可可蓋選煤廠原煤倉采用氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉方案初探

常向東，李翔宇，郭運(yùn)行

(陜西華電榆橫煤化工有限公司，陜西 榆林 719000)

可可蓋選煤廠原煤倉采用氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉方案初探

常向東，李翔宇，郭運(yùn)行

(陜西華電榆橫煤化工有限公司，陜西 榆林 719000)

介紹了氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉的特點(diǎn)、施工工藝，并與傳統(tǒng)倉進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，結(jié)合國內(nèi)神華、中煤等企業(yè)選煤廠外圍工程實(shí)例，初步推斷可可蓋選煤廠原煤倉采用氣模混凝土穹頂儲倉方案科學(xué)、經(jīng)濟(jì)可行。

選煤廠；原煤倉；氣膜穹頂儲倉；聚氨酯(PU)；聚氯乙烯(PVC)

0 引言

可可蓋選煤廠為礦井型選煤廠，隸屬于陜西華電榆橫煤化工有限公司可可蓋煤礦，位于陜西省榆林市小紀(jì)汗鄉(xiāng)，規(guī)劃處理能力為10 Mt/a，入選的原煤為低灰、低硫～中硫、高揮發(fā)分、高發(fā)熱量的不粘煤和長焰煤。礦井及洗煤廠項(xiàng)目可行性研究報(bào)告已通過中國國際工程咨詢公司評審，目前正開展設(shè)計(jì)優(yōu)化等工作，按照“技術(shù)先進(jìn)，科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用”的原則，擬在原煤倉運(yùn)用氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉技術(shù)[1-2]。

1 氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉

1.1 特點(diǎn)

(1)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能好。由于其頂部的拱形設(shè)計(jì)在相同高度下體型系數(shù)較小，能適應(yīng)較大的荷載，倉頂支撐荷載大；圓形深倉有很強(qiáng)的抗地震、抗強(qiáng)風(fēng)等自然災(zāi)害的能力，比傳統(tǒng)的混凝土筒倉更堅(jiān)固耐用。

(3)工期短，投資少。施工安全、快速，機(jī)械化程度高，投入人員少；地基處理簡單，能很好地應(yīng)付地層不同程度的沉降，在多數(shù)情況下不需要深基礎(chǔ)；建筑成本低，殼體結(jié)構(gòu)能較好地達(dá)到用較少的建筑材料建成更大儲倉的目的。

(4)防水、防火、自潔性能好。外膜是由持久耐用的高張力織物和聚氯乙烯(PVC)涂層加工而成，自身具有很強(qiáng)的防水性能和自潔性能。氣膜整體通過射頻焊接成型，焊接強(qiáng)度和密封性都很好，有效消除了潛在的漏點(diǎn)源。倉體內(nèi)光滑的外表面不利于煤塵的堆積，減小了倉內(nèi)儲煤自燃、爆炸的可能性。

(5)倉體外形及取料形式多樣化。可以根據(jù)現(xiàn)場布局和業(yè)主需求進(jìn)行多樣變化，可采取更低矮的穹頂外形、不設(shè)直墻的半球，甚至長橢圓等多種形狀。儲倉的存儲和輸送系統(tǒng)，包括地上和地下廊道的取料系統(tǒng)，也可根據(jù)儲倉外形有針對性地選擇不同的解決方案。

1.2 施工工藝

氣膜鋼筋混凝土穹頂結(jié)構(gòu)是一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)形式，它以性能優(yōu)良的涂層織物膜材為空間模板，固定于按設(shè)計(jì)要求施工完畢的環(huán)型基礎(chǔ)上，通過在膜材內(nèi)充氣并保持膜內(nèi)恒壓狀態(tài)作為施工荷載支撐，成型后依次在膜材內(nèi)表面進(jìn)行粘結(jié)層噴射、聚氨酯泡沫層噴涂、分層綁扎鋼筋安裝、混凝土噴射等工作，最終形成剛度大、力學(xué)性能好、倉儲空間大的建筑物。主要工藝流程如圖1所示[3]。

圖1 氣膜鋼筋混凝土穹頂結(jié)構(gòu)工藝流程

1.2.1 基礎(chǔ)施工

倉體采用環(huán)形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，碎石褥墊層，地下暗道為條形基礎(chǔ)，倉體為環(huán)形基礎(chǔ)?；A(chǔ)施工如圖2所示。

1.2.2 廊道施工

2.2.4 徑流補(bǔ)給 根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源及其開發(fā)利用調(diào)查評價(jià)》，河套灌區(qū)多年平均年徑流深僅為5 mm。且周邊地勢平坦，渠系復(fù)雜縱橫交錯，徑流量極小，補(bǔ)給量只占淖爾春季蓄水量的0.2%～0.3%可忽略不計(jì)。

地下暗道為條形基礎(chǔ)，每個(gè)倉下根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸狀況設(shè)置地下暗道條數(shù)，在暗道頂部設(shè)置卸煤漏斗。廊道施工如圖3所示。

1.2.3 氣膜展開及固定

將展開好的氣模靠近風(fēng)機(jī)處放置，向圓心展開，沿基礎(chǔ)環(huán)梁打開；球膜展開后，將球倉外皮拉下，沿基礎(chǔ)環(huán)梁外側(cè)固定牢靠、壓實(shí)。氣膜展開及固定如圖4所示。

圖2 基礎(chǔ)施工

圖3 廊道施工

圖4 氣膜展開及固定

1.2.4 充氣及成型

連接氣閘和充氣機(jī)，慢慢提升氣壓，直到球膜成型達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保持穩(wěn)定壓力使球膜穩(wěn)定。充氣及成型如圖5所示。

圖5 充氣及成型

1.2.5 噴涂聚氨酯

在球倉氣膜內(nèi)表面，噴涂一層聚氨酯涂料，使球倉形成一個(gè)黏著性的表面。噴涂聚氨酯如圖6所示。

圖6 噴涂聚氨酯

1.2.6 鋼筋標(biāo)簽安裝

噴涂聚氨酯過程中，根據(jù)噴層的厚度設(shè)置結(jié)構(gòu)鋼筋標(biāo)簽，標(biāo)簽的距離隨位置不同而變化。鋼筋標(biāo)簽安裝如圖7所示。

圖7 鋼筋標(biāo)簽安裝

1.2.7 鋼筋綁扎及噴射混凝土

下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa時(shí)，進(jìn)行鋼筋綁扎；根據(jù)劃分施工段，分區(qū)域分層進(jìn)行混凝土噴射，直到鋼筋骨架完全被覆蓋后，方可進(jìn)行整體混凝土噴射。

圖8 鋼筋綁扎及噴射混凝土

2 典型實(shí)例

氣膜鋼筋混凝土穹頂是20世紀(jì)中葉發(fā)展起來的一種新型儲倉技術(shù)，時(shí)至今日，技術(shù)成熟，工藝完善，在大容量儲倉結(jié)構(gòu)中逐漸取代傳統(tǒng)的直筒倉，在國外已廣泛運(yùn)用：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界已建立2 000多個(gè)各類用途的球形儲倉。我國煤炭行業(yè)于2012年首次引進(jìn)該技術(shù)，在神華巴彥淖爾能源責(zé)任有限公司洗煤廠成功建設(shè)了國內(nèi)第1座氣膜薄殼鋼筋混凝土穹頂儲倉(遠(yuǎn)期規(guī)劃24 Mt/a，一期規(guī)劃12 Mt/a)，并在大型洗煤廠逐步推廣。近年氣膜鋼筋混凝土穹頂結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目應(yīng)用情況見表1。

3 可可蓋煤礦洗煤廠倉儲方案

3.1 原設(shè)計(jì)方案

可可蓋洗煤廠儲煤倉分為原煤倉、產(chǎn)品倉、鐵路裝車倉，原方案均采用鋼筋混凝土圓筒施工，主要參數(shù)見表2。

表1 近年氣膜鋼筋混凝土穹頂結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目應(yīng)用情況

表2 可可蓋洗煤廠儲煤倉原設(shè)計(jì)方案

3.2 優(yōu)化方案

根據(jù)儲煤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，3萬t容量以上儲倉，氣膜鋼筋混凝土穹頂結(jié)構(gòu)在施工管理及后期維護(hù)方面，較鋼筋混凝土圓筒結(jié)構(gòu)具有較大優(yōu)勢，可可蓋煤礦鐵路裝車倉、產(chǎn)品倉仍采用設(shè)計(jì)院推薦的鋼筋混凝土圓筒方案，原煤倉擬采用氣膜穹頂方案，具體參數(shù)見表3，平面尺寸如圖9所示。

表3 優(yōu)化后原煤倉設(shè)計(jì)參數(shù)

3.3 方案比較[4-5]

(1)投資及維護(hù)。投資及維護(hù)費(fèi)用低。土建工程造價(jià)約5 100萬元，地基處理造價(jià)約400萬元，總計(jì)約5 500萬元。比原設(shè)計(jì)方案節(jié)約562萬元(9.26%)。同時(shí)根據(jù)估算，氣膜穹頂結(jié)構(gòu)1年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)約9萬元，而鋼筋混凝土圓筒結(jié)構(gòu)一般為13萬元，節(jié)約4萬元(30.8%)。

圖9 原煤倉平面尺寸

(2)建設(shè)工期。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，同類型的鋼筋混凝土圓筒6萬t容量的倉儲工程，工期一般為200 d，而氣膜穹頂結(jié)構(gòu)，由于工藝簡單，機(jī)械化程度高，工時(shí)少，同類型工期一般90～150 d。

(3)使用人員少。機(jī)械化程度高、投入人員少，體現(xiàn)了“無人則安”本質(zhì)安全理念。采用傳統(tǒng)筒倉施工方式，這樣一個(gè)項(xiàng)目至少用200多個(gè)作業(yè)人員，而采用這種方式只需要30多個(gè)，大大節(jié)省了人工成本。

(4)環(huán)保、綠色。在施工及運(yùn)營期間，氣膜穹頂儲倉能更有效地控制潛在的污染物，其獨(dú)特的施工方法避免了大量建筑垃圾的產(chǎn)生，倉內(nèi)施工也有效減少了粉塵排放，施工更加綠色、節(jié)能和環(huán)保。

4 結(jié)束語

氣膜鋼筋混凝土穹頂，技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)合理，在大容量儲倉中經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢十分突出，該技術(shù)在煤炭行業(yè)雖引進(jìn)時(shí)間尚短，但神華集團(tuán)、中煤集團(tuán)等擁有的幾個(gè)現(xiàn)代化大型洗煤廠已先后采用，整體建筑造型美觀，渾然天成。多年運(yùn)行以來，效果良好，施工階段工藝簡便，安全環(huán)保，后期運(yùn)行維護(hù)節(jié)省大量人力、物力、財(cái)力。綜合論證，對可可蓋洗煤廠原煤倉原方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，采用氣膜鋼筋混凝土穹頂儲倉結(jié)構(gòu)施工。

[1]王林.新型大容量環(huán)保型儲煤場[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2007(2)：56-59.

[2]苗志同，曹軍.氣模鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穹頂儲倉施工技術(shù)[J].山西建筑，2015(11)：1-2.

[3]肖龍，郭建斌，肖亞成.氣承式充氣膜煤棚的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景[C]//中國煤炭學(xué)會煤礦建設(shè)工程專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)交流會論文集，2012：65-66,70.

[4]石小冬.封閉式儲煤設(shè)施的評價(jià)與比選[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2008(1)：48-50.

[5]孟文清，邱凱龍，張亞鵬，等.橡膠充氣芯模在儲煤倉填料施工中的應(yīng)用[J].煤炭工程，2016，48(6)：65-67.

(本文責(zé)編：白銀雷)

常向東(1970—)，男，山東嘉祥人，高級工程師，從事煤礦技術(shù)及管理工作(E-mail:2607296628@qq.com)。

TD 223

B

1674-1951(2017)11-0033-03

2017-09-11；

2017-10-30