防范选矿厂矿仓事故的分析与对策

□姚明燕 张玉坤 王士学

为进一步落实习近平总书记关于安全生产重要论述和讲话精神，切实把矿山安全生产工作摆到突出位置抓实、抓牢、抓细，不断提高安全生产精细化管理水平，本着治标又治本的理念，在某市应急局组织下对辖区的县（区、市）开展了选矿厂走访调研工作。本着“服务于企业，帮扶企业解决实际问题”的原则，通过听取企业汇报、现场勘察、座谈交流、填写调查表等方式，了解企业生产现状，依据“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，帮助企业解决工艺中存在的问题，一体化集中解决共性问题，保证企业安全生产、平安生产，从生产源头杜绝安全生产事故的发生。通过现场调研可以看出，选矿厂矿仓经常发生堵塞，是企业的事故多发点。

一、近年来发生的矿仓事故

统计某市2015年以来选矿厂矿仓事故如下表。

2015年以来，某市发生了4起选矿厂矿仓伤亡事故，其原因均为人工处理矿仓堵塞问题。为了保证选矿厂员工人身财产安全，避免矿仓事故发生，亟待解决选矿厂矿仓堵塞处理方法问题，有效防止事故发生。

二、矿仓堵塞的原因及现状

矿仓堵塞是选矿厂生产过程中普遍存在的问题，主要发生在矿粉水分大、粒度细、粘度大的矿仓。随着选矿行业的发展，选矿破碎产品粒径变细。地下矿石逐步增多，地下矿的水分大，特别是雨季雨水多更会导致矿石水分大。这些因素致使矿仓堵塞现象频繁出现。在调研的42家选矿厂中，26家粉矿仓和废石仓采用人工处理矿仓堵塞问题，另外16家中废石仓基本都采用人工处理。人工处理矿仓堵塞时，人需要进入仓内工作，无安全的落脚点，且劳动强度大，易发生矿石坍塌掩埋事故和人员坠落绞伤事故，危险性高，事故多发。

三、矿仓堵塞形态及处理装置

选矿厂矿仓常见的堵塞状态有结拱、粘结、管状、桥状及卡咬堵塞，具体形态如下图。

根据矿仓堵塞的原因和形态，可以采取两大类防止堵塞措施：一类是矿石在下落过程中使其顺利下降，采用合理的仓型和摩擦力小的料仓内壁；第二类是在矿石下落过程中给予外力，即使发生堵塞，在外力作用下也能清除。以上两种措施对应的装置分析如下。

1.仓壁振动器

仓壁振动器工作时，振动电机的高速转动产生了对料仓壁的周期性高频振动。由于防闭塞装置的周期性振动，一方面使物料与仓壁脱离接触、消除物料与仓壁的摩擦，另一方面使物料受交变速度和加速度的影响，处于不稳定状态，从而有效克服物料的内摩擦力和聚集力，以消除料仓内物料间的相对稳定性，使物料从料仓口顺利排出。仓壁振动器结构如下图。

振动电机和底座由螺栓紧密地固定为一体。由于底座紧固地安装在料仓壁上，这样就构成了单质点定向强迫振动系统。料仓一旦起拱或下矿不畅，启动振动器，待破拱后即停。但工人发现料仓堵塞时才启动已经晚了。如果振动器一直开着，有时由于给矿量少，大量粉矿聚集在料仓口，越振越实，反而更容易起拱。

2.空气炮

空气炮，又叫空气破拱助流器或清堵器，是突然喷出压缩气体的强烈气流，以超音速直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区。这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料静摩擦，使容器内的物料又一次恢复流动。它利用空气动力学原理，由一差压装置和可实现自动控制的快速排气阀瞬间将空气压力能转变成射流动力能，可以产生强大的冲击力，是一种清洁、无污染、低能耗的理想清堵吹灰设备。空气炮结构如下图。

3.疏松机

疏松机安装在矿仓内壁，由支座、拉杆、刮片、液压站组成。工作时由液压泵站产生的机械能通过仓壁外侧的液压油缸驱动拉杆做上下往复运动，同时利用刮片刮擦堵塞区的矿石，破坏其密实挤压结构，恢复矿石的流动。如下图。

仓壁振动器、空气炮和疏松机各有优缺点。仓壁振动器、空气炮和疏松机都能有效清除矿仓堵塞问题，但是仓壁振动器对仓壁有冲击力，影响矿仓结构安全；相对冲击力小，振动面积小；矿石干燥程度要高，而且如果冬季或雨天连续使用，轴承过热、润滑脂变质，需要对仓壁振动器进行热机处理，还需及时补充和更换润滑脂。疏松机受液压缸的挡板和大量刮片的影响，使仓壁摩擦阻力增加，加大了蓬矿的概率，特别是在矿仓的出口位置；由于疏松机只能直线运动，而矿仓下部是最易堵塞的位置，其角度通常发生改变，导致下部无法进行清堵；另外液压系统易出问题，造成系统无法运行。空气炮与仓体内壁连接位置的挡板增加壁面的摩擦系数，增大了堵煤的概率。

相比较而言，空气炮结构简单，适合安装于矿仓的每一个位置上，冲击力大，适合矿石水分大、粒径小的矿仓，不损伤仓斗，不会压缩矿仓内的矿石。同时，空气炮排气速度快，无须润滑，减少了外用附件，并具有自动排污功能，在释放空气的过程中水份及油污随着气流一起排放出来。另外，空气炮不但操作安全方便、易维修，还具有自动控制功能，且噪音低、无污染，能快速有效地解决各种物料起拱和堵塞现象。

四、矿仓清塞设施调研情况

通过填写调研表的方式调研了某市辖区的42家生产的选矿厂，25家选矿厂的矿仓没有任何清塞装置，有1家选矿厂的粉矿仓安装了仓壁振动器，16家选矿厂的粉矿仓安装了空气炮。

安装了空气炮的选矿厂一致反映，空气炮结构简单，使用安全方便，不损伤仓斗，能够有效快速地清除矿仓堵塞问题，使用空气炮后杜绝了选矿厂矿仓事故的发生。其中2家粉矿仓矿石粒度分别为85~0毫米、65~0毫米，其余均在15~0毫米.矿仓结构有混凝土、钢结构、砖混结构三种形式，矿仓大小从80~117735立方米不等。通过调研结果看，空气炮使用范围比较广，效果显著，是目前为止最理想的清除矿仓堵塞的设施。

五、空气炮自动化控制

空气炮的手动操作是靠操纵按钮或利用换向阀上的小把手完成的，自动控制系统靠空气炮自动控制仪执行。控制系统也可以采用可编程控制器对整个工艺系统进行控制，如下图。

空气炮自动化控制可以实现如下操作：

1.在每个矿仓出口设置矿石断料信号，并发出报警；

2.断料后对应矿仓出口的空气炮由低至高顺序启动；

3.可手动/自动控制切换；

4.主控室DCS操作员可监控空气炮和断流指示器工作情况，并发出报警；

5.现场可监控空气炮和断流指示器工作情况；

6.控制系统可监控空气炮的工作，判断空气炮是否故障，并及时切断故障空气炮，发出报警；

7.监控气源压力，气源压力低时及时停止空气炮工作并发出报警；

8.监控矿仓出料口闸板阀开关情况。

空气炮自动化控制是选矿厂自动化控制的一部分，可以通过选矿厂自动化集中控制。实现空气炮自动化控制后可以及时解决料仓堵塞问题，避免因人工处理可能发生的安全生产事故，精准防控矿仓事故的发生。

六、建议

空气炮能够快速有效解决选矿厂料仓堵料等问题，从源头上杜绝了选矿厂料仓事故的发生，是目前最为理想、最为有效的解决料仓堵料难题的设备。空气炮适用于很多行业领域，适用范围比较广，建议广泛应用于部分行业的料仓，例如：非煤矿山、火力发电厂、煤矿及井下煤仓、洗煤厂、钢铁厂、水泥厂、混凝土加工厂、铸造厂、化肥厂、焦化厂、煤气厂、化工厂、铝厂、淀粉厂、食品加工厂、粮食加工厂、饲料加工厂、锅炉、制药厂等行业。