ความลึกของน้ำระดับใดที่ทำให้เรือขุดแบบดูดไม่เหมาะสมในการใช้งาน?

เรือขุดแบบดูดจะไม่เหมาะสมที่ระดับความลึกของน้ำตายตัวระดับเดียว แต่จะเกิดขึ้นเมื่อผลรวมของความลึกในการขุด ตำแหน่งปั๊ม ระยะทางขนส่งตะกอน พฤติกรรมของวัสดุ และความเสี่ยงในการปฏิบัติงาน ทำให้อัตราการผลิตที่ต้องการไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจหรือไม่ปลอดภัย สำหรับผู้ประเมินด้านเทคนิค คำถามสำคัญไม่ใช่เพียง “น้ำลึกเท่าไร?” แต่คือ “วัสดุอยู่ตำแหน่งใดเมื่อเทียบกับปั๊ม และระบบสามารถลำเลียงวัสดุนั้นได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการสึกหรอเกินควร การเกิดคาวิเตชัน การอุดตัน หรือการสูญเสียการควบคุมหรือไม่?”

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ เนื่องจากเรือขุดที่ทำงานในน้ำลึก 15 m อาจปฏิบัติงานได้อย่างสมบูรณ์หากชั้นเป้าหมายอยู่ใกล้พื้นท้องน้ำและปั๊มติดตั้งอยู่ต่ำบนบันไดขุด ขณะที่โครงการในน้ำลึกเพียง 8 m อาจกลายเป็นเรื่องยาก หากแหล่งสะสมอยู่ในร่องลึก ท่อส่งทอดยาวขึ้นเนินหลายกิโลเมตร หรือวัสดุมีดินเหนียวเหนียวและก้อนหินหยาบขนาดใหญ่

ความลึกของน้ำเป็นเพียงส่วนหนึ่งของขีดจำกัดเรือขุดแบบดูด

โดยปกติเรือขุดแบบดูดไม่ได้ “ยก” ของแข็งจากผิวน้ำในลักษณะเดียวกับปั๊มดูดบนบกทั่วไป สำหรับเรือขุดแบบหัวตัดดูดหรือเรือขุดแบบเจ็ตดูด ช่องรับวัสดุจะอยู่ใกล้จุดขุด โดยมักอยู่ที่ปลายล่างของบันไดขุด ปั๊มขุดอาจติดตั้งในตัวเรือ บนบันไดขุด หรือเสริมด้วยปั๊มจุ่มหรือปั๊มบูสเตอร์ ดังนั้น ระยะในแนวดิ่งที่เป็นตัวกำหนดคือระยะยกที่มีผลจริงระหว่างช่องรับวัสดุ ปั๊ม จุดปล่อย และการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงของท่อส่ง

ในน้ำตื้น ปั๊มที่ติดตั้งบนตัวเรืออาจอยู่ใกล้หัวดูดพอสมควร เมื่อความลึกของน้ำเพิ่มขึ้น บันไดขุดต้องยาวขึ้น ภาระโครงสร้างเพิ่มขึ้น และการรักษามุมตัดที่ถูกต้องทำได้ยากขึ้น หากปั๊มยังอยู่สูงเหนือจุดขุดมากเกินไป ด้านดูดอาจสูญเสียประสิทธิภาพ ปั๊มบนบันไดขุดหรือปั๊มขุดแบบจุ่มสามารถลดปัญหานี้ได้ แต่จะเพิ่มต้นทุนลงทุน ความต้องการกำลังไฟฟ้า ข้อกำหนดด้านการบำรุงรักษา และงานบูรณาการระบบไฟฟ้าหรือไฮดรอลิก

สำหรับระบบสูบแบบแรงเหวี่ยงทั่วไป ความดันบรรยากาศกำหนดขีดจำกัดทางกายภาพของความสูงในการดูด ในสภาวะน้ำสะอาด ขีดจำกัดทางทฤษฎีอยู่ที่ประมาณ 10 m ณ ระดับน้ำทะเล แต่ความสูงในการดูดที่ใช้งานได้จริงจะต่ำกว่านั้นมากเมื่อคำนึงถึงแรงเสียดทาน ความดันไอ ความหนาแน่นของตะกอน และระยะเผื่อคาวิเตชัน สำหรับตะกอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้อาจลดลงนานก่อนถึงขีดจำกัดทางทฤษฎีที่กำหนด นี่คือเหตุผลที่เรือขุดสำหรับการขุดลึกมักหลีกเลี่ยงการพึ่งพาการยกดูดแบบแห้งที่ยาว และเลือกวางอุปกรณ์สูบไว้ใกล้พื้นท้องน้ำมากขึ้น หรือใช้การสูบเป็นขั้นตอน

จุดที่ความลึกไม่คุ้มค่าในเชิงพาณิชย์

คำว่า “ไม่เหมาะสม” ควรกำหนดจากเศรษฐศาสตร์ของโครงการและความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน มากกว่าจากค่าระดับความลึกในโบรชัวร์ เรือขุดแบบดูดอาจเข้าถึงแหล่งสะสมได้ในทางเทคนิค แต่ยังคงเป็นเครื่องจักรที่ไม่เหมาะสม หากผลผลิตต่ำกว่าเป้าหมายโครงการ หรือต้นทุนการสึกหรอสูงเกินสัดส่วน

ความลึกของน้ำมีแนวโน้มจะไม่เหมาะสมสำหรับการกำหนดค่ามาตรฐานของเรือขุดแบบดูด เมื่อเกิดเงื่อนไขต่อไปนี้อย่างน้อยหนึ่งข้อ:

• ความยาวบันไดขุดที่ต้องการทำให้เกิดภาระแรงดัดมากเกินไป จำกัดความคล่องตัว หรือทำให้ควบคุมหัวดูดบนพื้นท้องน้ำที่ไม่เรียบได้ลดลง
• โปรไฟล์ท่อส่งตะกอนทั้งแนวดิ่งและแนวราบต้องการเฮดมากกว่าที่ปั๊มติดตั้งสามารถจ่ายได้ที่ความเข้มข้นของของแข็งตามต้องการ
• ปั๊มทำงานใกล้สภาวะคาวิเตชันเกินไป ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน อัตราการไหลลดลง ใบพัดเสียหาย และการดูดไม่เสถียร
• เรือไม่สามารถรักษาการทรงตัวที่ปลอดภัย ความมั่นคงของเสาปัก ตำแหน่งการทอดสมอ หรือการควบคุมการแกว่งได้ภายใต้ความลึกและสภาพกระแสน้ำที่ต้องการ
• วัสดุมีขนาดหยาบ หนาแน่น จับตัวแข็ง หรือยึดติดด้วยดินเหนียวมากเกินไปสำหรับหัวตัด ระบบเจ็ต ขนาดช่องรับ และกำลังปั๊มที่มีอยู่
• จำเป็นต้องใช้สถานีบูสเตอร์ โป๊ะเพิ่มเติม ท่อส่งที่ยาวขึ้น หรือเรือสนับสนุนมากจนวิธีการขุดลอกแบบอื่นมีความคุ้มค่ากว่า

ในทางปฏิบัติ เรือขุดแบบดูดขนาดเล็กหรือขนาดกลางทั่วไปอาจเหมาะอย่างยิ่งสำหรับแม่น้ำตื้น บ่อน้ำ พื้นที่กากแร่ และแหล่งสะสมใกล้ชายฝั่ง ขณะที่โครงการที่ลึกกว่าอาจต้องใช้เรือขุดแบบหัวตัดดูดที่ออกแบบเฉพาะ พร้อมบันไดขุดยาว ระบบปั๊มจุ่ม สถานีปั๊มบูสเตอร์ หรือวิธีการขุดแบบอื่น การเปลี่ยนผ่านนี้ไม่ได้กำหนดด้วยตัวเลขเดียว เช่น 10 m, 20 m หรือ 30 m แต่กำหนดจากจุดที่การออกแบบด้านไฮดรอลิกและโครงสร้างไม่สามารถรองรับปริมาณตันต่อชั่วโมงที่ต้องการได้อีกต่อไปภายใต้ต้นทุนการดำเนินงานที่ยอมรับได้

การประเมินความลึกเชิงปฏิบัติ: เริ่มจากวัสดุ ไม่ใช่แนวระดับน้ำ

ทีมเทคนิคมักเริ่มต้นด้วยความลึกจากการสำรวจภูมิประเทศใต้น้ำ แต่การประเมินควรเริ่มจากโปรไฟล์การขุดทั้งหมด บันทึกระดับน้ำ ระดับพื้นท้องน้ำ ความหนาของชั้นที่กู้คืนได้ ความลึกของชั้นดินปิดทับ และระดับความสูงของจุดปล่อยที่เสนอ แหล่งสะสมที่อยู่ใต้น้ำลึก 12 m และมีชั้นดินปิดทับ 4 m เป็นงานที่แตกต่างอย่างมากจากแหล่งสะสมที่อยู่ในความลึกน้ำเท่ากันแต่ตั้งอยู่บนพื้นแม่น้ำโดยตรง

การคำนวณท่อส่งสมควรได้รับความใส่ใจเป็นพิเศษ เฮดไดนามิกรวมประกอบด้วยระดับความสูงสถิต การสูญเสียจากแรงเสียดทานในท่อส่ง ข้องอและวาล์ว การสูญเสียที่ทางเข้า และสภาวะทางออก ระยะปล่อยที่ยาวขึ้นอาจเป็นข้อจำกัดมากกว่าความลึกของน้ำเอง หากการผลิตต้องการความเข้มข้นของของแข็งสูง ตะกอนจะหนักขึ้นและแรงเสียดทานในท่อเพิ่มขึ้น หากความเร็วต่ำเกินไป ของแข็งจะตกตะกอนและความเสี่ยงในการอุดตันจะเพิ่มขึ้น การเพิ่มความเร็วปั๊มอาจแก้ปัญหาหนึ่งได้ แต่ทำให้การสึกหรอเร็วขึ้นและการใช้พลังงานสูงขึ้น การศึกษาการเลือกที่น่าเชื่อถือจะสร้างสมดุลระหว่างปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ แทนที่จะพิจารณาความสามารถของปั๊มเป็นตัวเลขแยกเดี่ยว

สัญญาณเตือนระหว่างการเลือกแนวคิด

ข้อสมมติฐานเบื้องต้นหลายประการมักนำไปสู่การออกแบบใหม่ที่มีต้นทุนสูง ข้อหนึ่งคือการใช้ความลึกของน้ำเป็นตัวแทนของความลึกในการขุด อีกข้อคือการเลือกปั๊มจากอัตราการไหลของน้ำเพียงอย่างเดียว โดยไม่คำนวณความหนาแน่นของตะกอน ขนาดอนุภาค และความต้านทานของท่อปล่อย ข้อที่สามคือการสมมติว่าบันไดขุดที่ยาวขึ้นจะแก้ข้อกำหนดสำหรับน้ำลึกได้โดยอัตโนมัติ บันไดขุดอาจเพิ่มระยะเอื้อมถึง แต่ไม่ได้ให้สมรรถนะการดูด กำลังหัวตัด หรือพฤติกรรมของเรือที่มั่นคงเพียงพอโดยอัตโนมัติ

โครงการที่เกี่ยวข้องกับแร่ลานแร่ต้องใช้ความระมัดระวังเพิ่มอีกระดับ กรวดที่มีอัญมณีซึ่งกู้คืนได้อาจมีก้อนหินขนาดใหญ่ รากไม้ ก้อนดินเหนียว และทรายกัดกร่อน ในสถานการณ์นี้ ควรประเมินเรือขุดเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการทำเหมืองที่สมบูรณ์ ไม่ใช่เป็นหน่วยขุดแยกเดี่ยว วิธีการขุดลอกต้องส่งวัสดุด้วยอัตราที่ควบคุมได้ ซึ่งโรงล้างและกู้คืนสามารถรับได้โดยไม่ทำให้ตะแกรงล้นหรือสูญเสียหินมีค่าไปกับวัสดุคัดทิ้งขนาดใหญ่

สำหรับเหมืองอัญมณีจากกรวดแม่น้ำและแหล่งสะสมลานแร่ที่ผุพัง การจัดวางระบบแบบบูรณาการพร้อมวงจรรับวัสดุและล้างที่เหมาะสมอาจมีประโยชน์มากกว่าการบังคับให้เรือขุดทำงานเกินขอบเขตการใช้งานที่สมเหตุสมผล ตัวอย่างเช่น โรงล้างอัญมณี 100tph สามารถกำหนดค่าให้เป็นส่วนหนึ่งของสายการแปรรูปที่กว้างขึ้น สำหรับการล้าง การขัด การคัดกรอง และการแยกวัตถุดิบที่มีอัญมณี ช่วงกำลังการผลิตที่ระบุไว้คือ 10 ถึง 300 ตันต่อชั่วโมง ช่วยให้ส่วนการแปรรูปสอดคล้องกับผลผลิตจริงของการขุดลอก แทนที่จะอิงตามค่าประมาณปั๊มที่มองโลกในแง่ดี

เมื่อควรพิจารณาวิธีการขุดลอกอื่น

หากชั้นเป้าหมายลึกเกินกว่าสำหรับการจัดวางบันไดขุดและปั๊มที่ใช้งานได้จริง ควรทบทวนทางเลือกต่าง ๆ ก่อนสรุปเรือ เรือขุดแบบหัวตัดดูดขนาดใหญ่ที่มีปั๊มจุ่มอาจเหมาะสมในกรณีที่การขนส่งด้วยไฮดรอลิกอย่างต่อเนื่องยังคงทำได้ ปั๊มบูสเตอร์สามารถเพิ่มระยะปล่อยได้ แม้จะเพิ่มความซับซ้อนในการปฏิบัติงาน เรือขุดแบบล้อถังหรือแบบถังโซ่อาจได้รับการพิจารณาเมื่อวัสดุหยาบหรือวัสดุที่จัดการยากจำกัดประสิทธิภาพการดูด ในพื้นที่ที่มีเขตขุดจำกัดหรือธรณีวิทยาแปรผันสูง เรือขุดแบบแบ็กโฮพร้อมแท่นลอยน้ำอาจให้การควบคุมการขุดที่ดีกว่า ตามด้วยการขนส่งหรือการแปรรูปแยกต่างหาก

แนวทางที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับว่าคอขวดของโครงการคือความลึก การแตกตัวของวัสดุ ระยะทางขนส่ง การวางตำแหน่ง หรือการแปรรูปปลายน้ำ การเลือกเครื่องจักรที่เข้าถึงแหล่งสะสมได้ย่อมมีคุณค่าน้อย หากไม่สามารถป้อนวัสดุให้โรงงานได้อย่างสม่ำเสมอเพียงพอที่จะสนับสนุนเป้าหมายการกู้คืน

ข้อสรุปในการเลือกสำหรับผู้ประเมินด้านเทคนิค

เรือขุดแบบดูดจะไม่เหมาะสมเมื่อน้ำที่ลึกขึ้นทำให้ระบบสูญเสียประสิทธิภาพไฮดรอลิก การควบคุมโครงสร้าง เสถียรภาพการผลิต หรือความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ อย่าถือว่าความลึกเป็นตัวเลขตัดสิทธิ์ตายตัว แต่ให้คำนวณจุดปฏิบัติงานทั้งหมด ได้แก่ ความลึกในการขุด ตำแหน่งปั๊ม ลักษณะตะกอน เส้นทางท่อส่ง ระดับความสูงของจุดปล่อย และอัตราการผลิตที่ต้องการ

บริษัท ชิงโจว หย่งลี่ ไมนิง แอนด์ เดรดจิง แมชชีนเนอรี จำกัด สนับสนุนโครงการขุดลอกและแปรรูปแร่ด้วยอุปกรณ์ตั้งแต่เรือขุดแบบหัวตัดดูดและแบบเจ็ตดูด ไปจนถึงแท่นลอยน้ำ เรือบรรทุก และระบบล้างแบบปรับแต่งเฉพาะ เพื่อการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ที่มีความหมาย โปรดระบุข้อมูลภูมิประเทศใต้น้ำของพื้นที่ บันทึกข้อมูลธรณีวิทยา การกระจายขนาดอนุภาค กำลังการผลิตเป้าหมาย ความยาวท่อส่ง และสภาวะการปล่อย ข้อมูลเหล่านี้จะแสดงให้เห็นว่าเรือขุดแบบดูดยังคงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมหรือไม่ หรือความลึกได้เปลี่ยนแผนที่เป็นไปได้ในทางเทคนิคให้กลายเป็นแผนที่ไม่เหมาะสมแล้ว