采区煤仓斗仓结构浅析

采区煤仓斗仓结构浅析

陈荣柱,兰树员

(平煤集团公司一矿,河南平顶山467000)

[摘 要] 在对采区煤仓结构简要分析的同时,着重对煤仓不同的斗仓结构进行论述,通过分

析比较,指出不同的斗仓结构的利弊,并结合实例,对煤仓结构进行改进。实践表明:改进的斗仓结构比原传统的斗仓施工工艺简单,更符合实际使用要求。

[关键词] 煤仓;斗仓;斜面圆台形;截四角锥形;曲面形

[中图分类号] TD529+.1 [文献标识码] B [文章编号] 1003-6083(2004)01-0027-02

0 引 言

随着采煤技术的迅速发展,矿井开采的集中化程度日益提高,矿井开采水平内布置大型化采区已成趋势,采区生产能力不断扩大,采区运输系统负担逐渐加重,为缓解运输压力,有效提高工作面采掘设备的利用率,充分发挥采区运输系统的潜力,保证矿井均衡连续生产,在采区设计中,往往需要设置一定容量的采区煤仓,以保证采掘工作面的正常生产以及矿井的高产高效。

1 斗仓结构分析

采区煤仓结构一般包括上部收口、仓身、斗仓、溜口及连接闸门装置等几部分。由于采区实现大型化,采区煤仓利用率提高,服务年限延长,要求施工的采区煤仓的质量提高,但是又由于采区煤仓与井底煤仓的不同,其结构要求也不同。一般来说,井底煤仓服务于整个矿井,服务于多个采区,服务年限相对较长(一般与矿井服务年限相同),其结构及质量要求更高。而采区煤仓仅服务于一至二个采区,服务年限相对较短。考虑到采区煤仓的特殊性,采区煤仓在现场实践中多设计为自由降落式的垂直煤仓,且设计的关键部分在于斗仓及溜口设计,其设计结构的差异直接影响到煤仓的施工质量及使用年限。

垂直煤仓不管其结构如何,其下部都要进行收口,收口方式常采用斗仓结构,在设计斗仓时,为保证煤的自溜,防止煤仓堵塞,斗仓设计的倾角不宜太小,一般都不小于60 。同时,为减少维修次数,做到经久耐用,达到延长服务年限的要求,斗仓内壁通常需要进行铺底,铺底材料大都采用高分子聚乙烯衬板。

以平煤一矿采区煤仓设计为例,过去,由于采

区相对较小,采区煤仓的利用率相对较低,溜放的煤灰分、含水率相对较低,煤体粘附力较小,煤自溜较容易,对斗仓的要求不是很高。同时,考虑到煤仓下口的闸门装置连接口为四方形(固定设备要求),为适应闸门装置的需要,煤仓下部的收口斗仓设计为截四角锥形,即斗仓的溜口设计为方形(多为正方形),斗仓的上口设计为圆形。通常为保证斗仓上、下口之间的顺畅连接,还必须在斗仓段设计出一段从圆形变为方形的天圆地方不规则形(如图1所示)。实践表明:采用这种斗仓收口方式,在施工天圆地方不规则形过渡段时立模、铺底困难,施工速度慢,施工质量不易保证,易产生死角,不利于煤的均匀连续流动,从而造成较频繁的煤仓堵塞事故。

D 0.煤仓直径;D 1.圆形斗仓下口直径;D 0.方形下口宽度;Z 1.圆形斗仓高度;Z 2.天圆地方不规则形斗仓高度;Z.斗仓高度

图1 截四角锥形斗仓

结合溜放煤在开采深部的变化:水分、灰分增大,煤体粘附力变大。若仍采用上述斗仓结构,就更易造成煤仓堵塞事故,有必要对斗仓及溜口的结构进行改进,对煤仓斗仓的断面形式进行分析,考虑到煤仓的受力状况及使用要求,将煤仓斗仓全部设计为圆形,将煤仓的溜口设计成连接闸门装置的内切圆,给料设备连接框布置成为内切圆的外切四方形,将斗仓变成一完全斜面圆台体(如

27

2004年第1期 能源技术与管理

图2所示)。从而解决斗仓从圆形过渡到方形的问题,避免了斗仓中天圆地方不规则形段的施工,同时,立模、铺底工艺简单化,实现斗仓与溜口圆滑连接,清除了煤仓下口的死角,可实现煤体的整体流动,

在一定程度上解决了起拱堵仓问题。

D 0.煤仓直径;d 0.圆形斗仓下口直径;Z.斜面圆台形斗仓高度

图2 斜面圆台形斗仓

当然,为彻底解决起拱堵仓问题,也可将斜面圆台斗仓设计为曲面圆台斗仓(如图3所示)。曲面圆台斗仓有两个特点:其一,下口仓壁是不断变化的,从上往下,角度变化越来越大,但煤体由A 1截面流动到A 2截面时,虽然截面积减少、煤体压紧,但仓壁倾角变大,使煤粒与仓壁间的摩擦力变小、垂直分力变大,流速加快,煤体呈现均匀流速状态;其二,斗仓壁面的变化呈指数曲线的轨迹,令其截面收缩率近似等值,从而可实现煤的均匀连续流,实现煤体的整体流动。但曲面圆台斗仓施工工艺复杂、不易铺底,施工质量不易保证。正由于曲面圆台斗仓施工的局限性,往往使其发挥不出曲面圆台斗仓效果,

施工达不到设计要求。

D 0.煤仓直径,d 0.圆形斗仓下口直径,Z.曲面圆台形斗仓高度;

A 1-A 1、

A 2-A 2.曲面截面图3 曲面圆台形斗仓

相比较,采用斜面圆台斗仓方式施工工艺相对简单,施工质量易得到保证,煤仓无死角,煤体整体流动效果相对较好,能达到设计要求。同时,可节省施工工期,降低施工难度,节省资金投入。

2 实 例

设计煤仓为平煤一矿三水平丁二采区煤仓,

斗仓设计为斜面圆台体,煤仓设计容量为450m 3,直径7 0m,仓身高度9 6m,斗仓高度5 3m,斗仓下口内切圆直径为1 5m,设备连接框净宽1 53m(如图4所示)。

图4 三水平丁二采区煤仓平、剖面图

该煤仓通过对斗仓的改进,把煤仓斗仓从截四角锥形变为斜面圆台体,彻底解决了斗仓从圆

形变为方形的技术难题,从而保证了斗仓仓底的

全部铺底,保证了煤仓的施工质量,简化了施工工艺,缩短施工工期10d,施工达到了设计要求。

[作者简介]

陈荣柱(1969-)男,重庆云阳人,工程师,1991年毕业于中国矿业大学,现任平煤集团公司一矿副总工程师。

[收稿日期:2004-06-06]

28陈荣柱等 采区煤仓斗仓结构浅析 2004年第1期