汪國華,王中偉,王高飛

(平頂山平煤設(shè)計(jì)院有限公司， 河南 平頂山市 467000)

伴隨著我國采煤行業(yè)機(jī)械化程度的提高，以及采區(qū)集中生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，煤倉的容量不斷增大，使用效率不斷增高。然而煤倉堵塞問題也日益顯現(xiàn)，嚴(yán)重影響煤倉作用的充分發(fā)揮，進(jìn)而影響煤礦的正常生產(chǎn)。因此，如何解決煤倉堵塞問題，最大限度的減少煤倉堵塞問題亟待解決。本文采用一種新的設(shè)計(jì)方法，對煤倉下錐口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以緩解煤倉堵塞問題。

1 煤倉堵塞分析

煤倉的形式大體上有2種：拱形和漏斗形。生產(chǎn)礦井堵倉多發(fā)生于拱形。堵倉的原因主要有以下5點(diǎn)。

(1) 煤倉內(nèi)存煤太少。 煤塊從幾十米的高度落下，煤倉的深度越深，加速度越大，隨之其沖擊動(dòng)量也非常大。所以一定塊度的煤矸石在重力作用下，逐漸沖擊壓實(shí)密結(jié)，當(dāng)再次放煤時(shí)，就很可能發(fā)生堵塞。

(2) 煤倉內(nèi)存煤時(shí)間過長。由于煤倉內(nèi)貯存時(shí)間過長，加之煤的濕度影響，無形中增大了煤炭與倉壁之間的摩擦力，從而造成堵塞。

(3) 管理不善導(dǎo)致大塊煤、矸石或異物入倉。煤倉或溜煤眼入口處，未按要求設(shè)置篩篦或篩篦口過大，致使大塊煤及矸石進(jìn)入倉內(nèi)，甚至使一些背板、撐木、破風(fēng)筒、廢舊鋼絲繩等進(jìn)入煤倉，造成堵塞。

(4) 由于設(shè)計(jì)問題造成結(jié)構(gòu)性堵倉。如該煤倉雙漏斗分煤器處，由于設(shè)計(jì)問題造成小平臺(tái)的產(chǎn)生，這樣就增大了溜煤阻力，經(jīng)上部的煤打擊夯實(shí)而逐漸集結(jié)成型起拱而造成堵倉。

(5) 煤倉內(nèi)存煤滯留時(shí)間過長，形成倉內(nèi)底煤受壓成固體狀而造成堵倉[1-6]。

本文針對第4點(diǎn)原因的小平臺(tái)問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 下鎖口優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 傳統(tǒng)煤倉下錐口設(shè)計(jì)

以6 m直徑為例，下鎖口平臺(tái)尺寸1250 mm×1500 mm，鋪底材料使用超高分子聚乙烯煤倉襯板。

傳統(tǒng)煤倉下錐口設(shè)計(jì)按≥60°傾角與下鎖口平臺(tái)相連。即直接從大圓形收縮至小圓形。見圖1～圖2。

圖1 傳統(tǒng)煤倉下錐口剖面圖

圖2 傳統(tǒng)煤倉鋪底俯視圖

該方法施工方便，鋪底高分子板加工種類只需8種，板材規(guī)則，加工容易方便。但施工后下鎖口留下4個(gè)寬度200～400 mm的扇形小平臺(tái)，根據(jù)使用單位反饋，此處極易造成煤倉堵塞。

2.2 煤倉下錐口優(yōu)化設(shè)計(jì)

煤倉下錐口如果直接從圓形變至方形，大高差會(huì)產(chǎn)生空間異變，不利于鋪底材料的設(shè)計(jì)，所以考慮先以從大圓形收縮至小圓形，然后從小圓形收縮至方形。見圖3～圖4。

圖3 優(yōu)化后煤倉下錐口剖面圖

圖4 優(yōu)化后煤倉鋪底俯視圖

2.3 煤倉下錐口鋪底設(shè)計(jì)

煤倉下錐口從大圓形收縮至小圓形方法鋪底材料尺寸同傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，從小圓形收縮至方形以4#板材為例，計(jì)算過程如下：

(1) 計(jì)算板材上邊寬度：上邊圓形直徑為1.416 m，周長為8.897 m，考慮到搬運(yùn)(每塊板材重量不超過15 kg為宜)和施工拼接方便，所以擬分成38份，則每塊板材上邊寬度均為234 mm。

(4) 中心傾角α=arcsin(1149.02/1150.31)=87.28°

(5) 板材底邊長度：直接在展開圖上量取。

其他板材計(jì)算過程同4#板材，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 優(yōu)化后煤倉襯板尺寸計(jì)算

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，繪制各塊襯板加工圖，見圖5。

下錐口鋪底材料消耗表見表2。

表2 優(yōu)化后煤倉下錐口鋪底材料消耗

圖54-13#襯板加工圖

3 結(jié) 論

(1) 經(jīng)三維空間模擬以及現(xiàn)場施工檢驗(yàn)，說明本設(shè)計(jì)完整可靠。

(2) 對于同樣直徑和下鎖扣尺寸的煤倉，可以直接套用本次設(shè)計(jì)圖紙，減少設(shè)計(jì)工作的重復(fù)率。因此本次設(shè)計(jì)具有推廣意義。

(3) 本次設(shè)計(jì)的煤倉使用兩年來未發(fā)生過堵倉問題,有效利用率大大提高,避免了因堵倉造成的生產(chǎn)中斷和捅倉事故,降低了倉料破碎率,節(jié)約了清倉費(fèi)用。大大縮短了裝車時(shí)間,減少了壓車皮現(xiàn)象,同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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