矿井水仓设计(煤矿井下煤仓设计) 矿仓底部的结构设计
一、矿石性质与矿仓排矿口 正确的矿仓设计在一定的工艺条件下，首先在物料特性、矿仓几何参数上进行研究与计算，然后根据不同的方案，结合工程特点，经技术经济比较最终确定。 工艺条件：一般指物料粒度、含水量、料仓的功能、位置、卸料速度、允许的配置高差、有无偏析或混合要求等。 物料特性：指松散物料的流动性、可输送性、密度、磨损性、腐蚀性等。流动特性参数用无侧限压强来表示，它是物料压实应力的函数。 矿仓几何参数：主要根据物料的特性参数来确定。但对于稳定料流的斗仓排吕最小尺寸、成拱条件、仓壁的压力等条件，应进行计算，根据计算结果，结合具体情况确定各有关参数。 （一）松散物料的流动性质： 1、流动函数：表示物料流动性质的具体参数，与物料的压实应力及无侧限屈服强度有关，其关系式： FF＝σ1/fc 式中 FF－流动函动； σ1－物料压实应力，Pa； fc－无侧限屈服强度；Pa。 σ1和fc测定方法如图1所示，先将试料充填在一个理想的（设想其筒壁无摩擦作用）筒体内。在一定压力σ1作用下，经一定时间使物料压实。然后再除掉筒体，在无任何侧向限制条件下施加荷载，试样开始产生破坏时的应力，称之为无侧限掘服强度fc。
图1 压实应力与无侧限应力测定方法标意图。 詹尼克（Jenike）提出以物料流动函数FF描述物料的充动性，见表1。 表1 物料流动特性与流动函数关系流量函数值| 材料类别 | 1非常粘合和固定的材料，粘合材料，容易流动的材料，自由流动的材料 |
2、物料的内摩擦角σ′和有效内摩察角σ可通过剪切试验仪测得。屈服曲线与摩尔圆切点的连接和σn轴的夹解σ′为内摩察角。与各摩尔圆相切的切线和σn轴的夹角为有效内摩擦角，说见图2。 ![]()
图2材料内摩擦角和有效摩擦角的求解图1-有效屈服轨迹；2-每个挖掘轨道也与摩尔圈的交叉点相连。3.用剪切仪测定了筒仓壁的摩擦系数和摩擦角。角度和摩擦系数计算如下:& micro= =tgφ'其中& micro——物料与仓壁的摩擦系数；φ′——物料与仓壁的摩擦角，()；物料仓壁摩擦角φ′与仓壁半角θh(与垂直线的夹角)和物料有效内摩擦角δ(与物料压紧力有关)之间的关系可以通过实验得到。详情见图3。 图3 含水10%的铁矿石在斗仓中整体流动的临界角 4、流动因素：系指矿仓中物料流动性的参数。按詹尼克定义，流动因素为物料压实应力与阻塞应力的比值，其关系式为： ff＝σ1/σY 式中 ff－物料的流动因素； σ1－物料的压实应力，Pa； σY－物料的阻塞应力，Pa。 ff－值越小，物料的流动性越好。当料仓形状一定时，ff值为一个常数。平底仓与结管仓的临界流动因素曲线见图4。物料在斗仓中成拱时的临界流动因素曲线图见图5。图4 结拱、结管的临界流动因素ff曲线图（根据Johanson和Colijn） a－结拱的平底仓；b－结管的筒仓和仓斗图5 斗仓临界流动因素ff曲线图（1.根据Johanson和Colijn；2.仓斗半角是斗仓底侧壁与垂直线的夹角） a－仓斗半角θh＝10°；b－θh＝20°；cθh＝30°； 5、无侧限临界屈报强度fcc：该参数为计算斗仓最小排口宽度、防止物料结拱和结管的主要依据。救解方法是把流动因素曲线绘制在流动函数FF曲线中，图中两个曲线的交点即为fcc值。约翰逊对含水10%的铁矿石进行测定及计算得出的流动性质，见图6。图6 含水10%的铁矿石流动性质图 （二）矿仓卸料口的计算： 1、防止结拱的卸料口最小尺寸计算公式： Ba≥fcc/γg≥10dp 式中 Ba－卸料口宽度（卸料口长度大于2.5Ba），m； dp－物料平均粒径，m； fcc－无侧限临界屈报强度，Pa； γ－物料松散密度，kg/m3； g－重力加速度，m/s2。 如Ba表示直径时，其计算公式： Ba＝2fcc/γg 2、防止结管的卸料口尺寸计算公式： Dp≥（4fcc/γg）K 式中 Dp－卸料口直径（或对角线长），m； K－结管因素（见图7）。图7 结管因素曲线图 3、漏斗流量计算公式：在防止料仓堵塞的条件下，物料粒度大于250µm时仓斗的自同流量： 对于槽形仓斗 Qv＝BL（Bg/2tgQch）1/2(1－ff/ff·a)1/2 对于锥形仓斗 Qv＝(πD2/4)（Dg/4tgQch）1/2(1－ff/ff·a)1/2 式中 QV－物料流量，m3/min； B－卸料口宽度，m； L－卸料口长度，m； D－卸料口直径，m； ff－临界流动因素（对于结拱）； Qch－流动通道半角，（°）； g－重力加速度； ff·a－实际流动因素（对于确定的卸料口）； ff·a＝σ1/fcc＝σ1/σg σ1＝γBgff （三）松散物料的流动类型 料仓中的松散物料的流动方式随料仓结构及形状不同而各异。一般分为三种流动类型，参见图8。 图8 散状物料流动类型示意图 A－整体流动；B－漏斗形流动；C－扩张式流动 三种流动类型主要差别在于物料在仓中移动方式和范围的不同。因此，其应用条件与物料本身性质关系极大，设计中应结合有关计算数据选定在技术、经济上比较合理的流动类型，从而最终确定矿仓的几何形状。 整体流动是指矿仓中的松散物料，在其通过料仓排口卸料过程中，整个仓内的物料无任何死角滞流区域，仓中物料流动通畅，料流均匀，卸出料的密度与料仓高度无关。由于整体流动是靠光滑而又陡的仓壁形成的，故要求斗仓高度较大。 整体流动型料仓常用于松散的粉料及偏析要求低的物料。选矿厂的粉矿及精矿仓多用此类型，由于高差较大，不宜用于大型料仓设计。有关形状及结构见图9。 图9 典型的整体流动型料仓示意图 A－锥形料仓；B－过渡型料仓；C－楔刀形料仓 漏斗形流动属一种非整体流动现象。由于漏斗坡度和光滑度较小，物料在流动中形成较大的滞流区和一个垂直的料流通道，料仓容积因之大为减少。这种现象的产生，对粘性物料特别不利，常因此而使物料起拱，造成料流中断。另外，在贮存粉料时，尚易产生物料奔泻现象。 漏斗形流动料仓仅适于粗粒、流动性好的物料。扩张式流动是介于漏斗形流动和整体流动之间的流动，料仓下部为整体流动，上部为漏斗形流动，因此它兼备二者的优点，选矿厂的粉矿仓、中间矿仓常采用之。 二、矿仓的助流装置 采用助流装置可防止料流在矿仓中堵塞排料口，一般采用以下两种装置： （一）气动助流装置：用平均压力为6×1.01×105Pa的气流，在易起拱处喷射矿石，破坏成拱的可能性，提高矿石流动性。 （二）振动助流器：采用电力或压缩空气驱动，其频率为700～6000Hz/min，振幅可达1.2cm或更大。采用振动器时，仓壁是个具有一定质量和自然变曲频率的振荡系统，仓壁上任何一点均以不同振幅振动，因此，仓壁必须能经得起振动。只有在卸料口敞开时，才允许开动振动器，否则会将矿石振实，反而难以卸矿。振动器一般固定在仓顶到仓底的三分之一或四分之一处，如矿仓中有死区，应越过所涉及的范围。参见图10。 图10 振动助流器安装位置示意图 振动器中的电磙振动器，具有结构简单、无易损回转部件，寿命较长等优点；主要缺点是噪声较大，应采取消声设施。对含粉料多的物料而言，振动效果不如机械式回转振动器。 低频大振幅振动器对易起拱的粘性物料比较有效，使用频率在1800Hz/min以下。中高频（1800～3600Hz/min）小振幅振动器，对细的粉料比较有效，它可使仓内物料沿仓壁形成整体流动，在物料流动中起导流作用。超高频（3600Hz/min以上）小振幅振动器，用于清理料仓时，效果较好；对大型料仓而言，该振动器优于撞击式振动器，因为它运转平稳，料仓基础不易产生疲劳破坏。 振动器应实行联销控制。当停止卸料时，振动器应随之停止工作。在开动后60秒左右，物料尚不能流动，也应停机，因为再续振动反而起相反作用。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
