防范選礦廠礦倉事故的分析與對策

□姚明燕 張玉坤 王士學

為進一步落實習近平總書記關于安全生產重要論述和講話精神，切實把礦山安全生產工作擺到突出位置抓實、抓牢、抓細，不斷提高安全生產精細化管理水平，本著治標又治本的理念，在某市應急局組織下對轄區的縣（區、市）開展了選礦廠走訪調研工作。本著“服務于企業，幫扶企業解決實際問題”的原則，通過聽取企業匯報、現場勘察、座談交流、填寫調查表等方式，了解企業生產現狀，依據“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，幫助企業解決工藝中存在的問題，一體化集中解決共性問題，保證企業安全生產、平安生產，從生產源頭杜絕安全生產事故的發生。通過現場調研可以看出，選礦廠礦倉經常發生堵塞，是企業的事故多發點。

一、近年來發生的礦倉事故

統計某市2015年以來選礦廠礦倉事故如下表。

2015年以來，某市發生了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安全，避免礦倉事故發生，亟待解決選礦廠礦倉堵塞處理方法問題，有效防止事故發生。

二、礦倉堵塞的原因及現狀

礦倉堵塞是選礦廠生產過程中普遍存在的問題，主要發生在礦粉水分大、粒度細、粘度大的礦倉。隨著選礦行業的發展，選礦破碎產品粒徑變細。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致礦石水分大。這些因素致使礦倉堵塞現象頻繁出現。在調研的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，人需要進入倉內工作，無安全的落腳點，且勞動強度大，易發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。

三、礦倉堵塞形態及處理裝置

選礦廠礦倉常見的堵塞狀態有結拱、粘結、管狀、橋狀及卡咬堵塞，具體形態如下圖。

根據礦倉堵塞的原因和形態，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壁；第二類是在礦石下落過程中給予外力，即使發生堵塞，在外力作用下也能清除。以上兩種措施對應的裝置分析如下。

1.倉壁振動器

倉壁振動器工作時，振動電機的高速轉動產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，處于不穩定狀態，從而有效克服物料的內摩擦力和聚集力，以消除料倉內物料間的相對穩定性，使物料從料倉口順利排出。倉壁振動器結構如下圖。

振動電機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，這樣就構成了單質點定向強迫振動系統。料倉一旦起拱或下礦不暢，啟動振動器，待破拱后即停。但工人發現料倉堵塞時才啟動已經晚了。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，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烈氣流，以超音速直接沖入貯存散體物料的閉塞故障區。這種突然釋放的膨脹沖擊波，克服了物料靜摩擦，使容器內的物料又一次恢復流動。它利用空氣動力學原理，由一差壓裝置和可實現自動控制的快速排氣閥瞬間將空氣壓力能轉變成射流動力能，可以產生強大的沖擊力，是一種清潔、無污染、低能耗的理想清堵吹灰設備。空氣炮結構如下圖。

3.疏松機

疏松機安裝在礦倉內壁，由支座、拉桿、刮片、液壓站組成。工作時由液壓泵站產生的機械能通過倉壁外側的液壓油缸驅動拉桿做上下往復運動，同時利用刮片刮擦堵塞區的礦石，破壞其密實擠壓結構，恢復礦石的流動。如下圖。

倉壁振動器、空氣炮和疏松機各有優缺點。倉壁振動器、空氣炮和疏松機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，影響礦倉結構安全；相對沖擊力小，振動面積小；礦石干燥程度要高，而且如果冬季或雨天連續使用，軸承過熱、潤滑脂變質，需要對倉壁振動器進行熱機處理，還需及時補充和更換潤滑脂。疏松機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；由于疏松機只能直線運動，而礦倉下部是最易堵塞的位置，其角度通常發生改變，導致下部無法進行清堵；另外液壓系統易出問題，造成系統無法運行。空氣炮與倉體內壁連接位置的擋板增加壁面的摩擦系數，增大了堵煤的概率。

相比較而言，空氣炮結構簡單，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象。

四、礦倉清塞設施調研情況

通過填寫調研表的方式調研了某市轄區的42家生產的選礦廠，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，空氣炮結構簡單，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.礦倉結構有混凝土、鋼結構、磚混結構三種形式，礦倉大小從80~117735立方米不等。通過調研結果看，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，自動控制系統靠空氣炮自動控制儀執行。控制系統也可以采用可編程控制器對整個工藝系統進行控制，如下圖。

空氣炮自動化控制可以實現如下操作：

1.在每個礦倉出口設置礦石斷料信號，并發出報警；

2.斷料后對應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操作員可監控空氣炮和斷流指示器工作情況，并發出報警；

5.現場可監控空氣炮和斷流指示器工作情況；

6.控制系統可監控空氣炮的工作，判斷空氣炮是否故障，并及時切斷故障空氣炮，發出報警；

7.監控氣源壓力，氣源壓力低時及時停止空氣炮工作并發出報警；

8.監控礦倉出料口閘板閥開關情況。

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。實現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生的安全生產事故，精準防控礦倉事故的發生。

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生，是目前最為理想、最為有效的解決料倉堵料難題的設備。空氣炮適用于很多行業領域，適用范圍比較廣，建議廣泛應用于部分行業的料倉，例如：非煤礦山、火力發電廠、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。