля; надстройку с бытовыми помещениями.
Для глубинной разработки грунтов существует три типа земснарядов: с погружными грунтовыми насосами; эжекторные; эрлифт-ные. Потребность в таком оборудовании возникла в связи с тем, что обычные земснаряды имеют ограниченную всасывающую способность и могут разрабатывать грунт на малой глубине: < 15...18 м.
Землесосная установка — это агрегат, состоящий из грунтового насоса и вспомогательных устройств для перекачивания гидросмеси. Землесосные установки делят на две группы: забойные, работающие в забое совместно с гидромонитором; перекачивающие, используемые для повышения напора в системе по схеме последовательной работы грунтовых насосов.
При выборе типа снаряда для разработки конкретного месторождения помимо производительности необходимо учитывать глубину разработки, дальность и высоту подачи транспортируемого материала, его гранулометрический состав и наличие крупных включений.
Присутствие большого количества валунов в разрабатываемом месторождении резко снижает экономическую целесообразность применения плавучих земснарядов. При содержании в исходном материале фракций, по размеру превосходящих проходное сечение рабочего колеса землесоса более чем на 3...5 %, становится экономически невыгодным применение земснарядов. Такие грунты следует разрабатывать с помощью черпаковых и дражных машин, на которых смонтированы дробильно-сортировочное оборудование, плавучие транспортеры и пульпопроводы. При высоком содержании гравия и наличии в залежи большого количества валунов применение подобного агрегата наиболее целесообразно, так как в этом случае рационально использовать преимущества механической разработки в комбинации с гидравлическим и конвейерным транспортом.
При работе на рыхлых несвязных грунтах, содержащих до 30 % гравия (без включения валунов, не проходящих через рабочие каналы землесоса), эксплуатируют земснаряды, оборудованные фрезерными рыхлителями или свободным всасом. При разработке песчано-гравийных месторождений, содержащих > 30 % гравия (без крупных валунов), применение разрыхлителей на земснарядах обязательно.