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煤仓清堵中空气炮的应用


空气炮可以利用压缩空气突然释放产生的气流,对物料形成的冲击与振动,使物料疏松下落是目前世界上公认的经济、理想、环保、先进、安全的破拱助流设备。
煤仓堵塞的原因分析
要想搞清楚煤仓堵塞的原因,就必须先了解煤在仓中的流动原理。煤在仓内的流动是由它自身的重力引起的,其运动状态主要有两种:
整个仓内的物料同时从各自的位置流向卸料口,称整体流(图1(a)),这是仓内物料流动理想的状态。
近年来,在煤仓的设计上使用了双曲线形漏斗或和漏斗斜面上、下段不同角度(上段角度小于下段角度)的设计。这些漏斗煤仓都是根据等截面积收缩率或近似等截面积收缩率设计的,煤在仓内的流动是下面快,越向上面越慢,呈现整体流状态。这种设计在一定程度上缓解了煤仓堵塞现象的发生。但影响煤仓堵塞根本的原因还是物料本身的特性与煤仓几何形状对物料流动的适应性。
随着井下综合开采的普及和煤的洗选加工,使仓贮煤的外在水分普遍在8%,甚至更高。煤的粘结性强、流动性差,当它在重力作用下,呈漏斗状从仓口排出时,料流的形状是与卸料口尺寸大致相当的柱状体。在这个柱状体内,物料受重力作用而产生的剪切力S必须大于使物料固化的物料内摩擦力F才能流动。而剪切力与物料对仓壁的摩擦、物料内摩擦以及料仓漏斗锥角有关。当这些因素确定后,剪切力的分布取决于物料的深度。图2是料仓内剪切力S,摩擦F,侧压力P的分布图,在A点有S=F,此处即结拱的临界点。
因此,在此处放置空气炮,当空气炮的冲击力大于A点的静摩擦力F,即冲击应力大于物料的结拱强度就能有效地助流、破拱、预防和清除堵塞。
经过多年的应用和实践,空气炮在破除煤仓起拱、堵塞、粘仓方面具有很大优势。同时,随着空气炮在设计、制造等方面更加成熟和完善,空气炮在煤矿中会得到更广泛的应用。
管状流,在煤仓中心部位有相当于卸料口大小的物料呈柱状向卸料口运动,其他区域是处于停滞状态。这种状态使煤仓有效容积相对减少,同时增加煤仓卸料时物料的粘结、起拱,形成煤仓堵塞。直立煤仓的底部漏斗结构,一般是向斗口收缩的正方锥形或圆锥形,横截面由上而下逐渐缩小,截面收缩率从上至下很快地增大,当煤仓漏斗闸门打开流动开始时,贮存在仓内的煤粒由于自重的作用,克服阻力向下流动。
在煤流下降流动过程中,每下降一个微小的高度,煤颗粒均要重新排列,煤颗粒的原有层面呈不均匀下降,以适应截面收缩的变化。由于截面收缩率的增大,煤愈接近斗口,挤压错动愈大,加之煤的粘结作用(在一定范围内,煤的粘结力与煤的含水率成正比),煤流的内外摩擦力也急剧增大,当各种阻力的影响使煤颗粒原有层面破坏到一定程度时,便导致产生管状流;当仓内各种阻力增大到超过煤粒自重作用的垂直净压力时,煤流中断,形成拱形堵塞,流动完全停滞。结拱的位置一般在煤仓下口上方约2m的地方。
 
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