我国第一座井下螺旋溜槽煤仓

　　外螺旋溜槽技术起源于20世纪50年代的德国，70年代广泛应用于德国及英国的井下直立煤仓。80年代初，美国亚拉巴马州的J.瓦尔德资源公司所属四号矿井自德国引进技术，建设了北美第一座螺旋溜槽煤仓。80年代末期我国引入该项技术，首先应用于潞安矿务局常村矿井下中央煤仓，其后在晋城矿务局井下中央煤仓得到推广。

　　常村煤矿井下螺旋煤仓是矿井的主煤仓，布置在主井井筒正北方，距主井中心23m。煤仓直径6m，垂深23.62m，仓容量570m3，由中煤第一建设公司第十工程处施工，于1990年12月开工，1991年3月竣工。中煤第一建设公司第十工程处在工程施工过程中创造了独特的螺旋迈步式下放新工艺，即在施工前专门加工制造带螺旋的单缝式液压脱模整体金属模板，施工用双层吊盘，利用锚固圈及风动（或手动）葫芦悬吊托盘和整体金属模板，实现迈步式旋转下放，自上而下地完成仓壁和螺旋溜槽的掘砌施工。该施工工法曾获山西省煤炭厅、建设单位的好评及德国专家赞誉，并获得本公司科技进步奖；1998年，被评为公司级工法；2000年，被评为煤炭行业工法。

　　螺旋煤仓的工作原理是让煤流在螺旋溜槽中沿一定的圆柱螺旋线按要求的速率流动，其作用就是使煤流以尽可能小的速率进入煤仓，使煤块尽可能少地相互碰撞，从而减少块煤的破损率和煤仓的压实程度。相对传统的煤仓它可提高块煤率和防堵仓作用，尤其是防块煤破碎作用。

　　螺旋煤仓与普通立式煤仓不同之处就在于它带有一个螺旋状的溜槽。按螺旋溜槽的布置形式分内螺旋和外螺旋两种。

　　内螺旋煤仓是在煤仓中心竖一立柱，螺旋溜槽固定在这根柱子上。内螺旋煤仓由于结构强度低，溜槽承受仓压大，在国内很少使用。山东兖矿集团兴隆庄煤矿选煤厂伞13m、高14.7m块煤仓内钢制螺旋溜槽的稳定使用是当前内螺旋溜槽在大型煤仓中应用的成功案例。

　　外螺旋煤仓是让煤流在煤仓壁上沿一定的圆柱螺旋线（以螺旋溜槽限定而成）按要求的速率流动的煤仓。外螺旋溜槽通常是在煤仓施工过程中由钢筋混凝土浇注而成，或是采用嵌入式固定，螺旋溜槽安装与煤仓施工同步完成。煤炭部邯郸设计研究院在1996～1997年，经过２年的科研攻关，研制出了尤其适用于已有煤仓（立仓）改造的“组装壁挂式”外螺旋溜槽，1998年在晋城矿务局成庄煤矿洗煤厂块装车仓的１个仓中成功使用，解决了直立筒仓使用螺旋溜槽技术改造的难题。

　　为了能控制煤流速度，外螺旋煤仓螺旋溜槽一般分为三部分：导入段、加速段、匀速段。导入段在运煤设备和非标准螺旋段之间起着过渡和缓冲作用，它将胶带来煤归拢并使之以一定的流量平稳运行到加速螺旋段。煤仓与胶带输送机位置关系的不同决定了螺旋溜槽导入段方式、倾角的不同。加速螺旋段在外螺旋煤仓中起至关重要的作用，该段通过截面和角度的变化控制煤流的速率，使之以设计的速率平稳地进入到匀速段。在匀速螺旋段，煤流在自身重力、与溜槽面板之间的摩擦力、向心力及其相互作用力等的共同作用下达到平衡，即在运行速率上无加速度，横向无摆动，以恒定的速率平稳运行，该段的长度可根据煤仓高度而定。

　　外螺旋煤仓溜槽的常用固定方式可分为壁挂式和嵌入式两种。壁挂式固定是预先把螺旋溜槽按设计加工好，然后再用一定数量的特制锚杆固定在已有煤仓壁上。其特点是安装方便、用时短、工作量小。嵌入式固定是在煤仓壁上按设计的圆柱螺旋曲线掘挖出螺旋溜槽外缘的轨迹槽，然后再安装上螺旋溜槽槽体。其特点是固定好，但安装用时长、工作量大。对于已有煤仓，一般采用壁挂式固定方式，这样不影响生产，不破坏煤仓的支护。对于新建煤仓一般采用嵌入式固定，螺旋溜槽安装与煤仓一起施工，可使螺旋溜槽体与煤仓支护成为一体，较壁挂式安装牢固。

　　外螺旋煤仓溜槽要通过大量的煤流，入料处有时还要承受部分矸石、煤块及未除去的铁器的撞击，所以入料处必须用既耐磨又抗冲击的材料。正常段溜槽煤流是稳定的，并且冲击小，对材料的抗冲击要求可降低。螺旋溜槽不可能进行整体的加工、安装。可根据矿井条件分成适当的小节分别加工，便于运输和安装。无论用何种材料，壁挂式溜槽分为支撑体和槽体。根据煤矿实际使用环境和螺旋溜槽底板必须有适当内倾角、螺旋角的要求，支撑体采用箱式钢结构的效果较好。嵌入式外螺旋煤仓溜槽可以不用支撑体，直接把螺旋溜槽槽体固定在煤仓壁上已挖好的螺旋轨迹线槽内，固定方法依槽体材料不同而不同。嵌入式螺旋溜槽槽体有时也可以分体安装。对于铸石和高分子耐磨材料外螺旋溜槽槽体可分块加工成型，分块安装，这样施工更方便。

　　采用外螺旋煤仓，是目前在煤仓这一环节防破碎时比较好的技术措施。经过多年不断探索，该技术已经成熟，并在晋城无烟煤矿业集团有限公司、神火煤电股份有限公司、永城煤电（股份）有限公司、邯郸矿业集团、峰峰集团公司等企业的几十个井上下煤仓上使用。经过外螺旋煤仓使用前后的对比，神火集团葛店煤矿原煤块煤率由原来15%-16%提高到目前的20%-21%；新庄煤矿原煤块煤率提高2个百分点；晋煤公司成庄矿洗煤厂中块煤仓加装外螺旋溜槽后块煤破碎率降低了15％。若按块末煤差价150元/吨计，外螺旋煤仓技术将带来可观的经济效益。另外，外螺旋煤仓还有一次性投入、维修少的优点，因此这使得该技术备受煤矿的青睐，并得以迅速推广。

　　螺旋输送防破碎技术在我国煤炭行业的广泛应用，推动了该项技术的发展。各企业根据自身特点，设计出了与本企业相适应的螺旋输送防破碎装置。煤炭科学研究总院、邯郸设计院、郑煤设计院等设计院以及煤炭主体高校的参与，也有力推动了该项技术在我国的应用和发展。螺旋输送防破碎技术通过降低物料之间的碰撞速度而减少了块煤之间的冲击破碎，具有无功耗、维修量小、使用寿命长等显著优点，但该项技术也存在着设计过程复杂，结构参数难以一次确定、施工困难等诸多问题，因此，如何最大限度地降低块煤碰撞速度，实现设计便捷化、安装快速化、防破碎高效化，拓宽该项技术的应用范围，充分发挥其优越性是该项技术今后重点研究和发展的方向。