摘要根据煤炭颖粒在煤仓中的流动原理, 分析了造成煤仓结拱堵塞的原因, 并结合直立式圆筒仓的设计, 探讨了近年来我国在谋仓设计中采用的几种防粘堵措施

关键词 煤仓 漏斗 溜槽 堵塞

    煤仓是矿井生产系统中主要的装储环节, 它在保证煤炭产品质量, 调剂产运不平衡状态及保障矿井持续、稳定生产等方面起着重要作用近年来, 随着矿井生产机械化水平及单产的不断提高, 煤仓的作用日益突出, 煤仓的合理布置和设计也日益受到重视根据煤仓断面结构、布置形式的不同, 煤仓有圆筒仓、方仓、矩形仓、直立仓、倾斜仓、滑坡仓、地沟仓和半地下煤仓等之分，不论哪种形式的煤仓, 都存在煤仓下口漏斗部分合理设计收口形式的问题本文以直立式圆筒仓为例, 对煤仓堵塞的原因进行分析, 并对几种主要的煤仓防堵措施进行探讨仓漏斗闸门打开流动开始时, 贮存在仓内的煤粒由于自重的作用, 克服阻力向下流动在煤流下降流动过程中, 每下降一个微小的高度, 煤颗粒均要重新排列, 煤颗粒的原有层面呈不均匀下降, 以适应截面收缩的变化由于截面收缩率的增大, 煤愈接近斗口,挤压错动愈大, 加之煤的粘结作用在一定范围内,煤的粘结力与煤的含水率成正比, 煤流的内外摩擦力也急剧增大, 当各种阻力的影响使煤颗粒原有层面破坏到一定程度时, 便导致产生管状流当仓内各种阻力增大到超过煤粒自重作用的垂直净压力时,煤流中断, 形成拱形堵塞, 流动完全停滞结拱的位置一般在煤仓下口上方约的地方煤仓堵塞原因分析够脚赢。闭要想搞清楚煤仓堵塞的原因, 就必须先了解煤在仓中的流动原理煤在仓内的流动是由它自身的重力引起的, 其运动状态主要有两种整个仓内的物料同时从各自的位置流向卸料口, 称整体流图, 这是仓内物料流动理想的状态管状流图,  在煤仓中心部位有相当于卸料口大小的物料呈柱状向卸料口运动, 其他区域是处于停滞状态这种状态对煤仓有影响①煤仓有效容积相对减少②增加煤仓卸料时物料的粘结, 易起拱堵塞直立煤仓的底部漏斗结构, 一般是向斗口收缩的正方锥形或圆锥形, 横截面由上而下逐渐缩小, 截面收缩率从上至下很快地增大, 当煤煤流运动整体流和管状流, 产生仓内阻力的因素很多, 一般来说, 如颗粒结构、粘结性、全水分、漏斗倾斜度、仓壁光滑度以及煤的压实程度等, 煤在仓内的流动状态都受这些因素所制约以方锥形直线漏斗为例, 假设漏斗的顶部一层共个粒子图当这些粒子流动到漏斗中部时, 由于截面积缩小, 每层只能容纳个粒子, 本来在一层的粒子现在必须排列成大约层由于粒子流动时重新排列组合, 其间必然有相对的位移并随之产生摩擦阻力这些阻力都沿着物料流动的方向逐渐增大, 在排料口处达到大值此漏斗的上图煤在仓中流动示意部由于阻力较小, 煤粒流动较快, 因而产生一种压力来压实下面的煤粒, 使流动更加困难煤流在靠近仓壁处, 特别是在漏斗两侧面的夹角处, 摩擦阻力更大所以, 某些品种的煤仅仅由卸料口上面的中心部分往下流, 边上的煤都被阻住, 这就是煤仓中经常出现的管状流从以上煤流状态看, 可以说对粘结性和水分较大的粉煤、末煤, 单纯用加大漏斗倾角和提高光滑度, 是难以避免堵仓问题的所以, 近年来在我国出现了双曲线形漏斗煤仓, 在美国和加拿大则有漏斗斜面上、下段不同角度上段, 下段“ 的煤仓这些漏斗煤仓都是根据等截面积收缩率或近似等截面积收缩率设计的, 煤在仓内的流动是下面快, 越向上面越慢, 呈现整体流状态但影响煤仓堵塞根本的原因还是物料本身的特性与煤仓几何形状对物料流动的适应性随着井下综采的普及和煤的洗选加工, 使仓贮煤的外在水分普遍在, 甚至更高煤的粘结性强、流动性差,当它在重力作用下, 呈漏斗状从仓口排出时, 料流的形状是与卸料口尺寸大致相当的柱状体图在这个柱状体内, 物料受重力作用而产生的剪切力必须大于使物料固化的物料内摩擦力才能流动而剪切力与物料对仓壁的摩擦、物料内摩擦以及料仓漏斗锥角有关当这些因素确定后, 剪切力的分布取决于物料的深度图是料仓内剪切力, 摩擦力近年来随着煤仓设计的不断改进, 国内外煤仓设计中均采取了不同的措施来预防和清除煤仓结拱堵塞, 总的来讲, 主要有以下种方法加大漏斗倾角定期清洗漏斗煤炭含泥量少, 外在水分低, 块煤含量高, 储存时间短的原煤或分级块煤, 只要适当加大漏斗倾角,并定期清洗漏斗, 就可以有效防止煤粒粘堵国内设计的煤仓漏斗倾角一般在宁一之间, 在美国和加拿大则有漏斗斜面上、下段不同角度上段, 下段的煤仓双曲线形漏斗双曲线形漏斗是根据等截面收缩率的要求而设计的, 漏斗自上而下倾角逐渐增大, 煤颗粒流速也逐渐加大, 煤从管状流变为整体流流动, 从根本上解决了堵仓问题近年来井下煤仓下口向双曲线形发展, 由于双曲线形漏斗为等截面收缩率, 同时漏斗倾角沿仓壁纵向规律是按双曲线的轨迹变化, 漏斗壁倾角越接近下口越大, 煤粒向下流动时, 截面积虽有所减小, 但由于漏斗壁倾角增加, 所以煤粒自上而下所受阻力基本不变, 即使到了出口处, 阻力也不大, 使煤粒在漏斗中呈均匀的整体流动, 先人仓的煤先排出, 仓壁不挂煤, 也不起拱, 放煤时均匀卸出, 从而起到防止煤流堵塞的作用实践证明, 采用双曲线形漏斗只要参数选择合理, 在粉煤、含泥量高、外在水分大、储存时间长等不利情况下, 是解决煤仓防粘堵的有效途径, 而且不用外动力其缺点是煤仓容积损失较大双曲线形漏斗如图所示, 其曲线方程为侧压力尸的分布图, 此处即结拱的临界点因此,在此处施放空气炮, 当空气炮的冲击力大于点的静摩擦力, 即冲击应力大于物料的结拱强度就能有效地助流、破拱、预防和清除堵塞内物料受力分析煤仓防粘堵措施堵仓不仅影响生产, 处理堵仓也不安全因此,式中为漏斗上任意高度处的截面半径。为漏斗下口直径为漏斗形状系数, 圆形取, 方形取二一。为等截面收缩率为漏斗下口至漏斗上任意一点截面的高度图双曲线漏斗为漏斗高度为漏斗上口直径即煤仓净直径为双曲线初始角二刀时的漏斗曲线切线与轴之间的夹角, 一般取双曲线形漏斗施工后实为折线型, 需二次抹成光滑的双曲线, 以利煤粒的流动双曲线形漏斗初始角的选取初始角选择的过小, 煤流不易流动, 容易起拱堵仓选取过大, 会增加漏斗高度, 减小有效仓容, 同时增加工程投资一般来讲原煤水分在巧以内时, 煤粒在漏斗内的大动态安息角在夕左右, 大静态安息角在万左右选择初始角应略大于动态安息角, 可取一夕之间双曲线形漏斗上、下口直径的确定单体漏斗的上口直径等于煤仓直径, 漏斗下口直径根据卸料框架结构而定当框架为方形或矩形时, 其下口直径应取矩边的长度对于内衬材料为钢板的双曲线形漏斗, 其下口直径可比卸料框架尺寸略大一些, 以便于安装预设空气炮装置压气破拱装置利用空气炮破拱清堵, 就是利用空气炮突然喷出的压缩空气产生的冲击力破坏拱脚, 使物料恢复重力流动, 达到助流、破拱、预防和清理堵仓的目的空气炮不能待煤仓结堵塞了才用, 要定时轮流放炮, 以起到助流、防堵的作用, 其间隔时间可根据生产实践确定空气炮安装位置应选在易结拱的部位及其上部, 层间距, 安装一层空气炮, 相邻层位的空气炮水平距离应错开以上, 等间距布置一般来说, 空气炮所需台数是按煤仓的直径确定井下煤仓直径一般不超过, 空气炮安装空间受限, 故选用一容量的空气炮为宜, 布置位置一般按周向间距布置为宜当安装台数不能确定时, 可以预除粘结当直接利用空气炮冲击力时, 其喷嘴与结拱堵塞处的距离越近越好, 一般以为宜, 不宜超过空气炮使用的压缩空气的工作压力为一, 设计工作压力可选空气炮的缺点是需要外动力—压缩空气, 营运、维护费用较高。

破拱帽
      
    在漏斗下部安装破拱帽图破拱帽的小平面尺寸应大于煤仓仓口尺寸, 为使煤的垂直压力压在破拱帽上, 破拱帽的安装位置应高于拱脚低点图破拱帽安装示意图留一部分安装位置图,仓口处空气炮的喷嘴向下与水平成宁一角, 仓壁转角处空气炮喷嘴与仓口锥面平行为宜圆形喷嘴用于助流、清堵, 扁形喷嘴用于清图空气炮安装位示意图破拱帽与仓壁的间距要大于煤的大粒度的一倍, 并满足运量的要求破拱帽形状圆仓为圆锥, 方仓为方锥, 召角。角破拱帽下边形成一个不存煤的空间图的阴影部分, 煤靠安息角定位, 从而消除了应力集中起拱堵仓的问题破拱帽的支撑结构必须有足够的强度和刚度, 构件上部要求不存煤, 防止破拱帽的支撑构件成为新的堵仓因素实践证明, 破拱帽的实际使用情况良好

漏斗内部砌衬材料的选择

    煤仓漏斗的内衬材料必须保证煤仓的完整性,同时应能经受煤的经常冲击和摩擦, 因此要求内衬材料抗冲击、耐磨擦、耐腐蚀、表面光滑等, 还要考虑经济合理目前, 煤仓漏斗的内衬材料有辉绿岩铸石板、铸铁块、钢板、铁屑混凝土及超高分子聚乙烯塑料板等
辉绿岩铸石板具有摩擦系数小、耐磨、使用寿命长、价格低廉等优点, 但其性脆、抗冲击性能差, 维修较困难铸铁块造价低, 耐磨性好, 但性脆易砸坏,故较少采用
钢板抗冲击、光滑及耐磨等性能较好据调查, 经常使用钢板, 漏斗年磨损量接近, 钢板厚度选左右为宜, 国内大有用的对于服务年限长的煤仓, 选用钢板作内衬材料时应慎重, 大厚度不易加工和安装, 且成本较高、易锈蚀、维修不方便, 故国内目前很少采用铁屑混凝土抗冲击、耐腐蚀等性能优良,其摩擦系数近似于铸石板, 成本低, 施工维修方便铺设厚度可根据煤仓服务年限而定, 故目前被普遍采用于漏斗抹面, 缺点是耐磨性能较差超高分子聚乙烯塑料板它具有摩擦系数小、耐低温、易加工、耐冲击、不粘结等优点超高板长, 宽, 厚一, 因其具有一定的韧性,可根据不同的尺寸要求锯成所需的规格根据开滦马家沟洗煤厂煤仓的使用实践证明, 经常堵塞的方锥漏斗仓内衬超高分子聚乙烯塑料板后, 能够顺利地解决堵仓问题, 放煤时煤能顺利下滑, 板表面不粘煤、带煤, 可以用较短的时间将煤仓内的煤放净, 其缺点是价格较铸石板昂贵得多, 且不耐磨煤仓下口尺寸的合理选择煤仓下口尺寸与仓高、仓容、贮存物料的大粒度、要求的装车能力等因素有关对大容量的圆形贮仓, 仓口尺寸宜选用。, 中或中仓口大对煤仓防粘堵有利, 可以减小曲线漏斗高度和容积损失以上种防粘堵措施可以单独使用, 也可以配合使用, 或以一种为主, 预留增设另一种方式的可能
性等总之, 煤仓防粘堵技术已经比较成熟, 只要选择适当, 可以达到防粘堵和破拱清堵的目的

结语
    煤仓作为煤矿生产的一个重要环节, 其可靠性关键在于煤仓下口的漏斗部分, 漏斗结构的优劣, 直接影响煤仓的使用效果为此, 应从造成煤仓结拱堵塞的原因入手, 合理地选择煤仓结构尺寸、漏斗结构、形状、漏斗内衬材料及破拱装置等, 使煤仓的设计更加科学、合理, 杜绝或减少煤仓结拱堵塞事故的发生, 使煤仓能更好地为矿井生产服务。