采区煤仓斗仓结构浅析
储料筒仓漏斗结构形式探讨
０ 引言
主要 是 由于锥形 漏斗 的 近几年我省 中小 型煤矿 资源整合 ， 出现 了一 大批新 建改造 大 全是 由于锥形漏斗 的倾角 ａ取值 不够大 ， 截面积收缩 率 ｃ随其 高度 ｈ的下降 而急聚增 大， 至卸 料 口时 ， ｃ 中型矿井及选煤 厂 ， 为实现新 建工 业化厂 区科 学式管 理、 花园式
造成储煤颗粒之间相互 挤压 ， 煤质 的抗剪强 度提高 ， 内摩 办公环境 目标 ， 环保 型储煤 场显得 尤为 重要 ， 储料筒 仓作 为非 常 值最大 ， 擦角增大 ， 从而导致漏斗部分以及漏斗上部储 煤形成 受压拱 。在 好 的一种储料 构筑 物得到 了普遍 应用 。随着 一些项 目的投产 使
储 料 筒 仓 漏 斗 结 构 形 式 探 讨
孙 建 斌
｛ 煤炭工业太原设计研究院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ １ ）
摘
要： 对直立高煤仓使用中存在的漏斗处堵煤 问题进行 了分析 ， 提 出了漏斗 等截 面积收缩率方 法 ， 推 导并简化后得 出 了双 曲线
漏斗公式 ， 双曲线漏斗在工程中应用后 ， 很好的解决了漏斗堵煤 问题 。 关键词 ： 锥 形漏斗 ， 双 曲线形漏斗 ， 截面积收缩率 中 图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文献标识 码 ： Ａ 为最 大， 所以锥形漏斗之所 以卸料不 通畅 ， 出现卸料堵塞 ， 并 不完
截面积收缩率 。
对于圆形漏 斗 ， Ａ＝ ２ ， ｄ Ａ＝２ １ ｒ ｘ・ｄ ｘ ， 则 Ｋ Ｃ：常数 ， 即：
ｄ ｘ
：
＝
＝
其中， ｃ为截 面积收缩 率 ； Ｋ为漏斗形 状系数 ， 圆形 时 Ｋ＝１ ，
方形 时 Ｋ＝ Ｏ ． ７ ５～１ ； ｄ Ａ为截 面减量 ； Ａ为截 面面积 ； ｄ ｙ为煤粒下
矿井煤仓仓底结构设计与施工技术
煤炭与化工Coal and Chemical Industry第43卷第4期2020年4月Vol.43 No.4Apr. 2020采矿与井巷工程矿井煤仓仓底结构设计与施工技术高芝波(开滦能源化工股份有限公司，Mdt 唐山063018)摘要：开滦集团钱家营矿业分公司煤炭采用皮带运输，转载煤仓仓底破坏严重，影响正常生产，造成多起安全事故。
针对这一情况，对煤仓仓底的结构设计、施工顺序进行优化，增加支护强度。
实践表明，优化后的煤仓仓底实现了煤炭安全、高效运输。
关键词：煤仓仓底；结构强度；设计优化中图分类号：TD26文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2020 ) 04-0020-02Design and construction technology of coalsilo bottom structure in mineGao Zhibo(Kcaluan, Energy and Chemical Corporation Ltd., Tangshan 063018,China )Abstract : Kailuan Group Qianjiaying Mining Branch adopted coal transportation by belt, with serious damage of coal warehouse bottom , affecting normal production, resulting in a number of safety incidents, to address this situation, thestructural design and construction sequence of the bottom of the coal silo were optimized and the support strength wasincreased. Practice showed that the optimized coal warehouse bottom achieved safe and efficient coal transportation.Key Words : coal warehouse bottom; structural strength; design optimization1概 况矿井煤仓是煤炭生产提升运输的主要转载设施，其结构状态的强度直接影响着煤炭生产提升运输效率和安全。
浅析圆形储煤场结构设计
浅析圆形储煤场结构设计摘要：随着经济发展、国家对土地资源及环境保护的认知不断提高，大型选煤厂中圆形储煤场的工程设计越来越多。
本文结合山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场设计案例，对圆形储煤场在结构设计中的荷载取值、工况选取、计算方法等问题给出了具体方法及计算结果，最后提出了规范中未详细阐述的设计问题，供同类工程设计参考和比较。
关键词：圆形储煤场；结构设计；落煤筒；暗道在大型选煤厂中，原煤或产品煤的储存通常采用地上圆形筒仓或方形群仓。
当入储量要求较大时，多利用地形特点建地下或半地下槽仓及加盖地面堆场的储煤场。
根据卸煤方式不同，储煤场又分为落煤筒单独卸煤，栈桥和落煤筒共同卸煤。
本文以山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场的设计为案例，详细分析了落煤筒、地下回煤暗道及四周挡煤墙的荷载取值、内力分析及设计中存在的常见问题和应对措施。
1.工程概况山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂工业场地位于山西省大同市左云县小京庄乡周大庄村—英格寨村一带，行政隶属左云县小京庄乡管辖。
储煤场直径100m，设计储煤能力74 300t；中心落煤筒采用钢筋混凝土筒体结构，其筒内直径6m，筒壁厚350mm，筒体高度39.3m；落煤筒上部建筑采用钢筋混凝土框架结构，层高5.5m，带式输送机机头拉力56kN，钢结构带式输送机栈桥支腿竖向力900kN、水平力180kN；回煤暗道净截面4.5mX4.8m，暗道全长106m；挡墙高度5.5m；屋盖网壳结构顶部与落煤筒部分完全脱开，如图1。
本场区抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.10g，所属的设计地震分组为第二组，设计特征周期值为0.40s；基本风压0.55KN/m2；基本雪压0.25KN/m2；标准冻结深度1.71 m。
图1根据中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司工程勘察所2013年11月提供的《山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂工业场地岩土工程详细勘察报告书》，基础持力层为层基岩，地基承载力特征值fak=260kpa。
采区煤仓及缓冲仓设计的一些探讨
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科 苑｝ ｉ ｌ 论谈
采 区煤 仓 及 缓冲仓设 计 的一些探讨
张鸣石 郭奎 超 李 长 安
（ 铁法煤业（ 团） 限责任公 司， 宁 调兵山 １２０ ） 集 有 辽 １７ ０
摘 要： 煤矿 生产在立井 、 斜井这两种开拓 方式 中， 在开采 同一 生产水平 多个煤层时或开采 同一煤层 时， 煤层与主要运输巷之 间存在 层位 的 在 差别时， 往往 通过 溜煤眼 、 中煤仓来 实现原煤生产的连续性。溜煤眼一般 只为 １个采 面服务 ， 集 或作 为一 个措施 工程 ， 其设计 因其服务期短在此不作 为重点， 主要针 对采 区煤仓（ 包括缓冲仓 ） 在设计施工方面加以探讨 。 关 键词 ： 仓 及 缓 冲仓 ； 术 改 造 ： 煤 技 支护 工 艺 及 方 法 采 区煤仓 及缓 冲仓作为 采 区生 产的一 个 环节 出现故 障， 将造成系统局部或全部 中断 ， 该 上述 问题制约 了西翼 系统生 产，所 以矿 里 重要枢纽 工程 ， 随着 开采技术水平 的提高 ． 区 链条上的生产被迫停产 。绶 冲仓及煤仓可 为上 提出对缓 冲仓下 口进行技术改造 ， 采 形式 如下 ： 生产能力不断增强 ， 其作用越来越重要。可是 ． 述问题解决提供一定空 间和时间 。经过研究论 改 造 前 仓 下 １ 形 式 ： ７ 在生产中由于煤仓设计 的不合理 ，或考虑的不 证 ， ２ 皮 带头处施 工 ３个 绶 冲仓 ， 断面如 在 其 全面 ， 或由于生产 中管理 的疏漏 ， 常有下列情况 下 图 出现 ：． ａ仓容积 小 ， 局部设 计不合 理 ， 约采 或 制 区生产 ；． 壁塌陷 ． 落 ， ｂ仓 脱 导致 无法使 用 Ｉ． ｒ 处 理堵仓 、 维修仓体 ， 以及处理仓壁挂货过多 的清 仓工作 ， 不仅影响生产， 而且危 险性高 。所 以科 学合理的设计 采区煤仓及缓 冲仓 ，在其服务期 主要设计 参数指标 ： 改 造 后 仓 下 １ 形 式 ７ ： 内充分发挥其效能， 显得 至关重要 。 ａ ． 煤仓采用锚杆 、２ Ｃ ０混凝 土砌碹 支护 ， 壁 设计采 区煤仓 （ 包括 缓 冲仓 ） 常要考 虑 厚 ４ ０ ｍ， 通 ０ ｒ 锚杆 采用 ２ ， ： ６０ ａ ２ Ｌ １０ ｍｍ等强锚杆 ， 以下几方面因素 ： 间距 ０８ ｍ．排距 １ ｍ，锚杆 埋入深 度 ０２ ． ６ ． ０ ．ｍ。 ａ 采 区生产能力 、 煤种及块度 ； 上 、 部 均 锁 口。 下 ｂ ． 煤仓所处的位置地质条件并受其影响 的 ｂ煤仓采 用双 层配筋 ， 筋保护层 厚 度为 ． 钢 ５ ｍｍ 。 ０ 主要因素 ； 具体为 ： ｃ 仓与邻 巷相互关系 ； ． 煤 ｃ． ａ． 煤仓上 口封 口蓖子采用 １ｋ 铁道焊 制 、 ２ｇ 采用 ３ ｍｍ厚钢板分二节 每节 分四片焊 ０ ｄ煤仓上 、 ． 下部运输方式及设 备型号： 栏 杆 采用 ｆ１ｍ 钢 筋 与 １ｍｍ铁 板 加 工 而 接成作过渡槽 （ ８ ｍ ０ 便于运输 、 吊及安装 ）连接板 起 ， ｅ煤仓服 务年限。 ． 成 ，下 口卸煤装置 １ ６ 槽钢 、０ １ｍｍ铁板与阻燃 采 用 １ｍｍ厚钢板 、 ４×８ ｍｍ螺栓 ，钢板光 ６ Ｍ２ ０ 现以小青矿 ｗ 区缓 冲仓及 Ⅱ段集中煤 皮 带 加 工 而 成 。 采 滑、 强度大 ， 消除下部堆货堵仓 问题 。 仓 为例 ， 就采区煤仓设计方面加以探讨。 ｄ煤 仓下 口预埋螺栓 长度 为 ５０ ｍ， ． ０ ｍ 直径 ｂ仓 嘴形式 仍采用插板式 ， ． 去除分煤器 ， 双 小青矿西二采 区采区状况 ： １ｍｍ， 工 外露 长度 ６ ｍｍ。 ８ 加 ０ 溜 煤 口改 成 单 口 ，尺寸 加 大 由原 来 ６ ０× ０ 小青矿 西二采区位于小青井 田的西北部 ， ｅ分煤器支撑架采用 ２ 钢焊接 ， ． Ｏ槽 煤仓铺 ４ ０ ｍ（ ０ ｒ 净尺寸 ） ａ 改成 ７０×ｌ０ ０ ｍ， ５ Ｏ０ ｍ 同时风 缸 采区南北长 为 ２９ Ｋ ，东西宽平均 为 ２３ Ｋ 底 采 用 １ｋ， 轨 。 ． ｉ ０ｎ ．３ ｍ， ８ ｇｍ钢 ／ 也 加 大 ， 由 原 来 １５ ｍ ×７ ０ ｍ 改 成 ２ｍ ５ｍ 采区面积为 ６７ Ｋ ；本采 区地质构造 主要以 ６ ｍ ￡仓 嘴形式采用插板式 ，双溜煤 口，尺寸 小３０ ｍ×８０ ０ｍ ０ ｍｍ， 大推进力 ， 增 以保证开启 灵 ０ ０ ｍｍ。 断层 为主， 褶皱虽 比较发育 ， 但全部是两翼 比较 ６ ０×４ ０ 活。 宽缓的小型褶 曲， 主采煤 层为 ４２ －、 ７层煤 ；－煤 ４ ｇ 仓间 留有 １ ｍ岩柱 ， ． 煤 Ｉ ． ５ 施工按 ２ 、 、 ＃３ １ ＃ ＃ ｃ 当增 加插板 与水平 面 角度 ， 小插 板 ． 适 减 层 厚度 最 大为 ２ ２ ． ｍ，最薄 以 最低 可 采 厚度 顺序依次进行 ， ５ 各煤 仓施工 时要采取安全措 施 ， 径 向压 力 ， 降低插板摩 擦力 ； 同时正常生 产时 ， ０８ ｍ计 算 ， ．０ 平均 厚度 为 １ ４ 煤 层结 构 比较 以免崩坏前一个 煤仓碹 壁。 ． ｍ； ０ 煤仓不许放空 ，用以减小放货时煤 岩对下 口直 复杂 ， 夹石 ３ ５层 ， 复合煤层 ； ～ 为 ７煤层 为本采 容积分别 为 ：７ｍ ４ ０ ５ ８ ，加上 原 接 冲击 ， ４ ０ 、９ ｍ 、４ ｍ 以保证其不变形和更长使用时间。 区主采煤 层 ， 区可采 ， 层赋存稳定 ， 全 煤 结构简 有的共计四个仓 ， 总容积达到 ：７ ８ １７ ｍ 。建成 以 ｄ过渡槽 固定 采用两根 ２ ＃工字 钢依据上 ． ０ 单 ； 厚最 大 为 ２１ｍ， 小 为 ０８ ｍ， 均 为 后还可以解决 ： 煤 ．５ 最 ．０ 平 优劣质煤分运 ； 煤矸 分运 。 下节联接 板外形 尺寸的形状成倒 ”八字形 ” 探 １ １ 煤质好 ； 区生产 能力为 １０ Ｉ ｍ， ３ 采 ５ 万吨 ， ， 年 仓上 口由矿机修厂设计制造的可移动皮带 进 巷壁内（ 深度 ５ ０ ｍ） ０ ｒ 布置 ， ａ 同时过渡槽 四周 ７煤层 开采装备一套 薄煤 层刨煤 机 ； 煤层 采 机 ， ４ 实现生产过程 中的移动转换 ， 满足不同的要 用 ｆ１ｍｍ钢筋焊 钩与煤仓原 配筋 或新加配筋 ０ 区局部可采 ， 装备一套综采设 备。 其储量及煤层 求 ；下部 由矿 自行改制的小功率回柱牵引移动 链 接，在上下两节安设完成后采用混凝土砌碹 顶底情况见下表 ： 挡货装置沿机尾加长的滑道实现煤仓生产过程 的方式将 过渡 四周浇注严实 ，保证过渡槽稳 定 表 １ 西二 采 区储 量 表 中转换 ；在试用一段时间后 ，发现存在一定 问 性 和强 度 ； ｅ． 仓 下 口联 接板 与仓 嘴 用 ２ 具体 ４个 Ｍ２ ４× ＾ Ｂ 岜麓 储 ： ｔ 题 ， 如下 ： 量 ： ｆ １ ７ ３２ １２ ３ ２ ９， ０３ ２２ １ ６ 心 ４ １９ ４ ５ ． ａ ，由于西翼 ４ ２煤层煤质差 ， — 含矸量较 大， １０ ｍ 螺 栓 连 接 。 ０ｍ 台 ＊ ４ ８ ２６ ２ ５０７ １ ， ７ ９ ５ １ ３ ． １ ２０２ ５． ８４ 靶２６ 再者 ７煤层掘进施 工未实 现煤岩分运 ，破顶底 过 渡 槽 加 工 图 表 ２ 煤 层 顶底 板 情 况 碳质泥岩 、 粉砂 岩 、 细砂 岩与煤一 同进入缓 冲仓 ／ —— ———— —————＿ ７ 腻 ｝ Ｊ ｍ ｊ嘲 Ⅲ 触 遇水胶结 ， 粘度非常大 ， 在下口段特 别是分煤 器 ＼ ＼—— —————— Ｉ ——— —————— — ／ 捌 ｌ 蕺 ＂－ ＊砂 、 艟 虹 蒜 局 ■ ｅ 、 坭 互詹 Ｉ 最 ｔ １ 曩 Ｉ Ｏ 撮 ．Ｅ 自邑 主 成 壤 阜 宦 ｚ０ ３Ｏ 之 ０ 处挂货 ， 随着使用时间推移 ， 挂货越来 越厚并捣 ｝ｔ ／ ｒ ０１ ’ 舞 ＊ ｉ 赶 孙 ｌ Ｅ 琳 ， 蛩 理 品 ＋ 蝴 砖 块 卜 １ 之 扶 － ． Ｔ 特 域 蛆 固导致进入两个仓 口空间随之变小 ，常发生堵 ［二 ＃ ｆ ■ ． 砂 、 娜 抄 铟 ． 日 ． 仓影响生产 。 ０ 币＊ ＿ ． 蛙 鞭 媸 Ｅ 自 ， ． 厚宦 ａ ５ 弛 彝 ｍ 诗 ． 理 Ｊ 上 商ｊ 礴 ・ “ ｉ 琅｝ ， ｝ 哑７ 藉朔｝ ｋ 辨 戚 ｂ煤仓上 口篦子过 滤块 径 ３０×４ ０ ． ５ ０ ｍｍ， 但 五 戛 ｆ落 害 檀 英 ｉ为 王 １ 营 五 晗 锹 Ｔ 訇 般｝ 人仓 内矸 石块 多与煤岩胶结物在仓下分煤器处 ！＿ 堡曼———————————一 — 片 — — — 根据 ｗ 采区回采工 作面接续安排 ，采 区 易蓬住堵 仓。 ｃ． 仓 下 口小 、 板薄 、 插 强度低 ， 处理 堵仓 放 服务年限安排 为 １ 。 ０年 生产运煤 系统采用皮带 损坏 ， 而且变形后打 不开 ， 更换 过 渡 槽 上 节 三 视 图及 上 下 节 联 接 螺 栓 平 面 图 化分区集中控制 ，为提高原煤生产及综合掘进 炮易发生 变形 、 ｆ 转 ２ ６页 ） 下 ４ 能力创��
第三章 采区硐室
2）工作原理 1、当给煤输送机和输出输送机 同时工作时，煤仓不动。来自 给煤输送机的煤，经漏斗直接 装在输出输送机上转载运走(图 a所示)； 2、当给煤能力大于输出能力或 输出输送机停止工作时，列车 煤仓就按图b所示方向牵引，将 输入的多余部分煤储入煤仓； 3、当输出输送机恢复运转时， 列车煤仓就停止移动，给煤输 送机的煤直接装在输出输送机 上直接转载运走； 4、若给煤输送机停止工作，而 输出输送机运行时，列车煤仓 按图c所示方向移动，从而把所 储存的煤卸到输出输送机上。
4）特点 优点：维护量小，操作方便和易于实现自动化，节省人力。
缺点：所需要的巷道断面较大，巷道维护困难，基本建设投资较高。
2.底部移动式水平煤仓
煤仓顶部有给煤输送机，底部装有 两套并列的刮板输送机，由两台低速大 扭矩液压马达经变速箱驱动，通过调节 其高压供液泵流使刮板链速从0.051m/s的范围内无极调节。溜槽长1.52m，两侧面装设的高挡板一般形成 2m*2m的断面，容量一般为50-300t， 底部和侧帮挡板及卸载料斗均用耐磨抗 腐蚀的材料制成。
曲面斗仓有两个特点：
一、下口仓壁是变化的，从上缘升始，越往 下角度越大(如图所示)，当煤块由A1截面流 动到A2截面时，虽然截面积减小，煤粒压 紧，但仓壁倾角变大，使煤粒与仓壁问的摩 擦力变小，垂直分力变大，流速加快，呈现 均匀整体流动状态。
二、下口漏斗壁面的变化呈指数曲线的轨迹； 假设其截面收缩率等值，从而可实现均匀的 连续流，实现煤的整体流动。很多矿井采用 双曲线斗仓后，对防止堵仓较为有效。为了 经久耐用，在收口处可采用铁屑混凝土浇灌 或铺设密集旧钢轨。
1．煤仓的形式及参数
井巷式煤仓按煤仓的中轴与水平面的夹角可分为垂直煤仓、倾斜煤仓两种。 垂直煤仓一般为圆形断面。圆形断面利用率高，不易形成死角，便于维护，施工 方便，施工速度快。倾斜煤仓虽然可适当增加煤仓的长度和容积，便于与上口、 下口巷道联结，而且仓口结构简单，附加工程量少，并可减少煤炭的破碎度，但 是施工不方便。目前现场多采用垂直煤仓。垂直煤仓又分为：自由降落式、中心 螺旋溜槽式和周边螺旋溜槽式。我国多采用自由降落式。
储煤筒仓施工关键技术研究及结构分析
施工人员要选择好预应力筋位置，这也是储煤筒仓施 工中比较难的一项工程。为 此 ，需要经过多次的勘测和实 验模拟演练，设计出最终的施工方案。施工人员需要在筒 仓壁上确定四个预应力筋张拉锚固点，依次完成预应力筋 的安装工作。在无粘结预应力筋铺设前需要完成固定点的 施 工 ，预应力筋与钢筋之间的连接使用焊接连接方法，在 预应力筋穿束完毕后进行固定绑扎。但是需要注意的是， 在绑扎预应力筋时不可损坏的表皮，因此用于绑扎的钢筋 不可固定太紧。在无粘结预应力筋张拉过程中，需要确定 好张拉节点，施工人员要根据施工现场的实际情况，选择 最合适的方法制作张拉端节点。通过计算确定预应力筋张 拉 力 ，在实际张拉前，对相关设施设备进行质量和性能检 查。在预应力筋张拉过程中要避免出现扭绞现象，这就需 要对预应力筋的张拉角度进行控制。
参考文献
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彭 麟 朝 ，王欢.大型储煤筒仓的结构改进及清仓破拱设备的参
数计算 D].矿山机械,2020,48(06):20-23.
[2]
韩 耀 宙 .煤矿原煤筒仓滑模施工的技术优势与要点[J1.江西建
火力发电厂钢煤斗结构有限元计算实例分析
火力发电厂钢煤斗结构有限元计算实例分析摘要：为了满足某火力发电厂土建结构设计的需要，应用通用有限元分析系统ANSYS对钢煤斗进行了结构分析，通过模型修改和反复试算确定了煤斗合理的结构设计方案，为钢煤斗施工详图设计提供了依据。
关键词：有限元法；钢煤斗；空间结构分析在火力发电厂中，钢煤斗属于筒仓类特种钢结构。
它们一般常做成圆形或方形或上方下圆的结构体型，其应力和变形分布均匀对称，受力性能比较好。
但有时由于受工艺条件的限制，钢煤斗在几何外形上常常存在突变，这些突变部位在外荷载作用下会出现应力集中现象。
此外，煤斗壁局部在外荷载作用下可能会出现较大的挠曲变形。
钢煤斗是一种受力复杂的空间结构，为了达到安全、经济、合理、耐用等的设计目标，寻求钢煤斗可靠而正确的设计方法一直是设计人员十分关心的问题。
作为产品和工程设计验证手段的有限元分析方法擅长于解决复杂空间结构的分析问题，因此利用它对钢煤斗进行有限元空间分析是钢煤斗设计的有效途径之一。
通过有限元分析，可以得到钢煤斗各个部位的应力和变形值，找到应力集中和应力变形较大的部位。
从而对结构进行有针对性的调整，通过模型修改和反复试算，最终找出最佳结构方案，为施工详图设计提供依据。
1．钢煤斗结构型式本工程煤斗的上部为圆柱形仓筒，高5m，直径为10m，中部为支撑整个煤斗的圆柱形裙筒，通过它将煤斗的所有荷载传递给煤斗支撑框架大梁，裙筒高度1.5m，直径也为10m；下部为两个漏斗，每个漏斗的表面由两部分组成，外侧为斜椭圆锥面，内侧为平面。
斜椭圆锥面上底直径为10m，下底（落煤口）直径为1m，上、下底圆的圆心水平偏移距离为2.7m，斜椭圆锥台的高度为9.97m，内侧平面为曲边三角形，曲边为平面与斜椭圆锥面的交线（双曲线），两个漏斗左右对称，两截平面交于上底圆正垂直径处。
斜椭圆锥形漏斗与上部圆柱形仓筒及支撑裙筒三者相交于斜椭圆锥上底圆。
2．有限元模型的建立2.2 几何模型的建立2.1.1 几何模型的建立的方法钢煤斗的设计包括两类构件：煤斗壁和加劲肋，我们采用混合维建模法建立钢煤斗的有限元分析模型。
6 煤仓
hn
矿山特种结构设计
6.4 地上煤仓结构设计
一、一般规定 抗震验算
① 仓壁与仓底整体连接时，仓壁、仓底可不进行抗震验算 ； ② 仓当采用仓下柱支承的支承结构时，可将结构简化为按单 质点体系计算地震作用； ③ 仓下为筒壁支承的地上煤仓，仓上建筑地震作用增大系数 可取4.0；
④ 柱支承地上煤仓仓上建筑地震作用增大系数，可根据仓上 建筑计算层结构刚度与仓上建筑计算层质量比的具体条件确 定。
① 在按承载能力极限状态设计阶段，其各类荷载及构件 材料强度等级应采用设计值。 ② 仓顶、仓壁、仓底筒壁等均为薄壁构件，应对构件水 平、竖向及控制截面位置进行强度验算。 ③ 仓体其他非薄壁构件按普通钢筋混凝土构件进行承载 力极限状态设计。 ④ 薄壁构件可按小挠度理论计算。
中国矿业大学出版社
hn
矿山特种结构设计
煤炭生产企业提供生产原料和产品的短期贮存空间或作为 煤体的长期存料仓库
分类
按平面形式：圆形、矩形、多边形 按位置： 地上煤仓、地下煤仓
按材料： 钢筋混凝土、钢结构、砌体结构
中国矿业大学出版社
hn
矿山特种结构设计
6.1 煤仓的类别及其组成
深仓
hn /Dn>1.5 hn /Dn<1.5
浅仓
中国矿业大学出版社
深仓仓壁厚度的初选原则与浅仓相同。
中国矿业大学出版社
hn
矿山特种结构设计
6.3 煤仓荷载效应和贮料压力
一、荷载效应
作用于地上煤仓结构的荷载可分为以下三类 ① 永久荷载。结构构件自重、固定设备施加于仓体上的作用力 、构件预应力、土压力、填料荷载及环境温度作用等。
② 可变荷载。贮料荷载、楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、 雪荷载、积灰荷载、移动设备荷载、固定设备中的活荷载及设 备安装荷载、地上煤仓外部地面的堆料荷载及管道输送产生的 正、负压力等。 ③ 地震作用。根据《建筑抗震设计规范》计算的地震荷载。
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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
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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。