煤仓下口给煤机液压破拱装置的应用

王少华

（山西潞安化工集团司马煤业有限公司， 山西 长治 047500）

1 给煤机概述

给煤机是煤矿主运输系统中必不可少的设备，它具有安装简单、应用区域广等优点，矿井内多处煤仓储煤后通过给煤机搭接，实现矿井原煤生产不间断运输的效果。但在实际煤矿生产过程中，由于原煤本身特性，其大小、黏连度、含水量等数值的不同，在给煤机运输过程中，经常出现因受力力度大、受料不均等原因，造成下煤仓下口给煤机起拱棚堵事故发生，不仅降低了原煤运输效率，而且很容易发生重大人身事故。

常见的煤仓黏堵形式有两种，一种是湿煤粉首先在仓壁上粘结，一层一层叠加在一起，最后是仓内形成类似鼠洞形状，再装煤时就会造成堵仓。另一种是由于湿煤粉块之间的内摩擦阻力大，加之它与仓壁的外摩擦阻力也大，当煤仓充满煤后，其下部锥形段的出煤口处形成类似于卡住和锈死的起拱形状（俗称棚堵）。开闸放煤时只能放下极少的一部分，上部煤炭则因起拱而堵仓。煤仓堵塞问题一旦出现需要采取措施进行疏通,即被动疏通。本文以某矿1 号煤仓下口安装的给煤机为研究对象，提出了一套给煤机液压破拱装置，并在实际中进行应用[1-4]。

2 煤仓下口堵塞常见处理方法

1）放水处理法。当煤仓堵塞严重,下口又有足够坚固的结构时,可以从煤仓上口放大量的水，使水逐渐渗入到物料颗粒之间的空隙中。当水在煤仓中达到饱和时，由于仓内阻力的降低而使结拱堵塞部分在自重的作用下滑动坠落。但放水处理法处理时间比较长，现场污染严重，而且也不够安全。

2）钻机钻通法。在贮仓上口用钻机将堵塞部分钻通。但当煤仓深度很长时，难以确定堵塞的位置，对于长度较大的煤仓，需要的钻头将会相当长，而且作业安全性差。

3）设置高压水射流系统。用高压水自下而上进行冲刷，或在斗仓部分预先安装带径向喷嘴的环形高压水管，供堵塞时使用。这种方式也是仅适用于堵塞发生位置相对固定的情形，柔性差。

4）采用空气炮进行疏通。将一个或多个空气炮安装在斗仓或仓体容易起拱的内壁上，当仓内堵塞时，可随时向起拱处发射高压气体。这种方法目前在国内外得到广泛应用，但其局限性是受煤仓结构上的限制，有些煤仓结构不适合安装空气炮，而且安装位置固定，柔性同样很差。

5）少量炸药崩震。不少煤矿企业在煤仓出现堵塞时，使用少量炸药伸到仓内靠近堵塞位置靠炸药的崩震作用实现疏通。此法极不安全，很容易出现事故。

3 液压破拱装置设计

为了解决传统破拱时难度大、安全系数低、劳动作业强度高等技术难题，决定对某矿1 号煤仓下口安装了一套给煤机液压破拱装置，利用侧下位液压推杆伸入煤仓底部进行破拱，实现人员远方操作，直接破碎起拱的煤块结构以疏通煤仓，可达到预想的效果。

3.1 装置结构组成

1）给煤机液压破拱装置主要由振动电机、破拱油缸、回转系统、前挡板油缸、前挡门系统、回转油缸、二次挡门系统等部分组成如图1 所示。

图1 给煤机液压破拱装置结构组成

2）为使液压推杆伸入煤仓底部进行破拱，需在煤仓下口给煤机后方一侧割开（气割）一个200 mm×200 mm 的入口，液压缸一端与给料口衬板用螺栓紧固。破拱液压缸安装在给煤机后侧，液压缸与给料口垂直面夹角为30°，缸体支座与给煤机平台可靠连接。振动式给煤机本身具有调节给料斗倾角的液压系统，在原有液压站再安装一套具有双向换向阀的液压回路，可提供破拱液压缸的动力。

3.2 液压破拱装置工作原理

煤仓起拱棚堵需进行破拱时，必须首先观察起拱情况，通过振动给煤无效后，确定使用液压破拱装置。此时首先启动油泵，然后将相应位置的换向阀换向推杆向上推移，破拱液压缸推杆伸出，进入料仓底部进行破拱，破拱后将换向阀换向推杆下拉，液压缸推杆缩回，破拱结束，推杆缩回到原始位置后，将换向阀推杆拨回到中间位置，关闭油泵电机。如一次无法实现破拱，可反复多次进行上述操作，直至破拱。

3.3 装置结构优点

1）液压破拱装置利用液压系统进行破拱，装置破拱时动力强，操作简单，自动化水平高，设备操作较为简单、快捷，且无安全隐患，破拱作业可靠性强，适合多种类型起拱堵仓的疏通。

2）与传统人工破拱相比，使用该装置后只需1 人操作即可，降低了人工破拱劳动作业强度，避免了人员进入煤仓下口溜槽进行疏通的安全隐患，确保了作业人员安全。

3）与传统爆破施工相比，杜绝了破拱作业中存在的火花、爆破等危险源，保障了矿井安全。

4）该装置在实际应用时还存在一些缺点，需进一步优化改进，主要表现在以下几方面：该装置主要利用液压系统进行工作，由于煤仓下口粉尘浓度大，很容易造成液压系统因粉尘导致失效现象，需定期对装置进行清理；破拱油缸是装置中的重要配件，长期破拱作业很容易造成油缸缸体磨损，甚至破缸现象。

4 实际应用效果分析

1）该液压破拱装置设计方案通过后，于2021 年2 月在某矿1 号煤仓下口进行了改造安装，通过调试投入使用。该装置结构简单而实用，易于作业人员操作，一人监视、一人操作即可完成作业，避免了人员进入煤仓下口疏通煤仓的情况。

2）截止2021 年8 月某矿1 号煤仓共计发生7 起起拱棚堵事故，通过现场观察发现，采用液压破拱装置进行破拱时单起破拱时间为0.4 h，与人工破拱相比，缩短了1.4 h，破拱作业非常快捷，在较短的时间内排除了生产安全隐患，大大提高了矿井主运输的效率，并给作业人员带来极大方便[5-8]。

5 结语

某矿针对1 号煤仓在放煤过程中频繁出现起拱堵塞现象，导致人工疏通难度大、危险系数高，对此决定采用液压破拱装置对井下煤仓起拱疏通，通过实际应用效果来看，该装置拱疏通作业针对性较强，且实用可靠，并最大限度地确保了作业人员安全，是理想的破拱设备。装置结构简单，易于改造，改造成本低，使用后能大大减少煤仓棚堵事故的处理时间，使井下主运输更加高效运转，从而提高矿井生产效率，创造经济价值可观。不论从设备实用性能出发还是从安全性出发都有较大的推广价值。