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煤倉清堵中空氣炮的應用


空氣炮可以利用壓縮空氣突然釋放産生的氣流,對物料形成的沖擊與振動,使物料疏松下落是目前世界上公認的經濟、理想、環保、先進、安全的破拱助流設備。
煤倉堵塞的原因分析
要想搞清楚煤倉堵塞的原因,就必須先了解煤在倉中的流動原理。煤在倉內的流動是由它自身的重力引起的,其運動狀態主要有兩種:
整個倉內的物料同時從各自的位置流向卸料口,稱整體流(圖1(a)),這是倉內物料流動理想的狀態。
近年來,在煤倉的設計上使用了雙曲線形漏鬥或和漏鬥斜面上、下段不同角度(上段角度小于下段角度)的設計。這些漏鬥煤倉都是根據等截面積收縮率或近似等截面積收縮率設計的,煤在倉內的流動是下面快,越向上面越慢,呈現整體流狀態。這種設計在一定程度上緩解了煤倉堵塞現象的發生。但影響煤倉堵塞根本的原因還是物料本身的特性與煤倉幾何形狀對物料流動的適應性。
隨著井下綜合開采的普及和煤的洗選加工,使倉貯煤的外在水分普遍在8%,甚至更高。煤的粘結性強、流動性差,當它在重力作用下,呈漏鬥狀從倉口排出時,料流的形狀是與卸料口尺寸大致相當的柱狀體。在這個柱狀體內,物料受重力作用而産生的剪切力S必須大于使物料固化的物料內摩擦力F才能流動。而剪切力與物料對倉壁的摩擦、物料內摩擦以及料倉漏鬥錐角有關。當這些因素確定後,剪切力的分布取決于物料的深度。圖2是料倉內剪切力S,摩擦F,側壓力P的分布圖,在A點有S=F,此處即結拱的臨界點。
因此,在此處放置空氣炮,當空氣炮的沖擊力大于A點的靜摩擦力F,即沖擊應力大于物料的結拱強度就能有效地助流、破拱、預防和清除堵塞。
經過多年的應用和實踐,空氣炮在破除煤倉起拱、堵塞、粘倉方面具有很大優勢。同時,隨著空氣炮在設計、制造等方面更加成熟和完善,空氣炮在煤礦中會得到更廣泛的應用。
管狀流,在煤倉中心部位有相當于卸料口大小的物料呈柱狀向卸料口運動,其他區域是處于停滯狀態。這種狀態使煤倉有效容積相對減少,同時增加煤倉卸料時物料的粘結、起拱,形成煤倉堵塞。直立煤倉的底部漏鬥結構,一般是向鬥口收縮的正方錐形或圓錐形,橫截面由上而下逐漸縮小,截面收縮率從上至下很快地增大,當煤倉漏鬥閘門打開流動開始時,貯存在倉內的煤粒由于自重的作用,克服阻力向下流動。
在煤流下降流動過程中,每下降一個微小的高度,煤顆粒均要重新排列,煤顆粒的原有層面呈不均勻下降,以適應截面收縮的變化。由于截面收縮率的增大,煤愈接近鬥口,擠壓錯動愈大,加之煤的粘結作用(在一定範圍內,煤的粘結力與煤的含水率成正比),煤流的內外摩擦力也急劇增大,當各種阻力的影響使煤顆粒原有層面破壞到一定程度時,便導致産生管狀流;當倉內各種阻力增大到超過煤粒自重作用的垂直淨壓力時,煤流中斷,形成拱形堵塞,流動完全停滯。結拱的位置一般在煤倉下口上方約2m的地方。
 
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