煤仓上口安全防护装置的研究应用
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摘要：针对煤矿井下煤仓上口存在的安全问题，设计制作了煤仓上口安全防护装置，并对安全防护装置的结构原理进行了详细介绍。经使用证明其达到了设计目标，它可以有效防止人员误入煤仓，防止大物件进入煤仓，减少了水煤溃泄和煤仓堵塞事故，具有一定的推广应用价值。
0 引言
煤矿井下煤仓处于井下运煤系统的中间环节，它的上口一般安装一部或多部胶带输送机，下口安装给煤机。在煤仓进煤、储煤和放煤的过程中，往往会有流水、大石头和长物料伴随煤炭进入，流水积存多了会造成水煤溃泄，大石头和长物料会造成煤仓堵塞。另外，煤仓上口也是人员作业或途经的场所，稍有不慎，会导致人员误入造成伤亡事故。针对煤仓上口存在的一系列问题，研制安装煤仓上口安全防护装置具有重大意义。
1 方案设计及确定
1.1 技术方案
提出了多种技术方案，最终选择了以下三个方案进行比较。
方案一：煤仓上口用工字钢、钢篦子和厚木板封堵。四周加围栏，在胶带输送机放煤口加装钢制活动门，通过手动机构和牵引钢丝绳来控制活动门的开闭。
方案二：按方案一办法封堵煤仓，在胶带输送机放煤口安设专用装置。该装置由四根可调高立柱、上平台、活动调节前梁和螺纹丝杠调节机构等部件组成。通过调节螺纹丝杠可使活动前梁前后移动，从而改变胶带输送机放煤口的大小直至全部封闭。
方案三：在煤仓上口机架上安设活动小车，通过操纵机构控制活动小车前后移动，从而改变放煤口的大小，或使放煤口处于全封闭状态。
1.2 方案比较
方案一缺点：无法控制大石头和长物料进入煤仓。方案二缺点：丝杠调节速度慢，且容易损伤变形，整体结构笨重，活动前梁运行阻力大。方案三克服了上述两个方案存在的缺点，具有功能齐全，操作方便，机构灵活的特点，通过研究决定采用第三方案。
2 装置的组成及结构
2.1 装置的组成
煤仓上口安全防护装置主要由防水圈、护栏及机架、活动小车、控制机构和中间隔离板等部件组成（见附图）。
2.2 防水圈
防水圈用料石砌成，内径较仓口略大500mm左右，厚约300mm，高约500mm，外表面抹混凝土以防水渗入。对处于巷道下坡处、顶板有渗水和附近安有水管的煤仓，防水圈一侧还应设置排水沟，以防积水过多流入煤仓。
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煤仓口防护装置示意图
1-活动小车 2-护栏及机架 3-下层固定隔板 4-堵物处理门 5-胶带输送机6-控制机构 7-基础框架 8-煤仓 9-防水圈
2.3 护栏及机架护栏
护栏高约800~1000毫米，长约1900~3000毫米，护栏敷设于框架上，用角钢和钢筋网制成，敷设于机架四周，机架由工字钢和槽钢制作，与煤仓上口封堵钢梁连接在一起，机架上方两侧架设钢轨，作为活动小车的运行轨道。
2.4 活动小车
活动小车为钢制结构件，下设四个滚轮，骑于设在机架上的轨道上，轨道（跑道）由15~20公斤/米钢轨制成，活动小车后端与控制机构相连，前端正对胶带输送机放煤口。活动小车的尺寸与护栏框架大小、胶带输送机的安装位置和同一煤仓四周布置的胶带输送机数量有关，如只有一部SDJ-150型胶带输送机时，活动小车的尺寸一般长约850mm，宽约1700mm。
2.5 控制机构
控制机构主要包括气缸（电液推杆）、控制阀（按钮）和附件等，气缸一端和活动小车相连，另一端和机架连接，控制阀安装在胶带输送机司机的控制台上。
3 工作原理
在胶带输送机机运转之前，通过控制机构将活动小车调整到适当位置，一般离开煤流水平距离100~200毫米，如欲接住混入煤流中的大石头和长物件，应使活动小车前端尽量靠近煤流，并将活动小车可靠制动，这样，就可以利用大物件所具有的较大惯性和较大尺寸将其接住。当胶带输送机停机、检修和空载运行时，将活动小车推至卸载滚筒下端，活动小车与下层固定隔板一起，将煤仓口全部封闭，装置前端下部胶带输送机电机侧设有堵物处理门，当煤仓口发生堵塞时，可打开此门进行疏通。
4 布置形式
当在煤仓上口只安装一部胶带输送机时，安全防护装置的布置形式如附图所示，这种布置形式最简单。如果在同一煤仓上口同时安装两部胶带输送机且相向布置时，活动小车应设置两个，这时活动小车的安装位置为：一个如附图中的安装位置，另一个则设置在距它约200~250毫米的下方，大体相当于附图中下层固定隔板的位置。两小车的推移装置分别安装在护栏框架的两侧面。当两胶带输送机在同一煤仓口呈90度或其它角度错角布置时，安全防护装置的布置形式也和相向布置的情况基本相同，只是将活动小车在上下空间位置上沿不同角度错开。
5 应用效果
5.1 达到了设计目标
镇城底矿第一套煤仓上口安全防护装置于2008年11月下井安装试运行。试用3个月后，又在全矿井下所有煤仓推广使用。一年多的使用情况表明，该装置达到了设计目标和要求。
①能够防止巷道流水进入煤仓。
②能够减少煤流中的大石头和长物料进入煤仓。
③保证了煤仓上口作业人员和过往人员的安全。
④动作灵活，维护简单，操作方便。
5.2 安全效益分析
实践表明：煤仓上口安全防护装置使用后，保证了胶带输送机司机、检修工和其他人员的安全，减少了煤仓水煤溃泄和煤仓堵塞事故。确保了井下运煤系统的正常运行，其安全效益是巨大的。
6 结束语
煤仓上口安全防护装置是针对煤仓上口的工作条件和煤仓存在的安全问题而设计的，它的应用改善了煤仓上口的工作条件，确保了作业人员和过往行人的安全，减少了水煤溃泄和煤仓堵塞事故。该装置功能齐全，维修方便，操作简单，满足了煤矿安全工作的需要，具有一定的推广应用价值。