郝忠強(qiáng)

(山西焦煤西山煤電 斜溝選煤廠, 山西 興縣 033602)

斜溝選煤廠位于山西省興縣魏家灘鎮(zhèn), 是一座現(xiàn)代化礦井型選煤廠, 設(shè)計(jì)處理能力15.00 Mt/a, 工藝采用全重介分選。 該廠有30 000 t 級(jí)儲(chǔ)煤倉8 個(gè), 9 000 t 級(jí)矸石緩沖倉1 個(gè), 5 200 t級(jí)矸石倉2 個(gè), 450 t 級(jí)原煤緩沖倉8 個(gè), 300 t級(jí)產(chǎn)品裝車緩沖倉2 個(gè), 100 t 級(jí)產(chǎn)品定量倉2個(gè), 全廠總計(jì)出料倉口152 個(gè), 除快裝緩沖倉及定量倉倉內(nèi)采用耐磨板工藝外, 其他所有倉內(nèi)全部采用鑄石板粘貼工藝。 在投產(chǎn)初期, 因井下煤質(zhì)情況變動(dòng)大、 開采困難等原因, 入洗原煤粒度超出初始設(shè)計(jì)范圍, 對(duì)倉體造成損傷, 縮短了使用周期, 2012 年篩分樓450 t 級(jí)緩沖倉口斜壁開始出現(xiàn)不同程度的滲漏。 2012—2015 年期間, 斜溝選煤廠對(duì)450 t 級(jí)、 300 t 級(jí)、 5 200 t 級(jí)儲(chǔ)料倉內(nèi)壁損壞情況進(jìn)行入倉調(diào)研并尋找致?lián)p原因[1],通過不斷探索和研究, 形成了一套可靠的儲(chǔ)料倉內(nèi)壁修理方法[2]。 2015—2018 年, 該廠成功對(duì)1個(gè)9 000 t 級(jí)緩沖倉、 4 個(gè)30 000 t 級(jí)原煤倉進(jìn)行了倉口修復(fù)。 本文主要依托斜溝選煤廠儲(chǔ)料倉修復(fù)實(shí)例進(jìn)行論述, 以期對(duì)同行業(yè)及其他領(lǐng)域儲(chǔ)料倉修復(fù)提供借鑒[3]。

1 儲(chǔ)料倉內(nèi)壁損傷原因

1.1 破碎機(jī)下緩沖倉損傷原因及主要損壞部位

篩分破碎車間破碎機(jī)下緩沖倉屬于槽倉結(jié)構(gòu), 主要落料點(diǎn)有8 個(gè), 分別為4 個(gè)破碎機(jī)出口落料點(diǎn), 4 個(gè)振動(dòng)篩篩下物落料點(diǎn), 物料粒度為0～150 mm[4]。

(1)破碎機(jī)出口落料點(diǎn): 落料在倉內(nèi)斜壁上,斜壁上實(shí)測(cè)受損面積集中在1.5 ㎡范圍內(nèi), 物料先沖擊該部位, 后經(jīng)其他三面斜壁的反彈落入出口, 這種情況會(huì)造成倉口直壁段與斜壁交叉處受損, 交叉線向斜壁方向1 m 范圍內(nèi)受損。

(2)振動(dòng)篩篩下落料點(diǎn): 此處落料點(diǎn)和倉出口中心重合, 斜壁磨損處于自然磨損狀態(tài), 主要磨損點(diǎn)集中在倉出口直壁段、 直壁段與斜壁交叉處。

1.2 矸石倉損傷原因及主要損壞部位

斜溝選煤廠矸石緩沖倉儲(chǔ)量9 000 t , 直徑18 m; 2 個(gè)矸石倉單倉儲(chǔ)量5 200 t, 直徑15 m。矸石緩沖倉及矸石倉內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致, 物料落差19 m, 物料粒度0～150 mm, 全部為矸石。

(1)矸石緩沖倉落料點(diǎn): 落料點(diǎn)接近倉體圓心所在中心線, 落料后經(jīng)十字梁中心處, 向4 個(gè)出料漏斗隨機(jī)濺射, 主要磨損集中在倉口直壁段、 直壁段與斜壁段交叉線開始向上2 m 范圍內(nèi)。

(2)矸石倉落料點(diǎn): 矸石倉物料是通過刮板進(jìn)行配倉, 物料下落不經(jīng)過溜槽, 直入倉內(nèi), 主要損壞部位集中在十字梁、 倉內(nèi)漏斗斜壁中部和漏斗出口直壁段。

1.3 原煤倉內(nèi)壁損傷原因及主要損壞部位

斜溝選煤廠原煤倉共有4 個(gè), 布置形式為二列式圓形群倉, 單倉儲(chǔ)量為30 000 t, 單倉直徑30 m, 物料落差62 m, 設(shè)計(jì)物料粒度0 ～300 mm, 因井下條件所限, 實(shí)際物料粒度最大可至1 000 mm。 原煤倉倉底出煤由16 個(gè)四棱臺(tái)漏斗構(gòu)成, 分布在直徑30 m 的內(nèi)接正方形中, 正方形的4 條邊與筒壁以60°的斜坡相接, 4 個(gè)斜面均近似為半個(gè)橢圓面, 稱之為半橢圓斜面。

原煤倉落料點(diǎn)損傷原因: 落料點(diǎn)與物料入倉溜槽布置形式、 物料粒度有直接關(guān)系, 當(dāng)入料溜槽為直通形式時(shí), 物料經(jīng)鋼板反射后直接落入倉口或落在井字梁上; 若入料溜槽內(nèi)安裝有緩沖板來改變物料落點(diǎn), 若緩沖板角度指向半橢圓斜面, 則較大物料因勢(shì)能大的原因會(huì)直接落向斜面, 較小物料則入倉口或落向井字梁。 物料因溜槽結(jié)構(gòu)、 物料粒度等因素影響, 除部分物料按溜槽出口方向垂直下落外, 部分物料會(huì)順緩沖板角度向前運(yùn)動(dòng)后垂直下落, 造成斜面受損[5]。

2 使用雙金屬復(fù)層耐磨鋼板進(jìn)行修倉的原理與實(shí)踐

2.1 使用雙金屬復(fù)層耐磨鋼板的原理

耐磨板為網(wǎng)狀耐磨板, 以常用規(guī)格為例, 單塊板規(guī)格800 mm ×500 mm, 筋板高度為80 mm。材質(zhì)上, 其基材為16Mn, 底板為厚12 mm 錳鋼基材加4 mm 厚合金耐磨層, 筋板為12 mm 厚錳鋼基材加4 mm×2(雙面)合金耐磨層。 與儲(chǔ)料倉內(nèi)壁采用植筋和焊接方式進(jìn)行固定, 每塊耐磨板均植4 個(gè)φ16 鋼筋與原有倉壁混凝土相連, 耐磨板開孔與其焊接, 所有焊縫全部滿焊, 如圖1 所示。

圖1 800mm ×500mm 網(wǎng)格板示例

2.2 網(wǎng)格的主要作用

通過正方形或長(zhǎng)方形的網(wǎng)格, 儲(chǔ)存一部分物料, 緩沖物料沖擊, 依據(jù)物料粒度的不同, 角度鋪設(shè)和水平鋪設(shè)都會(huì)有不同的堆料高度, 落料時(shí)的大部分物料會(huì)首先和網(wǎng)格板上的靜態(tài)物料發(fā)生碰撞后落入倉口, 使得網(wǎng)格板受到的沖擊力減少。

2.3 單板制作技術(shù)要求

筋板與底板對(duì)接焊縫處預(yù)留20 mm 焊接區(qū),焊接區(qū)內(nèi)不能有耐磨層; 筋板連接方式使用卡口方式焊接, 連接處4 個(gè)垂直焊縫必須全部滿焊,見圖2。 底板上預(yù)留4 個(gè)φ18 的孔, 用于植筋與混凝土倉壁連接, 植筋必須使用螺紋鋼。 落料點(diǎn)耐磨板筋板高度應(yīng)大于160 mm, 基材可考慮使用20 mm 厚的16Mn 鋼材。

圖2 筋板連接方式示意

2.4 混凝土基層處理要求

倉內(nèi)余煤清理干凈后, 使其露出水泥面, 對(duì)原有不可用的鋼板、 鑄石板、 聚氨酯高分子板等受損耐磨層進(jìn)行拆除。 對(duì)于漏斗內(nèi)壁出現(xiàn)坑洞的, 若坑洞尺寸超過300mm×300mm, 坑洞內(nèi)必須植筋及配筋形成鋼筋網(wǎng)[6]。 植筋與原有鋼筋焊接或植入混凝土內(nèi)150 mm 以上, 并用灌漿料填充, 確保漏斗斜壁整體平整[7]。

2.5 網(wǎng)格板鋪設(shè)前棱角及交匯處預(yù)處理施工方法

(1)倉口斜壁交叉的4 角要分別固定通長(zhǎng)200 mm 寬的鋼板, 用來固定耐磨板, 保證四面耐磨板焊接完成后形成一個(gè)整體, 鋼板上開孔,用φ16 螺紋鋼作為植筋與混凝土相連, 鋼筋植入深度約200 mm, 如圖3 所示。

圖3 斜壁面交匯處預(yù)處理示意

(2)檢查倉口垂直段耐磨板磨損情況, 若原有鋼板完好, 可在原有鋼板上直接鋪設(shè)1 層厚度為16+4(即16 mm 厚的錳鋼基材, 4 mm 厚的合金耐磨層)的耐磨板, 并超出斜面50 mm 左右,且與漏斗斜面上的鋼板焊接。 若原有鋼板損壞或無鋼板, 則拆除原有殘留鋼板或修復(fù)原有混凝土面, 用植筋的方式固定1 層10 mm 厚的普通鋼板, 并把4 個(gè)面連成整體, 同樣高出斜面50 mm, 且與漏斗斜面上的鋼板焊接, 如圖4 所示 。

圖4 斜直面交匯棱角預(yù)處理示意

2.6 網(wǎng)格板鋪設(shè)施工方法

沿倉壁斜面環(huán)向逐步向上推進(jìn), 最終將4 個(gè)斜面連成一個(gè)整體, 如圖5 所示。 耐磨板鋪設(shè)方向,豎向鋪設(shè)(除局部調(diào)整外, 如接近頂端處), 確保每個(gè)網(wǎng)格的長(zhǎng)度方向向上, 該鋪設(shè)方式可確保網(wǎng)格滿格儲(chǔ)煤。 網(wǎng)格板與漏斗斜面之間預(yù)留20 mm 以上的距離, 用以注入灌漿料, 如圖6 所示。

圖5 網(wǎng)格板鋪設(shè)總體施工示意

圖6 漏斗斜面網(wǎng)格板方向

棱角及交匯處的網(wǎng)格板, 漏斗斜面底部如圖7 所示, 漏斗出口直壁段, 為保證出料順暢, 不采用網(wǎng)格板, 使用16+4 耐磨板與底板進(jìn)行加固焊接, 并與漏斗斜面焊接; 頂部如圖8 中所示,做法與圖7 中直壁段一致, 并與上下網(wǎng)格板進(jìn)行焊接加固。

圖7 漏斗出料口直壁段施工示意

圖8 漏斗頂部直壁段施工示意

2.7 網(wǎng)格板固定及焊接施工總體要求

漏斗斜壁段網(wǎng)格板下部與漏斗口直壁段耐磨板進(jìn)行連接, 上部與漏斗頂部直壁段耐磨板連接(圖7、 圖8)。 漏斗的斜壁段、 直壁段的對(duì)接處所有焊縫全部滿焊, 使其成為一個(gè)整體, 所有單個(gè)網(wǎng)格板之間全部滿焊。 所有網(wǎng)格板上的4 個(gè)孔, 均預(yù)埋φ16 的螺紋鋼, 并與網(wǎng)格底板相焊接, 預(yù)埋深度約200 mm。 整個(gè)斜面耐磨板鋪設(shè)時(shí), 焊接立縫必須錯(cuò)開。

3 使用金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件進(jìn)行修倉的原理與應(yīng)用

3.1 金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件的修倉原理

采用金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件修倉實(shí)質(zhì)上是在由厚10 mm、 寬50 mm 的鋼板組成的“九宮格” 內(nèi)澆筑耐磨材料, 具備抗沖擊、 抗腐蝕、 抗變形、抗沖蝕的能力, 綜合性能較好。 鋼板組成的格子, 如圖9 所示, 格子中間的高強(qiáng)微晶陶瓷澆注料起到了對(duì)鋼材的有力支撐作用, 保護(hù)鋼材在受到?jīng)_擊時(shí)不變形。 高強(qiáng)微晶陶瓷澆注料具有強(qiáng)度高、 初凝時(shí)間短的特點(diǎn), 其抗壓強(qiáng)度經(jīng)試驗(yàn)可達(dá)到90 MPa 以上, 施工48 h 后可交付使用, 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織極為有利; 其次高強(qiáng)微晶陶瓷澆注料屬于堿性材質(zhì), 對(duì)于鋼材質(zhì)和焊接點(diǎn)能夠形成一層“鈍化” 膜保護(hù)層, 同時(shí)具備較好的密實(shí)性和抗?jié)B性。

圖9 鋼板制作格子示意

3.2 混凝土基層處理要求

混凝土基層鋼筋無損傷時(shí), 人工將基層鑿毛、 找平并沖洗干凈, 基層上配置φ4@100 mm鋼絲網(wǎng), 并澆筑灌漿料n 層厚30 mm, 然后安裝耐磨層。 混凝土基層鋼筋損傷嚴(yán)重時(shí)[8], 人工將局部破損處鋼筋鑿開露出, 植筋修復(fù)并用加固灌漿料進(jìn)行修補(bǔ), 修補(bǔ)完后安裝耐磨層。 漏斗上口之間梁頂部沿縱、 橫方向采用20 mm 厚錳鋼板焊接成V 字形[9], 在V 字形內(nèi)部焊接加筋板@200 mm, 焊接在鐵件上, 形成鋼護(hù)分煤尖。

3.3 金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件施工方法

基層處理完成后, 安裝金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件, 每個(gè)結(jié)構(gòu)件之間預(yù)留連接頭, 同時(shí)結(jié)構(gòu)件與基層之間預(yù)留30～50 mm 的距離。 金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件與漏斗斜壁采用植筋和膨脹螺栓固定的方法進(jìn)行連接, 連接處的焊點(diǎn)盡量靠近結(jié)構(gòu)件下側(cè), 防止焊接點(diǎn)被腐蝕、 沖擊、 磨損而損壞[10]。每一層結(jié)構(gòu)件安裝好后, 進(jìn)行支模灌漿, 盡量做到結(jié)構(gòu)件與基層、 結(jié)構(gòu)件格子里的灌漿料填充密實(shí)。 每一層結(jié)構(gòu)件的縱向連接縫要錯(cuò)開, 層與層之間的結(jié)構(gòu)件焊接牢固, 做到金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)件、 結(jié)構(gòu)件與漏斗基層連接為整體。

4 2 種修倉方案的優(yōu)劣性和適用性

(1)使用雙金屬復(fù)層耐磨鋼板進(jìn)行修倉, 優(yōu)點(diǎn)是局部修理便捷, 進(jìn)行小型儲(chǔ)料倉修復(fù)具有明顯優(yōu)勢(shì), 除需要較專業(yè)焊接工藝外, 整體工藝要求不高, 普通維修工便可進(jìn)行, 能夠應(yīng)用于日常的維護(hù)檢修; 缺點(diǎn)是成本高, 在斜壁角度小于55°或下料不暢部位應(yīng)用效果稍差, 不能有效避免物料的腐蝕。

(2)使用金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件修倉, 優(yōu)點(diǎn)是成本低, 應(yīng)用范圍廣, 具有耐磨、 耐腐蝕、 抗沖擊、 抗變形等性能; 缺點(diǎn)是需要專業(yè)的基建隊(duì)伍, 對(duì)整體工藝要求較高。

5 應(yīng)用效果

(1)采用雙金屬復(fù)層耐磨鋼板修復(fù)的破碎機(jī)下300 t 級(jí)緩沖倉、 5 200 t 級(jí)矸石倉、 9 000 t 級(jí)緩沖倉等, 使用時(shí)間均已超過6 a, 除破碎機(jī)下落料點(diǎn)需3 a 進(jìn)行一次修補(bǔ)外, 其余儲(chǔ)料倉倉壁的耐磨網(wǎng)格板均處于正常磨損狀態(tài), 網(wǎng)格立板的最大磨損幅度未超20 mm, 網(wǎng)格底板因有積煤緩沖, 基本無磨損, 無嚴(yán)重腐蝕部位、 無漏水滲水現(xiàn)象, 預(yù)計(jì)仍可正常使用3 a。

(2) 采用金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件修復(fù)的30 000 t 級(jí)原煤倉, 到目前已使用5 a, 現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)件上澆筑的高強(qiáng)微晶陶瓷澆注料未出現(xiàn)嚴(yán)重磨損現(xiàn)象, 現(xiàn)場(chǎng)無滲漏、 無脫落, 依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況, 預(yù)計(jì)仍可正常使用3 a 以上。

6 結(jié) 語

(1)雙金屬復(fù)層耐磨鋼板的修倉方法, 因其工藝簡(jiǎn)單, 施工時(shí)間短, 無凝固期限制, 可廣泛應(yīng)用于修復(fù)面積小、 檢修時(shí)間短等場(chǎng)合, 如小型儲(chǔ)料倉、 溜槽、 落料點(diǎn)等。

(2)金屬微晶陶瓷結(jié)構(gòu)件修倉方法可廣泛應(yīng)用于修復(fù)面積大、 檢修時(shí)間充足等場(chǎng)合, 如大型儲(chǔ)料倉。 該方法在斜溝選煤廠的成功應(yīng)用, 在將來較長(zhǎng)一段時(shí)間, 有可能會(huì)作為大型儲(chǔ)料倉修復(fù)的主要方法來進(jìn)行推廣應(yīng)用。