河道、水库、海里、尾砂库采沙

一、河道、水库、海里、尾沙库采沙

河道采沙时,可将小型排沙潜水泵吊入水中抽沙,也可将矿用立泵坐到船上,下接带底阀滤网的吸水软管,将底阀滤网放入水中抽沙。

韶关水库在清理库内泥沙时,采用的是开闸放水,用大流量的水流将泥沙带走。但是由于泥沙太多,水坝的闸门已经被泥沙淤住了,需要先将闸门附近的泥沙排走,才能将闸门打开。大坝顶部到水面有11米高(采用离心泵吸程不够),泥沙在水下10米以下(常规的潜水泵最多允许淹没深度4~5米)。现场复杂的环境增加了泥沙清理的难度。

韶关水库选用SQ100-22型 18.5kW 排沙潜水泵,将泵吊挂安装,选择闸门附近的空隙,放入水中排水抽沙,使问题轻松解决。

云南大盈江水电站遇到了与韶关水库同样的问题,需要泄洪时发现闸门被泥沙淤住了打不开,急需沙泵清理泥沙,其大坝很高,需要水泵的扬程比韶关水库更高,最终选购了KL100-50 37KW 矿用立泵,紧急空运至昆明,用户开车在机场等,泵到后立刻取回,马上潜水安装使用,排沙效果十分理想,最终问题圆满解决,用户终于松了口气。事后,又采购矿用立泵作为日常储备。

上述两个案例同大多数河道采沙时的水泵安装方式是一样的,都是潜水安装,直接将潜水泵吊装放入水中的泥沙层附近抽沙。这样使用的优点是简单、方便,适合于这种临时性、小规模的抽沙工况。这样使用的缺点是,由于没有增加任何搅拌造浆措施,抽沙时浓度忽高忽低,浓度不稳定,泥沙浓度过高时容易出现过载,甚至堵泵,泥沙浓度太低时抽沙的效率会不高,遇到泥沙板结的工况时抽沙效果会更差,遇到较稀的泥沙浆时容易将泵插到泥里造成堵泵,因此这样使用对现场的操作人员要求很高。

京帝公司南海采沙时遇到了水深问题。海水深30米左右,用放在船上的沙泵抽沙吸不上来,需要用排沙潜水泵放入水中抽沙。潜水泵的潜水深度是有要求的,不是想放多深就放多深。

作业面潜水泵一般是干式电机(油浸电机和水浸电机基本被淘汰),其潜水深度标准规定为5米。如果潜水深度太深,水泵轴端密封受不了,水泵电机容易进水损坏。井泵潜没深度可以很深,但它是长轴清水泵,一般采用石墨密封、水润滑轴承、巴士合金轴套,只能抽清水,有泥沙时会马上报废。所以,能在深水工作的排沙潜水电泵目前市场上根本没有。

上述两个水库抽沙的案例中使用的潜水深度最深时都有10多米,短期临时使用,事实证明可行,但长期这样使用,排沙潜水泵的寿命无法保证。而且,在潜水深度20~30米处直接使用,更无法保证排沙潜水泵的使用寿命。为此,在南海采沙的工况,我们将排沙潜水泵增加了气压平衡装置,用向电机腔内增加压缩空气的方法来平衡电机腔内外的压力差。采用了这种措施后,成功地使得排沙潜水泵潜没30米深的水下工作,实际工作效果比较理想。


 

韩国沿海采沙同样遇到了水深问题。目前用的采沙船只能采水下20米深的泥沙(下图为王庆武教授到现场考察),他们需要采40米深的海沙,目前根本找不到这样的沙泵。采用上述方案可以有效解决这个问题。

   

前文所说的所有采沙案例都是浅表层采沙,属于在沙层表面一层一层剥离式的开采。尾砂库、海底采矿等许多工况都需要进行深层次的开采,这样的工况,要求必须保证浆体浓度基本恒定,还要防止沙坑中的潜水泵被塌方埋住。除此之外,对于水底泥沙板结很厉害的工况,用上述方法很难将沙吸上来

蓄渣水库选用 KL100-50(即原SQ100-50KL)型37kW矿用立泵。起初,刚刚开泵,泥沙浓度较高,过一会,排泥沙浓度下降,再往后,几乎出清水。经分析,库内的泥沙经过搅拌机分离,具有亲水胶体一样的粘着力,水下堆放安歇角大,吸取泥沙后,库底平面出现陡壁的大坑。随着大坑加深,陡壁会突然片帮塌落。塌落后,大坑新的断面几乎与水面垂直。由于塌落会一下子将滤网埋没,使滤网之外形成大沙团,堵塞了滤网孔,使泥沙通过网孔时,断断续续,浓度过低,速度过慢,排量过少。 找到原因后,为其配备了我所独家设计制造的水力搅拌器(见图示)。

 
贵州金沙县选矿蓄渣水库
KL100-50型37kW矿用立泵安装示意图

水力搅拌器下端的喷射器连接辅泵的排水管,上端的滤网管连接主泵的吸水管。滤网管之外,有一个能防止泥沙塌落埋没滤网的带大孔的拦挡粗套管。使用时,水力搅拌器坐入泥沙中,首先依靠自重和下端喷射器在库底平面上吸出一个大坑,靠泥沙自重使坑边的泥沙塌落。塌落的泥沙被带大孔的拦挡粗套管拦挡在管外,部分被拦挡的泥沙从粗套管外接连不断流入管内,形成相对均匀的泥沙浆流,再用主泵的滤网管吸走,排放到指定地点。当然,还要配备其它必要技术措施,还要根据排量和泥沙胶结的程度,计算确定各种技术参数。 在未安装水力搅拌器之前,主泵排出的泥沙浆用矿泉水瓶子装满后沉淀24小时,沉淀物不足三分之一,配备之后,沉淀物可占整个矿泉水瓶的四分之三,属于高浓度泥浆,用户十分满意。之后很多工况均使用水利搅拌器辅助抽沙。

 
上海航道局 在唐山曹妃甸 填海造田项目
SQ300-20型45kW 排沙潜水泵安装示意图

 

四川某公司尾砂库抽沙现场作业图,吸水管底部配有小型的水利搅拌器。

 

毛里海边海底抽沙现场作业图,泵下端连接水利搅拌器,旁边铁框内为小型潜水泵,给水利搅拌器供水冲沙。

山东地矿在印尼海边采矿选用KL280-35 90kW 高浓度矿用立泵,该泵将水力搅拌器与沙泵做成一体式,减少了体积,吊装更方便。

 

 

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