矿井煤仓堵塞原因分析及其优化设计

汪国华,王中伟,王高飞

(平顶山平煤设计院有限公司， 河南 平顶山市 467000)

伴随着我国采煤行业机械化程度的提高，以及采区集中生产的实现，煤仓的容量不断增大，使用效率不断增高。然而煤仓堵塞问题也日益显现，严重影响煤仓作用的充分发挥，进而影响煤矿的正常生产。因此，如何解决煤仓堵塞问题，最大限度的减少煤仓堵塞问题亟待解决。本文采用一种新的设计方法，对煤仓下锥口进行优化设计，以缓解煤仓堵塞问题。

1 煤仓堵塞分析

煤仓的形式大体上有2种：拱形和漏斗形。生产矿井堵仓多发生于拱形。堵仓的原因主要有以下5点。

(1) 煤仓内存煤太少。 煤块从几十米的高度落下，煤仓的深度越深，加速度越大，随之其冲击动量也非常大。所以一定块度的煤矸石在重力作用下，逐渐冲击压实密结，当再次放煤时，就很可能发生堵塞。

(2) 煤仓内存煤时间过长。由于煤仓内贮存时间过长，加之煤的湿度影响，无形中增大了煤炭与仓壁之间的摩擦力，从而造成堵塞。

(3) 管理不善导致大块煤、矸石或异物入仓。煤仓或溜煤眼入口处，未按要求设置筛篦或筛篦口过大，致使大块煤及矸石进入仓内，甚至使一些背板、撑木、破风筒、废旧钢丝绳等进入煤仓，造成堵塞。

(4) 由于设计问题造成结构性堵仓。如该煤仓双漏斗分煤器处，由于设计问题造成小平台的产生，这样就增大了溜煤阻力，经上部的煤打击夯实而逐渐集结成型起拱而造成堵仓。

(5) 煤仓内存煤滞留时间过长，形成仓内底煤受压成固体状而造成堵仓[1-6]。

本文针对第4点原因的小平台问题进行优化设计。

2 下锁口优化设计

2.1 传统煤仓下锥口设计

以6 m直径为例，下锁口平台尺寸1250 mm×1500 mm，铺底材料使用超高分子聚乙烯煤仓衬板。

传统煤仓下锥口设计按≥60°倾角与下锁口平台相连。即直接从大圆形收缩至小圆形。见图1～图2。

图1 传统煤仓下锥口剖面图

图2 传统煤仓铺底俯视图

该方法施工方便，铺底高分子板加工种类只需8种，板材规则，加工容易方便。但施工后下锁口留下4个宽度200～400 mm的扇形小平台，根据使用单位反馈，此处极易造成煤仓堵塞。

2.2 煤仓下锥口优化设计

煤仓下锥口如果直接从圆形变至方形，大高差会产生空间异变，不利于铺底材料的设计，所以考虑先以从大圆形收缩至小圆形，然后从小圆形收缩至方形。见图3～图4。

图3 优化后煤仓下锥口剖面图

图4 优化后煤仓铺底俯视图

2.3 煤仓下锥口铺底设计

煤仓下锥口从大圆形收缩至小圆形方法铺底材料尺寸同传统设计，从小圆形收缩至方形以4#板材为例，计算过程如下：

(1) 计算板材上边宽度：上边圆形直径为1.416 m，周长为8.897 m，考虑到搬运(每块板材重量不超过15 kg为宜)和施工拼接方便，所以拟分成38份，则每块板材上边宽度均为234 mm。

(4) 中心倾角α=arcsin(1149.02/1150.31)=87.28°

(5) 板材底边长度：直接在展开图上量取。

其他板材计算过程同4#板材，计算结果见表1。

表1 优化后煤仓衬板尺寸计算

根据表1计算结果，绘制各块衬板加工图，见图5。

下锥口铺底材料消耗表见表2。

表2 优化后煤仓下锥口铺底材料消耗

图54-13#衬板加工图

3 结 论

(1) 经三维空间模拟以及现场施工检验，说明本设计完整可靠。

(2) 对于同样直径和下锁扣尺寸的煤仓，可以直接套用本次设计图纸，减少设计工作的重复率。因此本次设计具有推广意义。

(3) 本次设计的煤仓使用两年来未发生过堵仓问题,有效利用率大大提高,避免了因堵仓造成的生产中断和捅仓事故,降低了仓料破碎率,节约了清仓费用。大大缩短了装车时间,减少了压车皮现象,同时降低了工人的劳动强度。

参考文献：

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[2]薛铜龙.矿井煤仓堵塞的原因分析和解决方法[J].煤炭科学技术,2009(3):75-76，80.

[3]罗 文，郝丽娅.煤仓起拱原因试析[J].矿山机械,2005(9):48-49.

[4]张宗军，李军庆，张淑民.防煤仓堵塞方案研究[J].西部探矿工程,2012,24(2):179-182.

[5]孙 辉，张 华.超高分子量聚乙烯衬板在煤仓中的应用[J].煤炭技术,2002,21(1):32-34.

[6]宋 卫，李习臣.煤仓堵煤的影响因素分析和处理方案[J].能源工程,2009(5):60-63.