鄧麗芬

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司 鎮(zhèn)城底礦選煤廠，山西 古交 030203)

隨著煤炭技術(shù)的發(fā)展，礦井生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率普遍提高，筒倉(cāng)在實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)高產(chǎn)高效中起到了重要作用：一方面穩(wěn)定了煤質(zhì)，保障原煤供應(yīng)的持續(xù)性和配煤的混勻性；另一方面切實(shí)減少了落地煤對(duì)環(huán)境的污染，符合國(guó)家對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排環(huán)保的要求。西山鎮(zhèn)城底礦選煤廠(以下簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)城底礦選煤廠)原煤筒倉(cāng)自2009年新建投入使用以來(lái)，頻繁發(fā)生原煤倉(cāng)堵煤、起拱等問(wèn)題，嚴(yán)重影響到筒倉(cāng)的有效使用率，同時(shí)增加了生產(chǎn)運(yùn)行成本和設(shè)備維護(hù)成本，制約了生產(chǎn)效率。為了提高資源利用率，減少安全隱患，對(duì)該廠筒倉(cāng)堵塞原因進(jìn)行了深入分析研究，并制定了治理措施。

1 概述

鎮(zhèn)城底礦選煤廠是一座設(shè)計(jì)處理能力為1.50 Mt/a的礦井型選煤廠，廠區(qū)總面積6.3平方公里。自2003年，該廠重介系統(tǒng)擴(kuò)容改造后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能1.90 Mt/a。礦井主導(dǎo)產(chǎn)品為肥煤(2#、3#低硫高灰煤、8#高硫低灰煤)。生產(chǎn)中原煤經(jīng)原煤準(zhǔn)備車間處理后，進(jìn)入不同的原煤倉(cāng)并按一定比例進(jìn)行配煤，之后進(jìn)行重介分選。為了滿足生產(chǎn)需求，2009年該廠在儲(chǔ)配煤系統(tǒng)新建兩座φ30 m、高40 m的單儲(chǔ)煤能力0.02 Mt的并列群圓筒倉(cāng)，每個(gè)倉(cāng)下配置振動(dòng)給料機(jī)9臺(tái)，空氣炮28臺(tái)。新舊筒倉(cāng)之間采用膠帶輸送機(jī)進(jìn)行傳送。

2 筒倉(cāng)堵塞原因分析

自2009年新建筒倉(cāng)投入使用以來(lái)，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生原煤倉(cāng)堵煤、起拱等狀況，造成重介旋流器入料量不穩(wěn)定、灰分波動(dòng)范圍大、倉(cāng)下無(wú)法放出原煤等問(wèn)題，影響到選煤廠正常的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決堵倉(cāng)、板結(jié)、掛壁等嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)其堵塞原因進(jìn)行了分析。

(1)原煤在筒倉(cāng)內(nèi)形成板結(jié)、掛壁。形成原因?yàn)椋孩僭涸谕矀}(cāng)內(nèi)依靠自身重力向下流動(dòng)時(shí)，來(lái)自倉(cāng)壁擠壓力將越來(lái)越大，當(dāng)煤團(tuán)的特征尺寸達(dá)到一定臨界值時(shí)[1]，由于筒倉(cāng)錐段自上而下逐漸收縮，在上部煤層擠壓力的作用下，筒倉(cāng)下部煤層將被壓實(shí)，造成筒倉(cāng)內(nèi)物料板結(jié)，進(jìn)而形成掛壁；②煤炭在開采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載、卸料過(guò)程中粒度組成不斷變化，由于筒倉(cāng)落差較大，在進(jìn)入筒倉(cāng)后離析現(xiàn)象較嚴(yán)重，隨著次生煤泥含量的增加，附著力將會(huì)增大，摩擦系數(shù)也相應(yīng)增加，進(jìn)而煤炭的整體流動(dòng)性也將變差；③煤的平均粒度越小，細(xì)粉則越多，比表面積越大，加上重力作用的影響，煤的粘結(jié)性強(qiáng)，筒倉(cāng)掛壁現(xiàn)象嚴(yán)重[2]；④當(dāng)煤含水量(外在水分)>8%時(shí)，容易發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，同時(shí)水分增加會(huì)使煤團(tuán)聚性增強(qiáng)，加之受存煤壓實(shí)的影響，煤的粘結(jié)性增加，流動(dòng)性降低，造成煤炭與倉(cāng)壁緊密粘附在一起。

(2)筒倉(cāng)堵塞問(wèn)題受筒倉(cāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響較大，倉(cāng)體儲(chǔ)煤高度越深，原煤向下流動(dòng)加速度就越大，隨之沖擊力也越大[3]，在一定重力作用下，筒倉(cāng)底部存煤逐漸被沖擊壓實(shí)，當(dāng)再次放煤時(shí)，就易發(fā)生堵塞。此外，倉(cāng)體漏斗斷面形狀和尺寸、漏斗數(shù)目及傾角對(duì)倉(cāng)體的壓實(shí)程度也存在一定的影響[4]。

(3)當(dāng)筒倉(cāng)內(nèi)倉(cāng)壁支護(hù)變形時(shí)，圍巖將出現(xiàn)垮落，物料進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)，也容易引起煤倉(cāng)的堵塞。筒倉(cāng)內(nèi)襯板損壞部位大部分位于下錐斗處，當(dāng)卸料時(shí)，煤炭對(duì)筒倉(cāng)壁的沖擊碰撞會(huì)使筒倉(cāng)內(nèi)壁瓷磚產(chǎn)生破裂，增加物料與筒倉(cāng)壁的摩擦力，造成放料口無(wú)法順暢下料。

(4)料位計(jì)不準(zhǔn)或損壞，煤位無(wú)法準(zhǔn)確判斷[5]。當(dāng)原煤倉(cāng)內(nèi)壁掛壁時(shí)，則儲(chǔ)煤容積減小，筒倉(cāng)煤位與實(shí)際煤位不符。

(5)操作人員未嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。在開采和運(yùn)輸過(guò)程中，崗位操作人員如果不未及時(shí)清理坑木、棉紗、廢舊鋼絲繩等雜物，會(huì)加大了筒倉(cāng)堵塞機(jī)率；另外，在輸煤系統(tǒng)中噴水抑塵沒(méi)有合理控制時(shí)，可導(dǎo)致外在水分的增加，增加堵倉(cāng)風(fēng)險(xiǎn)。

(6)隨著煤在倉(cāng)內(nèi)貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，倉(cāng)內(nèi)積煤不斷下沉，增加了倉(cāng)內(nèi)煤密度，壓實(shí)程度也不斷加大[6]，導(dǎo)致堵塞機(jī)率增大。

3 清倉(cāng)方案及實(shí)施過(guò)程

在生產(chǎn)過(guò)程中筒倉(cāng)發(fā)生下煤堵塞時(shí)，容易造成輸煤中斷，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多年使用，筒倉(cāng)倉(cāng)壁附有大量煤炭，對(duì)正常儲(chǔ)煤、溜煤造成不利影響。為了充分利用容積，需對(duì)其內(nèi)壁附著的煤進(jìn)行清理，但發(fā)現(xiàn)用捅煤、大錘敲擊堵煤部位、空氣炮破拱等方式處理效果并不理想。由于筒倉(cāng)錐部摩擦力大，濕煤與倉(cāng)壁的外摩擦阻力大，當(dāng)筒倉(cāng)滿煤后，下部錐形段的出煤口處易出現(xiàn)卡住起拱現(xiàn)象，開閘放煤只能放下極少的一部分，上部煤則因起拱而堵倉(cāng)，嚴(yán)重制約系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。若不及時(shí)清理筒倉(cāng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)筒倉(cāng)底、壁殘留煤自燃或著火，從而造成極大的安全隱患。因此清理筒倉(cāng)刻不容緩，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)，筒倉(cāng)下料口東南角處的大斜坡堵塞較為嚴(yán)重，難以清理。因此在利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前常規(guī)的疏通方法制定出兩種清倉(cāng)方案[7](表1)。

表1 清倉(cāng)方案對(duì)比表

注：表中◎?yàn)?分，〇為3分，▲為1分

由表1可知，人工疏通法雖然原始普通，但綜合評(píng)價(jià)效果較好，放炮振動(dòng)法準(zhǔn)備工作時(shí)間長(zhǎng)且處于高空、高瓦斯、高溫、密閉空間作業(yè)，安全性較差，不宜采用。人工疏通法清倉(cāng)即工人通過(guò)吊籃進(jìn)入筒倉(cāng)中，利用高壓水槍和電鎬按照“從上而下、從外向內(nèi)”的方式清理筒倉(cāng)。

3.1 作業(yè)前準(zhǔn)備工作

主要器具和設(shè)備包括：高壓泵 1臺(tái)、高壓水管 150 m、瓦斯抽放裝置 1臺(tái)、通風(fēng)設(shè)備 2臺(tái)、吊籃及輔助設(shè)施 2臺(tái)、高壓水槍 2把、風(fēng)鎬 2個(gè)、氣泵 2臺(tái)。作業(yè)人員需經(jīng)過(guò)入職培訓(xùn)，考試合格后，才可持證上崗，且要做好安全防護(hù)。

將筒倉(cāng)適當(dāng)位置開孔，用于安裝吊籃、高壓泵、高壓水管、水箱等設(shè)備，筒倉(cāng)外圍裝設(shè)防護(hù)網(wǎng)，人員入倉(cāng)時(shí)，需佩戴自救器、頭戴礦燈等設(shè)備。筒倉(cāng)上方安裝瓦斯抽放裝置或風(fēng)機(jī)，筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯?jié)舛?0.5%時(shí)，方可作業(yè)。作業(yè)前，在筒倉(cāng)下煤口處，采取臨時(shí)接煤緩沖措施，以免大量煤沖擊落下?lián)p壞設(shè)備。

3.2 作業(yè)時(shí)具體實(shí)施過(guò)程

作業(yè)時(shí)，安全員、瓦斯檢測(cè)員、現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)員、作業(yè)負(fù)責(zé)人需要全部就位，在通風(fēng)設(shè)備全部運(yùn)行、檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%時(shí)，方可進(jìn)入煤倉(cāng)作業(yè)，同時(shí)，進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)抽放，確保CH4濃度<0.5%，CO2濃度<1.5%、粉塵濃度<10 mg/m3的指標(biāo)要求，當(dāng)粉塵濃度>10 mg/m3時(shí)，立即停止作業(yè)，撤離有關(guān)人員[8]。

筒倉(cāng)安裝兩組吊籃，每組吊籃需要2人配合施工，一人負(fù)責(zé)采用高壓水管淋濕煤，另一人進(jìn)行風(fēng)鎬除煤工序。清理時(shí)，先清理刮板機(jī)下料口積存的煤，再清理筒倉(cāng)內(nèi)井字型支撐處的煤。吊籃選用標(biāo)準(zhǔn)安全吊籃，作業(yè)時(shí)兩組吊籃4人同時(shí)作業(yè)，每1 h更換一次，8人輪換作業(yè)。煤倉(cāng)中人員配備便攜式瓦斯檢測(cè)儀，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)安全值或發(fā)生異常情況時(shí)，需立刻停止作業(yè)[9]。筒倉(cāng)內(nèi)人員與筒倉(cāng)外人員利用安全對(duì)講機(jī)隨時(shí)保持通話暢通，一有情況立刻撤離。

合理安排清理時(shí)間，筒倉(cāng)內(nèi)安排專人進(jìn)行清理，在清理過(guò)程中，擊落下的煤炭容易造成煤倉(cāng)下口、閘板等位置的堵塞，此外筒倉(cāng)下料部也要安排專人，用振動(dòng)器擊打、大錘敲擊煤倉(cāng)下口、閘板處，在敲擊的過(guò)程中會(huì)有大量煤下落、大量水沖刷膠帶，易使膠帶積煤壓實(shí)，導(dǎo)致皮帶停轉(zhuǎn)，因此要組織相關(guān)人員及時(shí)清理膠帶上的積煤。

4 預(yù)防筒倉(cāng)堵塞的具體措施

(1)加強(qiáng)原煤水分控制。筒倉(cāng)降溫降塵噴霧不可過(guò)大，應(yīng)合理的控制噴水頻率[10]。盡量減少清掃膠帶或溜槽衛(wèi)生時(shí)的用水量，運(yùn)輸設(shè)備開機(jī)前應(yīng)將內(nèi)部積水清理干凈。

(2)給煤機(jī)入口煤閘門上部加裝空氣炮。針對(duì)筒倉(cāng)下料口嚴(yán)重積煤的情況，增加空氣炮的數(shù)量，當(dāng)煤倉(cāng)發(fā)生斷煤時(shí)，利用儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣形成的高速?gòu)?qiáng)烈氣流，直接沖擊板結(jié)部位，使煤粒重新在重力作用下流動(dòng)起來(lái)[11]。

(3)加強(qiáng)空氣炮系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。確?？諝馀跉庠锤鱾€(gè)接頭部位及管路密閉，必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾、清潔、干燥工序，壓縮空氣才可使用。加強(qiáng)對(duì)原有空氣炮的二位三通電磁閥的檢查，確保電磁閥始終處于良好的備用狀態(tài)，防止發(fā)生空氣內(nèi)漏，定期打開空氣炮的排水塞，及時(shí)排除空氣炮中內(nèi)的積水。

(4)加強(qiáng)筒倉(cāng)內(nèi)壁的維護(hù)工作。經(jīng)常檢查筒倉(cāng)內(nèi)壁情況，在每個(gè)筒倉(cāng)下料口處增加耐磨性、自潤(rùn)滑性、不粘性較好(安裝潤(rùn)滑、耐磨)的搪瓷內(nèi)襯板[12]，降低濕煤與倉(cāng)壁摩擦系數(shù),增加原煤的流動(dòng)性，減少煤倉(cāng)板結(jié)的形成。

(5)合理控制筒倉(cāng)料位，當(dāng)新筒倉(cāng)料位超過(guò)60%時(shí)，停止裝煤。為了減輕筒倉(cāng)下部頻繁板結(jié)造成煤倉(cāng)的大面積板結(jié)問(wèn)題，在每次放煤時(shí)，盡量做到筒倉(cāng)交替進(jìn)行。為防止各倉(cāng)原煤長(zhǎng)時(shí)間停留造成板結(jié)現(xiàn)象，盡可能選擇容積小的舊倉(cāng)，以利于放煤。

(6)及時(shí)清理筒倉(cāng)板結(jié)。在筒倉(cāng)內(nèi)出現(xiàn)起拱、板結(jié)時(shí)，不能直接向筒倉(cāng)加煤，否則板結(jié)將不斷加劇，必須及時(shí)關(guān)閉下閘板，使用空氣炮或人力敲打方式，及時(shí)清除板結(jié)，防止原煤長(zhǎng)時(shí)間停留筒倉(cāng)。

(7)加強(qiáng)對(duì)筒倉(cāng)的監(jiān)督力度。煤在進(jìn)入筒倉(cāng)前，崗位操作人員必須認(rèn)真執(zhí)行崗位職責(zé)，保證雜物處理干凈[13]。加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)力度，不定期查崗監(jiān)督。

5 應(yīng)用效果分析

通過(guò)對(duì)原煤筒倉(cāng)實(shí)施人工清理，2個(gè)月共清理出原煤5 000 t，直接效益達(dá)235萬(wàn)元。節(jié)約了煤炭資源，防止煤停留在倉(cāng)內(nèi)發(fā)生堵塞問(wèn)題。通過(guò)采取有效的堵塞預(yù)防措施后，原煤筒倉(cāng)儲(chǔ)煤有效容積提高了15%，杜絕了煤倉(cāng)置換過(guò)程中發(fā)生的混煤現(xiàn)象，日均選煤作業(yè)時(shí)間增加0.3 h，年節(jié)約電費(fèi)30多萬(wàn)元，故障停車減少4次/月，節(jié)約了人員勞動(dòng)力。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)鎮(zhèn)城底選煤廠新建筒倉(cāng)時(shí)常發(fā)生堵塞情況，對(duì)筒倉(cāng)倉(cāng)壁附著煤出現(xiàn)板結(jié)、掛壁現(xiàn)象進(jìn)行了調(diào)查研究，并制定出清倉(cāng)方案，應(yīng)用實(shí)踐表明：筒倉(cāng)經(jīng)過(guò)人工清理并實(shí)施有效的預(yù)防措施后，解決了倉(cāng)壁掛煤、板結(jié)問(wèn)題，下煤速度較快，筒倉(cāng)儲(chǔ)煤和配煤效果明顯提高，避免了不可預(yù)知隱患的發(fā)生，生產(chǎn)入選量穩(wěn)定，給煤機(jī)的小時(shí)處理量加大，電耗降低，保障了礦井持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)和選煤廠靈活、集中生產(chǎn)，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本和人力成本，提高了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。