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新型支挡结构在煤仓中的应用 中煤工程设计咨询集团选煤设计研究院 侯甫志 摘 要 该文系统地介绍了新型支挡结构在半地下储仓的设计及运用。 关键词 选煤厂设计 煤仓 半地下储仓是多种煤仓形式中的一种,50、60 年代全国各地陆续因地制宜地建造了不少半地下 储煤仓。1965年煤炭部还组织了半地下储煤仓 的专题调查,总结了不少经验及教训。但由于受 到诸多条件的限制,使已建的半地下储煤仓储量 低大都储煤在10kt以下储煤品种少储煤多为 25～100mm的大中块煤 , 斜壁较缓,支腿较多,煤 流不畅,容易形成横向拱和死煤区,经常需要用人 工捅煤。既不安全,又影响正常生产。且储仓中 实际煤炭活储量仅能达到设计储量的70 ,还需 经常清理不易流动的死煤,以防自燃等对结构造 成的危害,严重影响了半地下储煤仓在新建项目 中的应用。 新型支挡结构的采用,使老的储仓又有了新 的活力。正在施工中的平朔安家岭露天煤矿选煤 厂,由于其产品储量大,又有配煤的要求,采用了 半地下储煤仓作为洗后产品煤的储仓。设计时采 用了加筋土立壁,加筋土斜壁,钢筋混凝土中心支 承筒兼作隔煤板。使半地下储煤仓储煤部分长 110m ,斜壁间上口宽44m ,高4317m ,总储煤量约 100kt ,储煤粒度在015mm以上。下图所示为平、 剖面图,现将几种主要结构分别介绍如下 平面图 121 222 1 半地下储煤仓两端立壁起着挡煤的作用 一般重力式挡墙修建高度因地基承载力及墙 体自身强度等所限,往往是矮而胖,既浪费材料, 又不能修建的过高。加筋土立壁是在填土中加入 一定数量的抗拉材料如筋条、 纤维或网状材料 使其形成一种加筋复合体,从而改变土壤的力学 性能,提高了土体的抗剪强度,弥补了土体抗拉强 度的不足,使加筋土挡墙的高度得以很大提高。 设计中两端立壁高2512m ,全采用直立式加筋土 挡墙,且上部还建有高约18m的山墙围护及空气 处理等辅助机房。 加筋土挡墙由于充分利用了材料的性能,因 722000年第3期 煤 矿 设 计 而使结构较目前任何形式的挡墙轻型化,简单化, 且结构使用安全可靠。加筋土的钢筋混凝土面板 可以预制,实现工厂化生产,从而可以保证质量, 降低原材料消耗。由于各构件均较轻,故现场不 需大型起吊设备,施工工艺无特殊要求,施工设备 简单,技术简易,便于施工组织和易于质量管理, 施工中无噪音公害。加筋土挡墙属于柔性结构, 并随填土逐步拼装,因而可以承受较大的基础变 形,从而也适合于在较差的地基上修建,对基底的 地质要求比其它重力式挡墙低。故具有基础工程 较简单的特点,且抗震性能好。由于施工是随填 土的施工面逐步修建而成,故不需脚手架等施工 设施,施工中容易保证人身安全。 加筋土挡墙由于具有以上独特的优点,因而 在造价上必然较其它挡墙经济,社会效益显著,与 一般重力式挡墙相比,可节约投资30～80 。本 半地下储仓的预算投资约418元/吨煤。这就使 得半地下储仓在没有地形可利用时,采用加筋土 挡墙,同样可以达到低成本、 高效益的目的。 2 半地下储仓两侧斜壁的坡度,决定了储仓的利 用率 斜壁平缓时,仓容量较大,但煤流缓慢,仓内 死煤多,储仓有效煤储量低;斜壁较陡时,仓容量 较小,但煤流通畅,煤仓内不起拱,不堵煤。以往 半地下储仓多利用自然地形,斜壁的缓陡多由斜 壁背面土压力的大小来决定,虽然采用边坡护砌 等保护措施,但斜壁坡度也多在40 ～50 之间,并 且储仓均比较浅。还限制储料的品种及粒度,储 料粒度较细时,储仓内物料不易流动,容易起拱。 通过采用加筋土护坡,边坡稳定得到了保证, 使储仓的利用率达到最佳状态。使半地下储仓仓 深斜壁垂直高度2617m ,坡度适中坡度为 55。可储煤品种多、 粒度细 0 15mm以上的洗精 煤、 混煤及洗混煤。 加筋土立壁、 加筋土斜壁均设计有预制钢筋 混凝土墙面板,用以阻挡墙体填土的破坏,且具有 一定的强度,并能满足与加筋带有可靠连接,而且 要有足够的刚度,以抵抗地震和物料的冲击。加 筋带采用聚烯烃复合土工加筋带,它表面粗糙,摩 擦系 数 大 于014 ,抗 拉 强 度 高,极 限 强 度 达 114MPa ,伸长率仅111 。填料采用砾、 砂类土, 容易夯实,密实度大,与筋带之间摩擦力大,能够 承受荷载作用而保持结构平衡。 3 中心支承筒及隔煤板 半地下储仓均设有配煤栈桥及支架,通常支 架采用钢筋混凝土框架结构较经济,但框架梁、 柱 阻挡煤的流动,且入料、 卸料均对支架有冲击、 磨 损及侧压力,使多数半地下储仓的框架都有不同 程度的损坏,且框架横梁遭受的破坏更为严重。 当支架采用无铰拱、 双铰拱及八字型刚架等时,在 受煤压影响方面比框架明显有利,但拱刚架为 了抵抗水平推力,基础材料消耗较大,且当基础座 落于土质地基上时,容易使地基出现变形,直接影 响拱刚架的稳定,从而使设备不能正常运行。 另外,半地下储仓内为了储存多品种储料,仓 间需设置隔煤板。隔煤板面积大,受荷压力亦大, 且隔煤板通常是三面固定,一面自由。为了控制 其变形过大引起隔煤板的破坏,必须加强边界约 束,增加自身刚度。这样既浪费了建筑材料,又占 用了储煤空间。设计中通过多种方案比较,将支 承筒与隔煤板合为一体。采用9m直径现浇钢筋 混凝土筒体,底部与返煤地道整体浇在一体,顶部 用来支承配煤栈桥,其整体刚度大,变形小,加大 了配煤栈桥的跨度 50m 跨间结构,4317m高 , 增 加了储煤量,减少煤流阻力,且筒体内亦可储煤, 充分利用有效空间。并且在筒体两侧加设钢筋混 凝土翼板作为隔煤板,相当于将一大的隔煤板由 中心筒将其一分为二,缩短其自由端的跨度,起到 事半功倍的效果。隔煤板厚度相应减薄,变形缩 小,虽然受力比较复杂,但针对各种不利受荷状态 的受力分析及详细计算,裂缝宽度控制在规范允 许的范围之内。筒体的设计集支承、 隔煤、 储存于 一体,由于刚度大,稳定性好,能够满足上部结构 的安全及设备正常运行。 上述仅是设计中的一点体会,通过施工、 使 用,还会有需要改进之处,有待于继续探讨,不断 改进,以达到使半地下储仓能够保证安全生产,保 护环境,节约能源,改善劳动条件,技术先进,经济 合理的目的。 责任编辑 王耀义 82煤 矿 设 计 2000年第3期