宋艷青

（山西華陽集團(tuán)新能股份有限公司一礦選煤廠，山西 陽泉 045000）

山西華陽集團(tuán)新能股份有限公司一礦選煤廠配煤站用于配置矸石和末煤混合的低熱值煤，配煤站建筑面積4 521.8 m2，儲(chǔ)煤的儲(chǔ)煤場(chǎng)面積3960 m2。配煤站儲(chǔ)煤場(chǎng)采用擋風(fēng)抑塵墻和灑水降塵系統(tǒng)相結(jié)合方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的擋風(fēng)抑塵，抑塵效果差，對(duì)周邊造成環(huán)境污染。隨著華陽集團(tuán)一礦對(duì)環(huán)保工作的日益重視，為減少粉塵污染，改善周邊環(huán)境，對(duì)配煤站儲(chǔ)煤場(chǎng)取消煤炭露天存儲(chǔ)方式，采取全封閉方式儲(chǔ)存。

1 方案研究及制定

華陽集團(tuán)一礦選煤廠配煤站儲(chǔ)煤場(chǎng)擬采用成本低又環(huán)保的封閉式儲(chǔ)煤場(chǎng)，經(jīng)相關(guān)人員多次考察、研究后確定配煤站儲(chǔ)煤場(chǎng)地形平整、規(guī)則，障礙物少，適合建造充氣式氣膜煤棚。

煤棚氣膜選取PVDF 高分子復(fù)合膜制成，將空氣壓入氣膜密封間隙內(nèi)，保證氣膜內(nèi)部有合適的室內(nèi)外壓力差，氣膜面受拉達(dá)到剛度要求，在保持形態(tài)同時(shí)，又能抵卸外部荷載。氣膜在錨定后，配置合適的鋼纜支承，充氣后無梁無柱[1]，可以很好地利用有限空間，做到存儲(chǔ)量最大化；膜結(jié)構(gòu)建造成本低、工期短、施工安全。氣膜煤棚具有耐高溫、抗腐蝕、自身清潔能力強(qiáng)、透光性好等特點(diǎn)，比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)工藝更加突出。

氣膜煤棚由五部分組成：氣承式膜結(jié)構(gòu)建筑、落煤維護(hù)建筑、汽車通道、人員出入口以及相應(yīng)配套的智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)包括通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)（甲烷、一氧化碳、粉塵、溫度）、視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、灑水降塵和消防系統(tǒng)等。最大儲(chǔ)煤量1.2 萬t，資金投入2423 萬元，4個(gè)月工期。

2 氣膜煤棚方案實(shí)施

2.1 氣膜材料選用

煤棚上部采用氣膜結(jié)構(gòu)，膜材選用白色聚酯纖維PVDF 復(fù)合材料，膜材經(jīng)緯向抗拉強(qiáng)度達(dá)7000 N/5 cm，當(dāng)溫度、壓力同時(shí)存在時(shí)，正常使用溫度在-30～ +70 ℃[2]。膜材表面涂層采用聚偏二氟乙烯（PVDF）。聚偏二氟乙烯在高溫時(shí)，對(duì)大多數(shù)酸及混合酸、鹵素、弱堿、鹵化溶劑、醇類、碳?xì)浠衔?、DI 水、鹽、氧化劑等化學(xué)品有完全抵抗能力；對(duì)氯氣、溴氣這些高腐蝕性介質(zhì)有耐化及高耐滲透性；膜涂層的特異理化性能使膜材耐磨損和抗沖擊能力強(qiáng)；自清潔及透光性良好，透光率為7%～9%，透過膜材料的光線為自然散漫光，不產(chǎn)生陰影，不發(fā)生眩光；具有阻燃能力，膜材達(dá)到國(guó)家防火標(biāo)準(zhǔn)B1 級(jí)，燃燒時(shí)無滴漏，耐燃、耐高溫性好；在各種惡劣環(huán)境中使用抗褪色和抗紫外線能力強(qiáng)，使用壽命可達(dá)15 a。

2.2 煤棚基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)

煤棚下部基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擋煤墻，落煤處為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。擋煤墻高6 m，落煤處建筑高度12 m。工程除基礎(chǔ)墊層為C15 外，其余部分混凝土均采用C30 現(xiàn)澆混凝土（混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有＞95%的保證率）。型鋼和鋼板采用Q235鋼。鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有＞95%的合格率。鋼筋抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值和屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值兩者比值＞1.25，鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值兩者比值＜1.3。后砌墻采用M5.0 水泥砂漿砌MU10 煤矸石燒結(jié)磚，沿墻高每隔500 配置2 根Φ6 拉結(jié)鋼筋與柱拉結(jié)，沿墻全長(zhǎng)貫通。主體結(jié)構(gòu)達(dá)到二級(jí)安全等級(jí)，二級(jí)耐火等級(jí)，丙類生產(chǎn)類別，正常情況下主體建筑結(jié)構(gòu)使用50 a。氣膜結(jié)構(gòu)煤棚抗風(fēng)荷載＞120 km/h，抗雪荷載＞97.5 kg/m2。圖1 為氣膜煤棚剖面圖，圖2 為氣膜煤棚正面圖。

圖1 氣膜煤棚剖面圖（mm）

圖2 氣膜煤棚正面圖（mm）

2.3 配套智能控制系統(tǒng)

氣膜煤棚內(nèi)配備有通風(fēng)、供電、瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控（甲烷、一氧化碳、溫度、粉塵）、視頻安全監(jiān)控、灑水降塵和消防等智能控制系統(tǒng)。

通風(fēng)系統(tǒng)：安裝7 臺(tái)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量5 萬m3，達(dá)到0.5 h 更新新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。煤棚內(nèi)瓦斯?jié)舛龋?.5%，達(dá)到安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

供電系統(tǒng)：通風(fēng)設(shè)備用電負(fù)荷二級(jí)，消防用電負(fù)荷二級(jí)，其他用電負(fù)荷三級(jí)，380 V/220 V 供電電壓，TN-S 形式系統(tǒng)接地。工程用電總?cè)萘繛?70 kW。新建10 V/0.4 kV 配電室及300 kW 柴油機(jī)房各一座，儲(chǔ)煤場(chǎng)風(fēng)機(jī)控制均安裝在柴油發(fā)電機(jī)房控制室，供電線路采用雙電源加柴油發(fā)電機(jī)房應(yīng)急電源供電方式，雙電源引至選煤廠10 kV 場(chǎng)地配電室10 kV 側(cè)不同母線段。消防控制設(shè)備安裝在配電室聯(lián)建控制室。供照明進(jìn)線采用NHYJV22 型電纜，儲(chǔ)煤棚內(nèi)照明回路電纜采用NHYJV 電纜，主要控制電纜采用MKVV-450/750 電纜。儲(chǔ)煤棚內(nèi)設(shè)備均采用防爆型。

瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)（甲烷、一氧化碳、溫度、粉塵）和視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)[3]：這兩部分配套設(shè)施要求與礦井現(xiàn)有的地面瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)相匹配。

灑水降塵和消防系統(tǒng)：設(shè)置自動(dòng)灑水降塵和自動(dòng)消防炮系統(tǒng)，室內(nèi)設(shè)置消防炮系統(tǒng)，室外設(shè)環(huán)形消防通道，符合國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范，達(dá)到使用功能。

2.4 氣膜煤棚優(yōu)點(diǎn)

（1）氣膜煤棚采用斜向網(wǎng)狀鋼纜固定，安全可靠；氣膜透光性好，白天可以不使用照明，節(jié)約電能；膜材料可回收利用，不污染環(huán)境；氣膜的加工及制作在工廠完成后送到現(xiàn)場(chǎng)，安裝速度快，且施工不受季節(jié)限制[4]。

（2）氣膜煤棚與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)性能比較見表1。

表1 氣膜煤棚與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)性能比較

華陽集團(tuán)一礦選煤廠利用氣膜煤棚對(duì)配煤站儲(chǔ)煤場(chǎng)封閉后，有效抑制了粉煤遇風(fēng)飛揚(yáng)、遇水流失的現(xiàn)象，改善了周邊環(huán)境。

3 結(jié)語

氣膜煤棚上部采用氣膜結(jié)構(gòu)，自重輕；成本低，同等條件下比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省費(fèi)用約20%～30%，且規(guī)模越大，優(yōu)勢(shì)越明顯，大大減少煤礦企業(yè)在大容量煤棚建設(shè)過程中的投資；施工周期短；可達(dá)到國(guó)家節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。使用氣膜煤棚既經(jīng)濟(jì)合理又環(huán)保節(jié)能，安全性高，儲(chǔ)煤量大，在煤炭企業(yè)環(huán)保工作中可以得到很好的推廣應(yīng)用。