优化采区煤仓设计方案

当采区内煤炭为带式输送机等连续性运输,而大巷为机车等不连续运输时,采区煤仓就可以起到调节作用,缩短大巷装车时间,提高矿车及机车周转率。煤仓设计的主要内容是:确定采区煤仓的容量、煤仓的形式、煤仓的结构尺寸及煤仓支护方式。

(1)采区煤仓容量的确定

采区煤仓的容量大小取决于采区生产能力、采区下部车场装车站和运输大巷的通过能力。

确定采区煤仓容量可参考以下公式计算。

1)按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算

式中　Q——采区煤仓容量,t;

Q0——防漏风留煤量,5～10 t;

L——工作面长度,m;

M——采高,m;

γ——煤的容重,t/m;

B——截深,m;

C0——工作面采出率,%;

Kt——同时生产工作面系数,综采Kt=1,普采Kt=1+0.25n;

n——采区内同采工作面数目,个。

2)在采区高峰生产延续时间内,保证采区连续生产

式中　AG——采区高峰生产能力,高峰期间的小时产量为平均产量的1.5～2.0倍,t/h;

AN——装车站通过能力,为平均产量的1.0～1.3倍,t/h;

tG——采区高峰生产延续时间,综采和普采取1.0～1.5 h,炮采取1.5～2.0 h;

Kb——运输不均匀系数,综采和普采取1.15～1.20,炮采取1.5。

3)按装车站的装车间隔时间来计算

式中　AG——采区高峰生产能力,t/h;

t0——装车间隔时间,一般可按15～30 min计算;

Kb——运输不均匀系数。

采区煤仓的容量一般为50～300 t。近年来随着采区生产的集中化,煤仓容量也在增大。

(2)采区煤仓形式及参数的确定

煤仓的形式按倾角分有垂直式、倾斜式和混合式三种;按煤仓断面形状分有圆形、拱形、椭圆形和矩形。

垂直煤仓一般选择圆形断面。圆形断面利用率高,不容易发生堵塞现象,便于维护,施工速度快。倾斜式煤仓多选用拱形或圆形断面,仓底倾角为60°～70°,这种煤仓施工比较方便,但其承压性能稍差些,铺底工作量大。混合式煤仓是一段倾斜式、一段垂直式的组合形式,由于其折曲多,施工不便,因此采用的较少。垂直式圆形断面煤仓在实际生产上用得较多。(www.xing528.com)

煤仓的参数主要是指煤仓的断面尺寸和高度。

圆形垂直煤仓的直径为2～5 m,个别的达到5 m以上;拱形断面倾斜煤仓宽度一般为2 m,高度可大于2 m。

煤仓的高度不宜超过30 m,以20 m为宜。为便于布置和防止堵塞,圆形垂直煤仓应设计成“短而粗”的形状。设垂直圆形断面煤仓的高度为h,直径为D。当h≥3.5 D时,可使煤仓的有效容积V′≥90%V(V为垂直圆形断面煤仓总容积)。为了有效地利用煤仓,煤仓高度应不小于直径的3.5倍。

(3)采区煤仓的结构及支护

煤仓的结构包括煤仓的上部收口、仓身、下口漏斗及溜口闸门基础、溜口和闸门装置等,如图15.4所示。

图15.4　煤仓结构

1—上部收口;2—仓身;3—下口漏斗及漏口闸门基础;4—漏口和闸门

1)煤仓上口

由于煤仓断面较大,为了保证煤仓上口安全,需用钢筋混凝土收口。为了防止大块煤、矸石、废木料等进入煤仓造成堵塞,应在煤仓上口按设铁箅子。铁箅子一般采用8～24 kg/m旧钢轨或10～20号工字钢做成,铁箅子的网孔尺寸有三种规格:200mm×200mm、250 mm×250 mm和300 mm×300 mm,如图15.5所示。

图15.5　煤仓上口铁箅子

煤仓上口网孔上大块煤炭的破碎和杂物的清理工作,可在煤仓上部巷道内进行,或者是设置专门的破碎硐室。图15.6所示为煤仓上口的大块煤破碎硐室布置形式。

图15.6　大块煤破碎硐室的布置形式

1—煤仓;2—人工破碎硐室;3—机械破碎硐室

为了防止井下水流进仓内,煤仓上口应高出巷道底板。上口处巷道断面一般都应适当扩大,并且要加强支护。

2)仓身

煤仓仓身一般为砌碹,砌碹的壁厚可为300～400 mm。有条件时,应尽量采用锚喷支护。若煤仓穿过的岩层为坚固稳定易于维护的岩层,则可以不支护。

3)下口漏斗及溜口和闸门基础

煤仓仓身下部为收口漏斗,收口漏斗一般为截圆锥形,以便安装溜口和闸门。为了防止堵塞,下口漏斗应尽量消除死角。垂直煤仓下口漏斗可取60°,倾斜煤仓收口漏斗底板倾角应与煤仓倾角相同。锥形漏斗以下的拱顶部分为溜口和闸门基础。为了安装溜口和闸门,在漏斗下方留一边长为0.7 m的方形孔口,在孔口预埋安装固定溜口的螺栓。

4)溜口及闸门装置

煤仓的溜口一般做成四角锥形,在溜口处安设可以启闭的闸门。按开闭闸门所使用的动力,可将闸门分为手动、电动和气动三种。按闸门的形式分有扇形闸门和平闸门。扇形闸门有单扇和双扇之分,单扇闸门又分上关式、下关式和反扇形闸门。上关式最好用气动闸门,采用手动闸门时,多采用下关式。

选择闸门时,应以操作方便省力、启动迅速可靠为原则。多采用上关式气动闸门。

溜口闸门与矿车的位置关系如图15.7(a)所示。溜口的方向常用以下三种:溜口方向与矿车行进方向一致(顺向)、溜口方向与矿车行进方向垂直(侧向)和溜口方向对准轨道中心线(垂直)。从装车效率来看,顺向及垂直两种方式较好,横向溜口矿车一侧不易装满,且易撒煤。目前设计煤仓溜口方向多采用与矿车行进方向一致的顺向溜口。

图15.7　溜口闸门设置示意图

1—溜口;2—闸门;3—矿车

当煤仓下口要求连续均匀装煤时,煤仓漏斗下方应设置给煤机。