螺旋溜槽在提高块煤率中的应用
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关键词 螺旋溜槽 块煤率 煤仓
近年来! 无烟块煤作为重要的化工原料在煤炭市场上一 直供不应求!售价高出同类末煤一倍以上" 由于块煤生产受煤 层自身强度&地质条件&采煤工艺&转载过程等诸多因素影响! 产量只占原煤总产量 的 10% !20% 左 右" 在 煤 炭 运 输 过 程 中! 由于转载点落差和落煤方式不同! 造成块煤跌落时相互碰撞 冲 击 !使 块 煤 损 失 严 重 !块 煤 率 在 运 输 过 程 中 下 降 20%  ̄30% 以上" 在煤炭产量稳定的同时提高块煤率!对提高企业经济效 益具有深远的意义"
层强度较低!矿井运输距离远&转载环节多!块煤率平均只能
达到 11% 左右" 经调查分析!块煤损失主要发生在运输转载过
程中" 煤仓作为井下煤炭运输过程中重要的转载和缓冲环节!
落差较大!煤炭入仓过程中块煤损失最为严重" 减少煤炭入仓
过程中的块煤损失!提高块煤率!对提高经济效益有着十分重
要的意义"
表 1 阳煤集团块煤统计表
13.822
2.67
5
525.983
14.186
2.70
6
530.379
15.568
2.94
5 技术经济效益分析
% 1& 钢结构壁挂式螺旋溜槽是目前国内较为先进的直立 筒仓防止块煤破碎技术!同时还可防止煤仓蓬堵" 与其它防止 块煤破碎技术相比!螺旋溜槽是靠煤的重力下滑!不受人为操 作因素影响!并且无机械故障!运营费用低!降低块煤损失效 果恒定"
% 2& 阳煤集团所属矿井大多采用矿车运输 !煤仓是运输 过程中不可缺少的缓冲和转载环节" 现在大多采用煤仓限位 的方法来提高块煤率!这样就失去了煤仓的缓冲调节作用!不 可避免地要造成满煤仓影响正常生产!故与煤炭生产相矛盾" 安装螺旋溜槽后!由于取消了煤仓限位措施!煤仓基本不影响 正常生产!由此带来的经济效益是巨大的"
集团公司 一矿 二矿
原煤产量 /kt 32282.790 6909.888 7730.051
块煤产量 /kt 3598.533 1193.407 1099.677
块煤率 /% 11.15 17.27 14.23
三矿
5640.484
616.734
10.93
五矿
5102.265
531.033
10.41
新景矿
时间
原煤产量 /kt 块煤产量 /kt 块煤率 /%
2005.1
483.265
4.028
0.83
2
482.776
2.527
0.52
3
483.276
2.324
0.48
4
483.010
3.651
0.76
5
482.269
8.182
1.70
6
482.718
8.242
1.71
7
483.330
7.240
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.50
% 3& 新景矿丈八 一 区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 安 装 螺 旋 溜 槽 后! 块煤率由 2005 年 10 月前的平均 1.17% 提高 到 2.18% !提 高 了 1.01% " 该 矿 2005 年 11 月 至 2006 年 6 月 原 煤 产 量
图 2 新景矿块煤率变化趋势
( 收稿日期$2006-8-7%
煤矿现代化
2007 年第 2 期
总第 77 期
时 !下 落 的 煤 炭 在 接 触 煤 堆 时 碰 撞 角 度 约 为 45!!而 安 装 螺 旋 溜槽后碰撞角度约为 10!" 螺旋溜槽从煤流运行速度和碰撞角 度两方面明显改变了煤炭的动量变化!从而减少块煤的损失"
3 螺旋溜槽技术参数及选型
月 15# 煤层综放工作面末采和初 采 !煤 源 受 到 影 响 !故 块 煤 率
虽有所提高!但增加量不是十分明显"
% 2& 螺 旋 溜 槽 只 在 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 中 安 装 !不 能 覆
盖煤炭转载全过程!加上煤炭冼选过程中的块煤损失!也是造
成块煤率提高不明显的一个重要原因"
表 3 新景矿块煤统计表
5099.518
76.448
1.5
开元公司
1504.666
-
-
新景矿是国家* 八五+ ,* 九 五 + 重 点 能 源 建 设 项 目 之 一! 1997 年 8 月投产! 矿井设计能力 2.2M t/a!2004 年核定生产能 力 5.8M t/a) 井田东西走向长 10.5km !南 北 宽 8.5km !井 田 面 积 59.3km 2!地质储量 1.01G t!可采储量 0.678G t) 区内主要含煤地 层为石炭系太原组和下二 叠 系 山 西 组 ! 主 采 3# 和 15# 煤 !块
1 块煤生产现状
无烟块煤作为阳煤集团的主导产品! 公司所属各矿针对
井下生产实际!采取了放震动炮&煤仓限位&转载点加设缓冲
装置等多种增块措施!取得了一定的效果" 2005 年集团公司块
煤产量达到 3.598M t!创历史最好水平" 见表 1"
集团公司块煤产量 主 要 来 自 15# 煤 层 ! 由 于 阳 泉 矿 区 煤
6 存在问题
% 1& 由于新 景 矿 丈 八 一 区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 上 仓 口
20m 以 下 仓 壁 损 坏 严 重 !实 际 只 安 装 了 36 节 螺 旋 溜 槽 !垂 直
深度只有 20m " 煤炭流经螺旋溜槽后至煤仓底部仍有 38m 的
落差" 同时!新景矿块煤主要来源是 15# 煤层!而 2006 年 1"2
果较理想" # 注$以上作业都是在新枕木上进行的% 通过对撬棍改造五个多月的现场操作发现! 重新设计的
撬棍能较好的发挥起道钉的作用! 克服了原有撬棍作业不安 全# 木 枕 护 轨 与 线 路 钢 轨 之 间 % &费 时 &费 力 &效 率 低 的 缺 点 ’ 就应用范围来看! 目前全国煤炭系统内部铁路使用木枕线路 较多!就兖矿集团而言!其所属木枕线路&木枕桥梁&木枕道岔 238 组!线路总长约 20 公里!有一定的应用和推广价值"
入使用!投资 44 万元"
表 2 新景矿螺旋溜槽技术参数
螺旋角 /度 底面内倾角 /度 底面宽度 /m m 侧面高度 /m m
35
35
600
550
3873.921kt! 按 1.01% 计 算 ! 可 增 加 块 煤 39.127kt! 每 吨 按 430 元 计 !可 增 加 收 入 1682 万 元 !扣 除 44 万 元 的 投 资 !增 收 1638 万元!而螺旋溜槽设计寿命为 6 年!经济效益十分显著" 块煤 产量及块煤率变化见表 3 及图 2"
螺旋溜槽从安装方式上可分为内嵌式和壁挂式" 内嵌式 即根据设计的螺旋线及溜槽参数!在煤仓内壁开凿流煤槽体! 再将螺旋溜槽镶嵌于槽体内" 该形式适用于井下新建煤仓!对 于在用煤仓!重新掏槽比较困 难 !加 之 新 景 矿 15# 煤 分 装 分 运 煤仓下部破坏比较严重!维护困难!不适宜选用内嵌式" 壁挂 式即按设计的螺旋线和溜槽参数在地面进行分节加工! 安装 时将螺旋溜槽用树脂锚杆固定在煤仓壁上" 壁挂式螺旋溜槽 适用于井下已有煤仓# 新建煤仓和地面煤仓! 且具有施工简 单!安装方便等特点"
4 煤仓技术参数及螺旋溜槽安装情况
新景矿丈八一区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 为 圆 形 筒 仓 ! 直 径
8m !垂直深度 58m !容煤量 4kt" 该煤仓 2004 年上半年投入使
用!由于受煤矸石冲击和地质构造的影响!煤仓上仓口 20m 以
下仓壁破坏严重!片帮最深达 2m "
螺旋溜槽由邯郸设计院设计生产! 设计使用寿命为 6 年,
技术参数见表 2" 2005 年 10 月 18 日开始安装!为不影响正常
生产!利用检修班时间进行施工!每天安装 1"3 节" 原计划安
装螺旋溜槽 46 节! 由于煤仓上仓口 20m 以下仓壁损坏严重!
实 际 只 安 装 了 36 节 !垂 直 深 度 20m !于 11 月 25 日 完 工 并 投
表 2 改造前后木枕桥线路起道钉的时间对比
撬棍 时间 组别 1 2 3 合计
改造前
10 个
126 156 131 413
改造后
10 个
89 96 105 290
时差
37 60 26 123
三组总用时 290 秒!节省时间 123 秒!提高工作效率 29.7% !效
.!!.
煤主要来源为 15# 煤) 由于 15# 煤产 量 只 占 全 矿 产 量 18% 左 右!块煤产量及块煤率较低) 由于煤仓限位措施不可避免地要 造成满煤仓影响正常生产! 故新景矿选用螺旋溜槽以提高块 煤率)
(!"(
7 结论
螺旋溜槽作为目前国内较为先进的直立筒仓防止块煤破 碎技术!已在河南永城新庄矿#山西晋城成庄矿#潞安常村矿# 宁夏灵州磁窑堡矿等地得到推广应用! 并取得了显著的经济 效益和社会效益" 实践证明!螺旋溜槽的应用是提高矿井综合 块煤率! 提高经济效益的有效途径! 具有广阔的推广应用前 景"
% 收稿日期’2006-7-14&
=
1 2
!"#$%
& $
’"($
由 ),* 的几何关系$ scos" =h
故$ m g.h=
1 2
’"+$,
& $
’"-$
( 1%
E p0=m ghE k0=
& $
’"-$
图 1 入仓煤炭力学分析 假设煤仓垂直深度为 20m !煤 炭 入 仓 水 平 速 度 为 2m /s!根 据 ( 1% 式 计 算 ! 煤 炭 由 卸 载 点 下 落 至 煤 仓 底 部 时 速 度 为 19.9m /s!下落至 10 m 时速度为 14.1m /s) 根据螺旋计算理论并 考虑螺旋溜槽过煤量! 煤炭在螺旋溜槽内的运动速度可控制 在 5m /s 内!故使用螺旋溜槽后可大大降低煤炭的运动速度) 同
8
483.077
6.885
1.43
9
472.999
7.745
1.64
10
484.708
6.069
1.25
11
463.069
12.253
2.65
12
451.359
7.302
1.62
2006.1
453.103
6.372
1.41
2
448.890
6.633
1.48
3
483.620
13.002
2.69
4
517.518
2 螺旋溜槽的防破碎原理
螺旋溜槽的工作原理是通过螺旋溜槽的导向作用! 将煤
炭入仓过程中的自由落体运动转变为匀速螺旋运动! 降低煤
流运行速度! 减缓煤炭入仓过程中的相互冲击! 防止块煤破
碎!从而提高块煤率)
根据动能定理! 煤炭入仓时所受的合外力在空间上的积
累等于煤炭动能的变化量$
! F-S=!E k
m g.scos"
煤矿现代化
2007 年第 2 期
总第 77 期
螺旋溜槽在提高块煤率中的应用
阳 泉 煤 业 (集 团 )有 限 责 任 公 司 发 展 计 划 部 阳 泉 煤 业 (集 团 )有 限 责 任 公 司 生 产 技 术 部
张文军 张志宏
摘 要 阐述了螺旋溜槽防破碎原理!介绍了阳煤集团新景矿在丈八一区 15# 煤分装分运煤仓应用螺 旋溜槽!降低块煤损失!提高块煤率!并进行了技术经济效益分析)
螺旋溜槽一般分为导入段#调速段和匀速段三部分" 导入 段主要起集料作用$ 调速段的作用是控制煤流在槽内的运动 速度和方向!使煤流变为匀速螺旋运动$匀速段的作用是使煤 流匀速下滑至煤仓底部!其基本参数为溜槽螺旋角#底面内倾 角#底面宽度#侧面高度" 螺旋溜槽参数需要根据煤仓直径及 深度#煤的粒度#煤中水份#过煤量及耐磨材料等参数计算后 确定"
近年来! 无烟块煤作为重要的化工原料在煤炭市场上一 直供不应求!售价高出同类末煤一倍以上" 由于块煤生产受煤 层自身强度&地质条件&采煤工艺&转载过程等诸多因素影响! 产量只占原煤总产量 的 10% !20% 左 右" 在 煤 炭 运 输 过 程 中! 由于转载点落差和落煤方式不同! 造成块煤跌落时相互碰撞 冲 击 !使 块 煤 损 失 严 重 !块 煤 率 在 运 输 过 程 中 下 降 20%  ̄30% 以上" 在煤炭产量稳定的同时提高块煤率!对提高企业经济效 益具有深远的意义"
层强度较低!矿井运输距离远&转载环节多!块煤率平均只能
达到 11% 左右" 经调查分析!块煤损失主要发生在运输转载过
程中" 煤仓作为井下煤炭运输过程中重要的转载和缓冲环节!
落差较大!煤炭入仓过程中块煤损失最为严重" 减少煤炭入仓
过程中的块煤损失!提高块煤率!对提高经济效益有着十分重
要的意义"
表 1 阳煤集团块煤统计表
13.822
2.67
5
525.983
14.186
2.70
6
530.379
15.568
2.94
5 技术经济效益分析
% 1& 钢结构壁挂式螺旋溜槽是目前国内较为先进的直立 筒仓防止块煤破碎技术!同时还可防止煤仓蓬堵" 与其它防止 块煤破碎技术相比!螺旋溜槽是靠煤的重力下滑!不受人为操 作因素影响!并且无机械故障!运营费用低!降低块煤损失效 果恒定"
% 2& 阳煤集团所属矿井大多采用矿车运输 !煤仓是运输 过程中不可缺少的缓冲和转载环节" 现在大多采用煤仓限位 的方法来提高块煤率!这样就失去了煤仓的缓冲调节作用!不 可避免地要造成满煤仓影响正常生产!故与煤炭生产相矛盾" 安装螺旋溜槽后!由于取消了煤仓限位措施!煤仓基本不影响 正常生产!由此带来的经济效益是巨大的"
集团公司 一矿 二矿
原煤产量 /kt 32282.790 6909.888 7730.051
块煤产量 /kt 3598.533 1193.407 1099.677
块煤率 /% 11.15 17.27 14.23
三矿
5640.484
616.734
10.93
五矿
5102.265
531.033
10.41
新景矿
时间
原煤产量 /kt 块煤产量 /kt 块煤率 /%
2005.1
483.265
4.028
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6
482.718
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483.330
7.240
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.50
% 3& 新景矿丈八 一 区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 安 装 螺 旋 溜 槽 后! 块煤率由 2005 年 10 月前的平均 1.17% 提高 到 2.18% !提 高 了 1.01% " 该 矿 2005 年 11 月 至 2006 年 6 月 原 煤 产 量
图 2 新景矿块煤率变化趋势
( 收稿日期$2006-8-7%
煤矿现代化
2007 年第 2 期
总第 77 期
时 !下 落 的 煤 炭 在 接 触 煤 堆 时 碰 撞 角 度 约 为 45!!而 安 装 螺 旋 溜槽后碰撞角度约为 10!" 螺旋溜槽从煤流运行速度和碰撞角 度两方面明显改变了煤炭的动量变化!从而减少块煤的损失"
3 螺旋溜槽技术参数及选型
月 15# 煤层综放工作面末采和初 采 !煤 源 受 到 影 响 !故 块 煤 率
虽有所提高!但增加量不是十分明显"
% 2& 螺 旋 溜 槽 只 在 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 中 安 装 !不 能 覆
盖煤炭转载全过程!加上煤炭冼选过程中的块煤损失!也是造
成块煤率提高不明显的一个重要原因"
表 3 新景矿块煤统计表
5099.518
76.448
1.5
开元公司
1504.666
-
-
新景矿是国家* 八五+ ,* 九 五 + 重 点 能 源 建 设 项 目 之 一! 1997 年 8 月投产! 矿井设计能力 2.2M t/a!2004 年核定生产能 力 5.8M t/a) 井田东西走向长 10.5km !南 北 宽 8.5km !井 田 面 积 59.3km 2!地质储量 1.01G t!可采储量 0.678G t) 区内主要含煤地 层为石炭系太原组和下二 叠 系 山 西 组 ! 主 采 3# 和 15# 煤 !块
1 块煤生产现状
无烟块煤作为阳煤集团的主导产品! 公司所属各矿针对
井下生产实际!采取了放震动炮&煤仓限位&转载点加设缓冲
装置等多种增块措施!取得了一定的效果" 2005 年集团公司块
煤产量达到 3.598M t!创历史最好水平" 见表 1"
集团公司块煤产量 主 要 来 自 15# 煤 层 ! 由 于 阳 泉 矿 区 煤
6 存在问题
% 1& 由于新 景 矿 丈 八 一 区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 上 仓 口
20m 以 下 仓 壁 损 坏 严 重 !实 际 只 安 装 了 36 节 螺 旋 溜 槽 !垂 直
深度只有 20m " 煤炭流经螺旋溜槽后至煤仓底部仍有 38m 的
落差" 同时!新景矿块煤主要来源是 15# 煤层!而 2006 年 1"2
果较理想" # 注$以上作业都是在新枕木上进行的% 通过对撬棍改造五个多月的现场操作发现! 重新设计的
撬棍能较好的发挥起道钉的作用! 克服了原有撬棍作业不安 全# 木 枕 护 轨 与 线 路 钢 轨 之 间 % &费 时 &费 力 &效 率 低 的 缺 点 ’ 就应用范围来看! 目前全国煤炭系统内部铁路使用木枕线路 较多!就兖矿集团而言!其所属木枕线路&木枕桥梁&木枕道岔 238 组!线路总长约 20 公里!有一定的应用和推广价值"
入使用!投资 44 万元"
表 2 新景矿螺旋溜槽技术参数
螺旋角 /度 底面内倾角 /度 底面宽度 /m m 侧面高度 /m m
35
35
600
550
3873.921kt! 按 1.01% 计 算 ! 可 增 加 块 煤 39.127kt! 每 吨 按 430 元 计 !可 增 加 收 入 1682 万 元 !扣 除 44 万 元 的 投 资 !增 收 1638 万元!而螺旋溜槽设计寿命为 6 年!经济效益十分显著" 块煤 产量及块煤率变化见表 3 及图 2"
螺旋溜槽从安装方式上可分为内嵌式和壁挂式" 内嵌式 即根据设计的螺旋线及溜槽参数!在煤仓内壁开凿流煤槽体! 再将螺旋溜槽镶嵌于槽体内" 该形式适用于井下新建煤仓!对 于在用煤仓!重新掏槽比较困 难 !加 之 新 景 矿 15# 煤 分 装 分 运 煤仓下部破坏比较严重!维护困难!不适宜选用内嵌式" 壁挂 式即按设计的螺旋线和溜槽参数在地面进行分节加工! 安装 时将螺旋溜槽用树脂锚杆固定在煤仓壁上" 壁挂式螺旋溜槽 适用于井下已有煤仓# 新建煤仓和地面煤仓! 且具有施工简 单!安装方便等特点"
4 煤仓技术参数及螺旋溜槽安装情况
新景矿丈八一区 15# 煤 分 装 分 运 煤 仓 为 圆 形 筒 仓 ! 直 径
8m !垂直深度 58m !容煤量 4kt" 该煤仓 2004 年上半年投入使
用!由于受煤矸石冲击和地质构造的影响!煤仓上仓口 20m 以
下仓壁破坏严重!片帮最深达 2m "
螺旋溜槽由邯郸设计院设计生产! 设计使用寿命为 6 年,
技术参数见表 2" 2005 年 10 月 18 日开始安装!为不影响正常
生产!利用检修班时间进行施工!每天安装 1"3 节" 原计划安
装螺旋溜槽 46 节! 由于煤仓上仓口 20m 以下仓壁损坏严重!
实 际 只 安 装 了 36 节 !垂 直 深 度 20m !于 11 月 25 日 完 工 并 投
表 2 改造前后木枕桥线路起道钉的时间对比
撬棍 时间 组别 1 2 3 合计
改造前
10 个
126 156 131 413
改造后
10 个
89 96 105 290
时差
37 60 26 123
三组总用时 290 秒!节省时间 123 秒!提高工作效率 29.7% !效
.!!.
煤主要来源为 15# 煤) 由于 15# 煤产 量 只 占 全 矿 产 量 18% 左 右!块煤产量及块煤率较低) 由于煤仓限位措施不可避免地要 造成满煤仓影响正常生产! 故新景矿选用螺旋溜槽以提高块 煤率)
(!"(
7 结论
螺旋溜槽作为目前国内较为先进的直立筒仓防止块煤破 碎技术!已在河南永城新庄矿#山西晋城成庄矿#潞安常村矿# 宁夏灵州磁窑堡矿等地得到推广应用! 并取得了显著的经济 效益和社会效益" 实践证明!螺旋溜槽的应用是提高矿井综合 块煤率! 提高经济效益的有效途径! 具有广阔的推广应用前 景"
% 收稿日期’2006-7-14&
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由 ),* 的几何关系$ scos" =h
故$ m g.h=
1 2
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( 1%
E p0=m ghE k0=
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图 1 入仓煤炭力学分析 假设煤仓垂直深度为 20m !煤 炭 入 仓 水 平 速 度 为 2m /s!根 据 ( 1% 式 计 算 ! 煤 炭 由 卸 载 点 下 落 至 煤 仓 底 部 时 速 度 为 19.9m /s!下落至 10 m 时速度为 14.1m /s) 根据螺旋计算理论并 考虑螺旋溜槽过煤量! 煤炭在螺旋溜槽内的运动速度可控制 在 5m /s 内!故使用螺旋溜槽后可大大降低煤炭的运动速度) 同
8
483.077
6.885
1.43
9
472.999
7.745
1.64
10
484.708
6.069
1.25
11
463.069
12.253
2.65
12
451.359
7.302
1.62
2006.1
453.103
6.372
1.41
2
448.890
6.633
1.48
3
483.620
13.002
2.69
4
517.518
2 螺旋溜槽的防破碎原理
螺旋溜槽的工作原理是通过螺旋溜槽的导向作用! 将煤
炭入仓过程中的自由落体运动转变为匀速螺旋运动! 降低煤
流运行速度! 减缓煤炭入仓过程中的相互冲击! 防止块煤破
碎!从而提高块煤率)
根据动能定理! 煤炭入仓时所受的合外力在空间上的积
累等于煤炭动能的变化量$
! F-S=!E k
m g.scos"
煤矿现代化
2007 年第 2 期
总第 77 期
螺旋溜槽在提高块煤率中的应用
阳 泉 煤 业 (集 团 )有 限 责 任 公 司 发 展 计 划 部 阳 泉 煤 业 (集 团 )有 限 责 任 公 司 生 产 技 术 部
张文军 张志宏
摘 要 阐述了螺旋溜槽防破碎原理!介绍了阳煤集团新景矿在丈八一区 15# 煤分装分运煤仓应用螺 旋溜槽!降低块煤损失!提高块煤率!并进行了技术经济效益分析)
螺旋溜槽一般分为导入段#调速段和匀速段三部分" 导入 段主要起集料作用$ 调速段的作用是控制煤流在槽内的运动 速度和方向!使煤流变为匀速螺旋运动$匀速段的作用是使煤 流匀速下滑至煤仓底部!其基本参数为溜槽螺旋角#底面内倾 角#底面宽度#侧面高度" 螺旋溜槽参数需要根据煤仓直径及 深度#煤的粒度#煤中水份#过煤量及耐磨材料等参数计算后 确定"