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    摘要根據(jù)煤炭穎粒在煤倉中的流動(dòng)原理, 分析了造成煤倉結(jié)拱堵塞的原因, 并結(jié)合直立式圓筒倉的設(shè)計(jì), 探討了近年來我國在謀倉設(shè)計(jì)中采用的幾種防粘堵措施

關(guān)鍵詞 煤倉 漏斗 溜槽 堵塞

    煤倉是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中主要的裝儲環(huán)節(jié), 它在保證煤炭產(chǎn)品質(zhì)量, 調(diào)劑產(chǎn)運(yùn)不平衡狀態(tài)及保障礦井持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)等方面起著重要作用近年來, 隨著礦井生產(chǎn)機(jī)械化水平及單產(chǎn)的不斷提高, 煤倉的作用日益突出, 煤倉的合理布置和設(shè)計(jì)也日益受到重視根據(jù)煤倉斷面結(jié)構(gòu)、布置形式的不同, 煤倉有圓筒倉、方倉、矩形倉、直立倉、傾斜倉、滑坡倉、地溝倉和半地下煤倉等之分，不論哪種形式的煤倉, 都存在煤倉下口漏斗部分合理設(shè)計(jì)收口形式的問題本文以直立式圓筒倉為例, 對煤倉堵塞的原因進(jìn)行分析, 并對幾種主要的煤倉防堵措施進(jìn)行探討倉漏斗閘門打開流動(dòng)開始時(shí), 貯存在倉內(nèi)的煤粒由于自重的作用, 克服阻力向下流動(dòng)在煤流下降流動(dòng)過程中, 每下降一個(gè)微小的高度, 煤顆粒均要重新排列, 煤顆粒的原有層面呈不均勻下降, 以適應(yīng)截面收縮的變化由于截面收縮率的增大, 煤愈接近斗口,擠壓錯(cuò)動(dòng)愈大, 加之煤的粘結(jié)作用在一定范圍內(nèi),煤的粘結(jié)力與煤的含水率成正比, 煤流的內(nèi)外摩擦力也急劇增大, 當(dāng)各種阻力的影響使煤顆粒原有層面破壞到一定程度時(shí), 便導(dǎo)致產(chǎn)生管狀流當(dāng)倉內(nèi)各種阻力增大到超過煤粒自重作用的垂直凈壓力時(shí),煤流中斷, 形成拱形堵塞, 流動(dòng)完全停滯結(jié)拱的位置一般在煤倉下口上方約的地方煤倉堵塞原因分析夠腳贏。閉要想搞清楚煤倉堵塞的原因, 就必須先了解煤在倉中的流動(dòng)原理煤在倉內(nèi)的流動(dòng)是由它自身的重力引起的, 其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要有兩種整個(gè)倉內(nèi)的物料同時(shí)從各自的位置流向卸料口, 稱整體流圖, 這是倉內(nèi)物料流動(dòng)理想的狀態(tài)管狀流圖,  在煤倉中心部位有相當(dāng)于卸料口大小的物料呈柱狀向卸料口運(yùn)動(dòng), 其他區(qū)域是處于停滯狀態(tài)這種狀態(tài)對煤倉有影響①煤倉有效容積相對減少②增加煤倉卸料時(shí)物料的粘結(jié), 易起拱堵塞直立煤倉的底部漏斗結(jié)構(gòu), 一般是向斗口收縮的正方錐形或圓錐形, 橫截面由上而下逐漸縮小, 截面收縮率從上至下很快地增大, 當(dāng)煤煤流運(yùn)動(dòng)整體流和管狀流, 產(chǎn)生倉內(nèi)阻力的因素很多, 一般來說, 如顆粒結(jié)構(gòu)、粘結(jié)性、全水分、漏斗傾斜度、倉壁光滑度以及煤的壓實(shí)程度等, 煤在倉內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)都受這些因素所制約以方錐形直線漏斗為例, 假設(shè)漏斗的頂部一層共個(gè)粒子圖當(dāng)這些粒子流動(dòng)到漏斗中部時(shí), 由于截面積縮小, 每層只能容納個(gè)粒子, 本來在一層的粒子現(xiàn)在必須排列成大約層由于粒子流動(dòng)時(shí)重新排列組合, 其間必然有相對的位移并隨之產(chǎn)生摩擦阻力這些阻力都沿著物料流動(dòng)的方向逐漸增大, 在排料口處達(dá)到大值此漏斗的上圖煤在倉中流動(dòng)示意部由于阻力較小, 煤粒流動(dòng)較快, 因而產(chǎn)生一種壓力來壓實(shí)下面的煤粒, 使流動(dòng)更加困難煤流在靠近倉壁處, 特別是在漏斗兩側(cè)面的夾角處, 摩擦阻力更大所以, 某些品種的煤僅僅由卸料口上面的中心部分往下流, 邊上的煤都被阻住, 這就是煤倉中經(jīng)常出現(xiàn)的管狀流從以上煤流狀態(tài)看, 可以說對粘結(jié)性和水分較大的粉煤、末煤, 單純用加大漏斗傾角和提高光滑度, 是難以避免堵倉問題的所以, 近年來在我國出現(xiàn)了雙曲線形漏斗煤倉, 在美國和加拿大則有漏斗斜面上、下段不同角度上段, 下段“ 的煤倉這些漏斗煤倉都是根據(jù)等截面積收縮率或近似等截面積收縮率設(shè)計(jì)的, 煤在倉內(nèi)的流動(dòng)是下面快, 越向上面越慢, 呈現(xiàn)整體流狀態(tài)但影響煤倉堵塞根本的原因還是物料本身的特性與煤倉幾何形狀對物料流動(dòng)的適應(yīng)性隨著井下綜采的普及和煤的洗選加工, 使倉貯煤的外在水分普遍在, 甚至更高煤的粘結(jié)性強(qiáng)、流動(dòng)性差,當(dāng)它在重力作用下, 呈漏斗狀從倉口排出時(shí), 料流的形狀是與卸料口尺寸大致相當(dāng)?shù)闹鶢铙w圖在這個(gè)柱狀體內(nèi), 物料受重力作用而產(chǎn)生的剪切力必須大于使物料固化的物料內(nèi)摩擦力才能流動(dòng)而剪切力與物料對倉壁的摩擦、物料內(nèi)摩擦以及料倉漏斗錐角有關(guān)當(dāng)這些因素確定后, 剪切力的分布取決于物料的深度圖是料倉內(nèi)剪切力, 摩擦力近年來隨著煤倉設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn), 國內(nèi)外煤倉設(shè)計(jì)中均采取了不同的措施來預(yù)防和清除煤倉結(jié)拱堵塞, 總的來講, 主要有以下種方法加大漏斗傾角定期清洗漏斗煤炭含泥量少, 外在水分低, 塊煤含量高, 儲存時(shí)間短的原煤或分級塊煤, 只要適當(dāng)加大漏斗傾角,并定期清洗漏斗, 就可以有效防止煤粒粘堵國內(nèi)設(shè)計(jì)的煤倉漏斗傾角一般在寧一之間, 在美國和加拿大則有漏斗斜面上、下段不同角度上段, 下段的煤倉雙曲線形漏斗雙曲線形漏斗是根據(jù)等截面收縮率的要求而設(shè)計(jì)的, 漏斗自上而下傾角逐漸增大, 煤顆粒流速也逐漸加大, 煤從管狀流變?yōu)檎�體流流動(dòng), 從根本上解決了堵倉問題近年來井下煤倉下口向雙曲線形發(fā)展, 由于雙曲線形漏斗為等截面收縮率, 同時(shí)漏斗傾角沿倉壁縱向規(guī)律是按雙曲線的軌跡變化, 漏斗壁傾角越接近下口越大, 煤粒向下流動(dòng)時(shí), 截面積雖有所減小, 但由于漏斗壁傾角增加, 所以煤粒自上而下所受阻力基本不變, 即使到了出口處, 阻力也不大, 使煤粒在漏斗中呈均勻的整體流動(dòng), 先人倉的煤先排出, 倉壁不掛煤, 也不起拱, 放煤時(shí)均勻卸出, 從而起到防止煤流堵塞的作用實(shí)踐證明, 采用雙曲線形漏斗只要參數(shù)選擇合理, 在粉煤、含泥量高、外在水分大、儲存時(shí)間長等不利情況下, 是解決煤倉防粘堵的有效途徑, 而且不用外動(dòng)力其缺點(diǎn)是煤倉容積損失較大雙曲線形漏斗如圖所示, 其曲線方程為側(cè)壓力尸的分布圖, 此處即結(jié)拱的臨界點(diǎn)因此,在此處施放空氣炮, 當(dāng)空氣炮的沖擊力大于點(diǎn)的靜摩擦力, 即沖擊應(yīng)力大于物料的結(jié)拱強(qiáng)度就能有效地助流、破拱、預(yù)防和清除堵塞內(nèi)物料受力分析煤倉防粘堵措施堵倉不僅影響生產(chǎn), 處理堵倉也不安全因此,式中為漏斗上任意高度處的截面半徑。為漏斗下口直徑為漏斗形狀系數(shù), 圓形取, 方形取二一。為等截面收縮率為漏斗下口至漏斗上任意一點(diǎn)截面的高度圖雙曲線漏斗為漏斗高度為漏斗上口直徑即煤倉凈直徑為雙曲線初始角二刀時(shí)的漏斗曲線切線與軸之間的夾角, 一般取雙曲線形漏斗施工后實(shí)為折線型, 需二次抹成光滑的雙曲線, 以利煤粒的流動(dòng)雙曲線形漏斗初始角的選取初始角選擇的過小, 煤流不易流動(dòng), 容易起拱堵倉選取過大, 會增加漏斗高度, 減小有效倉容, 同時(shí)增加工程投資一般來講原煤水分在巧以內(nèi)時(shí), 煤粒在漏斗內(nèi)的大動(dòng)態(tài)安息角在夕左右, 大靜態(tài)安息角在萬左右選擇初始角應(yīng)略大于動(dòng)態(tài)安息角, 可取一夕之間雙曲線形漏斗上、下口直徑的確定單體漏斗的上口直徑等于煤倉直徑, 漏斗下口直徑根據(jù)卸料框架結(jié)構(gòu)而定當(dāng)框架為方形或矩形時(shí), 其下口直徑應(yīng)取矩邊的長度對于內(nèi)襯材料為鋼板的雙曲線形漏斗, 其下口直徑可比卸料框架尺寸略大一些, 以便于安裝預(yù)設(shè)空氣炮裝置壓氣破拱裝置利用空氣炮破拱清堵, 就是利用空氣炮突然噴出的壓縮空氣產(chǎn)生的沖擊力破壞拱腳, 使物料恢復(fù)重力流動(dòng), 達(dá)到助流、破拱、預(yù)防和清理堵倉的目的空氣炮不能待煤倉結(jié)堵塞了才用, 要定時(shí)輪流放炮, 以起到助流、防堵的作用, 其間隔時(shí)間可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐確定空氣炮安裝位置應(yīng)選在易結(jié)拱的部位及其上部, 層間距, 安裝一層空氣炮, 相鄰層位的空氣炮水平距離應(yīng)錯(cuò)開以上, 等間距布置一般來說, 空氣炮所需臺數(shù)是按煤倉的直徑確定井下煤倉直徑一般不超過, 空氣炮安裝空間受限, 故選用一容量的空氣炮為宜, 布置位置一般按周向間距布置為宜當(dāng)安裝臺數(shù)不能確定時(shí), 可以預(yù)除粘結(jié)當(dāng)直接利用空氣炮沖擊力時(shí), 其噴嘴與結(jié)拱堵塞處的距離越近越好, 一般以為宜, 不宜超過空氣炮使用的壓縮空氣的工作壓力為一, 設(shè)計(jì)工作壓力可選空氣炮的缺點(diǎn)是需要外動(dòng)力—壓縮空氣, 營運(yùn)、維護(hù)費(fèi)用較高。

破拱帽
      
    在漏斗下部安裝破拱帽圖破拱帽的小平面尺寸應(yīng)大于煤倉倉口尺寸, 為使煤的垂直壓力壓在破拱帽上, 破拱帽的安裝位置應(yīng)高于拱腳低點(diǎn)圖破拱帽安裝示意圖留一部分安裝位置圖,倉口處空氣炮的噴嘴向下與水平成寧一角, 倉壁轉(zhuǎn)角處空氣炮噴嘴與倉口錐面平行為宜圓形噴嘴用于助流、清堵, 扁形噴嘴用于清圖空氣炮安裝位示意圖破拱帽與倉壁的間距要大于煤的大粒度的一倍, 并滿足運(yùn)量的要求破拱帽形狀圓倉為圓錐, 方倉為方錐, 召角。角破拱帽下邊形成一個(gè)不存煤的空間圖的陰影部分, 煤靠安息角定位, 從而消除了應(yīng)力集中起拱堵倉的問題破拱帽的支撐結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度, 構(gòu)件上部要求不存煤, 防止破拱帽的支撐構(gòu)件成為新的堵倉因素實(shí)踐證明, 破拱帽的實(shí)際使用情況良好

漏斗內(nèi)部砌襯材料的選擇

    煤倉漏斗的內(nèi)襯材料必須保證煤倉的完整性,同時(shí)應(yīng)能經(jīng)受煤的經(jīng)常沖擊和摩擦, 因此要求內(nèi)襯材料抗沖擊、耐磨擦、耐腐蝕、表面光滑等, 還要考慮經(jīng)濟(jì)合理目前, 煤倉漏斗的內(nèi)襯材料有輝綠巖鑄石板、鑄鐵塊、鋼板、鐵屑混凝土及超高分子聚乙烯塑料板等
輝綠巖鑄石板具有摩擦系數(shù)小、耐磨、使用壽命長、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn), 但其性脆、抗沖擊性能差, 維修較困難鑄鐵塊造價(jià)低, 耐磨性好, 但性脆易砸壞,故較少采用
鋼板抗沖擊、光滑及耐磨等性能較好據(jù)調(diào)查, 經(jīng)常使用鋼板, 漏斗年磨損量接近, 鋼板厚度選左右為宜, 國內(nèi)大有用的對于服務(wù)年限長的煤倉, 選用鋼板作內(nèi)襯材料時(shí)應(yīng)慎重, 大厚度不易加工和安裝, 且成本較高、易銹蝕、維修不方便, 故國內(nèi)目前很少采用鐵屑混凝土抗沖擊、耐腐蝕等性能優(yōu)良,其摩擦系數(shù)近似于鑄石板, 成本低, 施工維修方便鋪設(shè)厚度可根據(jù)煤倉服務(wù)年限而定, 故目前被普遍采用于漏斗抹面, 缺點(diǎn)是耐磨性能較差超高分子聚乙烯塑料板它具有摩擦系數(shù)小、耐低溫、易加工、耐沖擊、不粘結(jié)等優(yōu)點(diǎn)超高板長, 寬, 厚一, 因其具有一定的韌性,可根據(jù)不同的尺寸要求鋸成所需的規(guī)格根據(jù)開灤馬家溝洗煤廠煤倉的使用實(shí)踐證明, 經(jīng)常堵塞的方錐漏斗倉內(nèi)襯超高分子聚乙烯塑料板后, 能夠順利地解決堵倉問題, 放煤時(shí)煤能順利下滑, 板表面不粘煤、帶煤, 可以用較短的時(shí)間將煤倉內(nèi)的煤放凈, 其缺點(diǎn)是價(jià)格較鑄石板昂貴得多, 且不耐磨煤倉下口尺寸的合理選擇煤倉下口尺寸與倉高、倉容、貯存物料的大粒度、要求的裝車能力等因素有關(guān)對大容量的圓形貯倉, 倉口尺寸宜選用。, 中或中倉口大對煤倉防粘堵有利, 可以減小曲線漏斗高度和容積損失以上種防粘堵措施可以單獨(dú)使用, 也可以配合使用, 或以一種為主, 預(yù)留增設(shè)另一種方式的可能
性等總之, 煤倉防粘堵技術(shù)已經(jīng)比較成熟, 只要選擇適當(dāng), 可以達(dá)到防粘堵和破拱清堵的目的

結(jié)語
    煤倉作為煤礦生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié), 其可靠性關(guān)鍵在于煤倉下口的漏斗部分, 漏斗結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣, 直接影響煤倉的使用效果為此, 應(yīng)從造成煤倉結(jié)拱堵塞的原因入手, 合理地選擇煤倉結(jié)構(gòu)尺寸、漏斗結(jié)構(gòu)、形狀、漏斗內(nèi)襯材料及破拱裝置等, 使煤倉的設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理, 杜絕或減少煤倉結(jié)拱堵塞事故的發(fā)生, 使煤倉能更好地為礦井生產(chǎn)服務(wù)。