防范選礦廠礦倉事故的分析與對策

□姚明燕 張玉坤 王士學(xué)

為進(jìn)一步落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于安全生產(chǎn)重要論述和講話精神，切實(shí)把礦山安全生產(chǎn)工作擺到突出位置抓實(shí)、抓牢、抓細(xì)，不斷提高安全生產(chǎn)精細(xì)化管理水平，本著治標(biāo)又治本的理念，在某市應(yīng)急局組織下對轄區(qū)的縣（區(qū)、市）開展了選礦廠走訪調(diào)研工作。本著“服務(wù)于企業(yè)，幫扶企業(yè)解決實(shí)際問題”的原則，通過聽取企業(yè)匯報、現(xiàn)場勘察、座談交流、填寫調(diào)查表等方式，了解企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，依據(jù)“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，幫助企業(yè)解決工藝中存在的問題，一體化集中解決共性問題，保證企業(yè)安全生產(chǎn)、平安生產(chǎn)，從生產(chǎn)源頭杜絕安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。通過現(xiàn)場調(diào)研可以看出，選礦廠礦倉經(jīng)常發(fā)生堵塞，是企業(yè)的事故多發(fā)點(diǎn)。

一、近年來發(fā)生的礦倉事故

統(tǒng)計某市2015年以來選礦廠礦倉事故如下表。

2015年以來，某市發(fā)生了4起選礦廠礦倉傷亡事故，其原因均為人工處理礦倉堵塞問題。為了保證選礦廠員工人身財產(chǎn)安全，避免礦倉事故發(fā)生，亟待解決選礦廠礦倉堵塞處理方法問題，有效防止事故發(fā)生。

二、礦倉堵塞的原因及現(xiàn)狀

礦倉堵塞是選礦廠生產(chǎn)過程中普遍存在的問題，主要發(fā)生在礦粉水分大、粒度細(xì)、粘度大的礦倉。隨著選礦行業(yè)的發(fā)展，選礦破碎產(chǎn)品粒徑變細(xì)。地下礦石逐步增多，地下礦的水分大，特別是雨季雨水多更會導(dǎo)致礦石水分大。這些因素致使礦倉堵塞現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。在調(diào)研的42家選礦廠中，26家粉礦倉和廢石倉采用人工處理礦倉堵塞問題，另外16家中廢石倉基本都采用人工處理。人工處理礦倉堵塞時，人需要進(jìn)入倉內(nèi)工作，無安全的落腳點(diǎn)，且勞動強(qiáng)度大，易發(fā)生礦石坍塌掩埋事故和人員墜落絞傷事故，危險性高，事故多發(fā)。

三、礦倉堵塞形態(tài)及處理裝置

選礦廠礦倉常見的堵塞狀態(tài)有結(jié)拱、粘結(jié)、管狀、橋狀及卡咬堵塞，具體形態(tài)如下圖。

根據(jù)礦倉堵塞的原因和形態(tài)，可以采取兩大類防止堵塞措施：一類是礦石在下落過程中使其順利下降，采用合理的倉型和摩擦力小的料倉內(nèi)壁；第二類是在礦石下落過程中給予外力，即使發(fā)生堵塞，在外力作用下也能清除。以上兩種措施對應(yīng)的裝置分析如下。

1.倉壁振動器

倉壁振動器工作時，振動電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了對料倉壁的周期性高頻振動。由于防閉塞裝置的周期性振動，一方面使物料與倉壁脫離接觸、消除物料與倉壁的摩擦，另一方面使物料受交變速度和加速度的影響，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，從而有效克服物料的內(nèi)摩擦力和聚集力，以消除料倉內(nèi)物料間的相對穩(wěn)定性，使物料從料倉口順利排出。倉壁振動器結(jié)構(gòu)如下圖。

振動電機(jī)和底座由螺栓緊密地固定為一體。由于底座緊固地安裝在料倉壁上，這樣就構(gòu)成了單質(zhì)點(diǎn)定向強(qiáng)迫振動系統(tǒng)。料倉一旦起拱或下礦不暢，啟動振動器，待破拱后即停。但工人發(fā)現(xiàn)料倉堵塞時才啟動已經(jīng)晚了。如果振動器一直開著，有時由于給礦量少，大量粉礦聚集在料倉口，越振越實(shí)，反而更容易起拱。

2.空氣炮

空氣炮，又叫空氣破拱助流器或清堵器，是突然噴出壓縮氣體的強(qiáng)烈氣流，以超音速直接沖入貯存散體物料的閉塞故障區(qū)。這種突然釋放的膨脹沖擊波，克服了物料靜摩擦，使容器內(nèi)的物料又一次恢復(fù)流動。它利用空氣動力學(xué)原理，由一差壓裝置和可實(shí)現(xiàn)自動控制的快速排氣閥瞬間將空氣壓力能轉(zhuǎn)變成射流動力能，可以產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，是一種清潔、無污染、低能耗的理想清堵吹灰設(shè)備?？諝馀诮Y(jié)構(gòu)如下圖。

3.疏松機(jī)

疏松機(jī)安裝在礦倉內(nèi)壁，由支座、拉桿、刮片、液壓站組成。工作時由液壓泵站產(chǎn)生的機(jī)械能通過倉壁外側(cè)的液壓油缸驅(qū)動拉桿做上下往復(fù)運(yùn)動，同時利用刮片刮擦堵塞區(qū)的礦石，破壞其密實(shí)擠壓結(jié)構(gòu)，恢復(fù)礦石的流動。如下圖。

倉壁振動器、空氣炮和疏松機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)。倉壁振動器、空氣炮和疏松機(jī)都能有效清除礦倉堵塞問題，但是倉壁振動器對倉壁有沖擊力，影響礦倉結(jié)構(gòu)安全；相對沖擊力小，振動面積?。坏V石干燥程度要高，而且如果冬季或雨天連續(xù)使用，軸承過熱、潤滑脂變質(zhì)，需要對倉壁振動器進(jìn)行熱機(jī)處理，還需及時補(bǔ)充和更換潤滑脂。疏松機(jī)受液壓缸的擋板和大量刮片的影響，使倉壁摩擦阻力增加，加大了蓬礦的概率，特別是在礦倉的出口位置；由于疏松機(jī)只能直線運(yùn)動，而礦倉下部是最易堵塞的位置，其角度通常發(fā)生改變，導(dǎo)致下部無法進(jìn)行清堵；另外液壓系統(tǒng)易出問題，造成系統(tǒng)無法運(yùn)行?？諝馀谂c倉體內(nèi)壁連接位置的擋板增加壁面的摩擦系數(shù)，增大了堵煤的概率。

相比較而言，空氣炮結(jié)構(gòu)簡單，適合安裝于礦倉的每一個位置上，沖擊力大，適合礦石水分大、粒徑小的礦倉，不損傷倉斗，不會壓縮礦倉內(nèi)的礦石。同時，空氣炮排氣速度快，無須潤滑，減少了外用附件，并具有自動排污功能，在釋放空氣的過程中水份及油污隨著氣流一起排放出來。另外，空氣炮不但操作安全方便、易維修，還具有自動控制功能，且噪音低、無污染，能快速有效地解決各種物料起拱和堵塞現(xiàn)象。

四、礦倉清塞設(shè)施調(diào)研情況

通過填寫調(diào)研表的方式調(diào)研了某市轄區(qū)的42家生產(chǎn)的選礦廠，25家選礦廠的礦倉沒有任何清塞裝置，有1家選礦廠的粉礦倉安裝了倉壁振動器，16家選礦廠的粉礦倉安裝了空氣炮。

安裝了空氣炮的選礦廠一致反映，空氣炮結(jié)構(gòu)簡單，使用安全方便，不損傷倉斗，能夠有效快速地清除礦倉堵塞問題，使用空氣炮后杜絕了選礦廠礦倉事故的發(fā)生。其中2家粉礦倉礦石粒度分別為85~0毫米、65~0毫米，其余均在15~0毫米.礦倉結(jié)構(gòu)有混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)三種形式，礦倉大小從80~117735立方米不等。通過調(diào)研結(jié)果看，空氣炮使用范圍比較廣，效果顯著，是目前為止最理想的清除礦倉堵塞的設(shè)施。

五、空氣炮自動化控制

空氣炮的手動操作是靠操縱按鈕或利用換向閥上的小把手完成的，自動控制系統(tǒng)靠空氣炮自動控制儀執(zhí)行?？刂葡到y(tǒng)也可以采用可編程控制器對整個工藝系統(tǒng)進(jìn)行控制，如下圖。

空氣炮自動化控制可以實(shí)現(xiàn)如下操作：

1.在每個礦倉出口設(shè)置礦石斷料信號，并發(fā)出報警；

2.斷料后對應(yīng)礦倉出口的空氣炮由低至高順序啟動；

3.可手動/自動控制切換；

4.主控室DCS操作員可監(jiān)控空氣炮和斷流指示器工作情況，并發(fā)出報警；

5.現(xiàn)場可監(jiān)控空氣炮和斷流指示器工作情況；

6.控制系統(tǒng)可監(jiān)控空氣炮的工作，判斷空氣炮是否故障，并及時切斷故障空氣炮，發(fā)出報警；

7.監(jiān)控氣源壓力，氣源壓力低時及時停止空氣炮工作并發(fā)出報警；

8.監(jiān)控礦倉出料口閘板閥開關(guān)情況。

空氣炮自動化控制是選礦廠自動化控制的一部分，可以通過選礦廠自動化集中控制。實(shí)現(xiàn)空氣炮自動化控制后可以及時解決料倉堵塞問題，避免因人工處理可能發(fā)生的安全生產(chǎn)事故，精準(zhǔn)防控礦倉事故的發(fā)生。

六、建議

空氣炮能夠快速有效解決選礦廠料倉堵料等問題，從源頭上杜絕了選礦廠料倉事故的發(fā)生，是目前最為理想、最為有效的解決料倉堵料難題的設(shè)備。空氣炮適用于很多行業(yè)領(lǐng)域，適用范圍比較廣，建議廣泛應(yīng)用于部分行業(yè)的料倉，例如：非煤礦山、火力發(fā)電廠、煤礦及井下煤倉、洗煤廠、鋼鐵廠、水泥廠、混凝土加工廠、鑄造廠、化肥廠、焦化廠、煤氣廠、化工廠、鋁廠、淀粉廠、食品加工廠、糧食加工廠、飼料加工廠、鍋爐、制藥廠等行業(yè)。