本文重點(diǎn)介紹關(guān)于螺旋輸送機(jī)防破碎技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來前景的探討，當(dāng)前最大限度提高塊煤的產(chǎn)量從而滿足當(dāng)前化工行業(yè)、造氣行業(yè)、燒結(jié)市場上對無煙塊煤的需求，是目前眼下許多煤炭企業(yè)最為關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。
1  概述
    在煤炭業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程中，有著多種因素制約著塊煤率提高，井下開采環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、洗選加工環(huán)節(jié)及產(chǎn)品儲裝運(yùn)等各環(huán)節(jié)均會出現(xiàn)塊煤破碎現(xiàn)象。因此，提高塊煤率的研究基本是圍繞著生產(chǎn)、轉(zhuǎn)載、倉儲和管理等幾個環(huán)節(jié)展開。
    當(dāng)前典型的塊煤防破碎技術(shù)有YPF移動式塊煤防破碎裝置、KSS型伸縮溜槽塊煤防破碎裝置、分流緩沖式入倉防破碎裝置和LKK型溜煤斗轉(zhuǎn)載裝置，這幾種裝置雖然在實(shí)際使用中都收到了一定的成效，但均存在著系統(tǒng)復(fù)雜，需要傳感器，能耗較高，工作不可靠，機(jī)械故障率高等諸多弊端。
    塊煤螺旋輸送防破碎技術(shù)是20世紀(jì)80年代末由德國引入我國，最初應(yīng)用于潞安礦務(wù)局常村礦井下中央煤倉。塊煤螺旋輸送防破碎技術(shù)完全依靠力學(xué)原理，使煤流以盡可能小的速度滑落至倉底，具有設(shè)備簡單可靠、成本低、使用周期長、維護(hù)量小、無電耗等優(yōu)點(diǎn)，近年來逐漸得到眾多煤炭生產(chǎn)企業(yè)的青睞o
2  螺旋輸送防破碎技術(shù)
    螺旋輸送防破碎技術(shù)是通過安裝螺旋輸送裝置來解決各轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)物料落差大、破碎率高、噪聲大＼粉塵多的問題，主要用于轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)及產(chǎn)品(原料)倉的塊狀物料的防碎運(yùn)輸。螺旋輸送技術(shù)通常采用內(nèi)含跌落平臺的折返式溜槽或螺旋溜槽，但多數(shù)效果不夠理想。
    對于煤倉內(nèi)的螺旋溜槽，按其布置形式，可分為內(nèi)螺旋溜槽和外螺旋溜槽兩種。內(nèi)螺旋溜槽安裝在煤倉內(nèi)的中,L,fK域，采用鋼結(jié)構(gòu)；外螺旋溜槽則緊貼倉壁嵌入式安裝，通常為鋼筋混凝土澆注而成。
    對于煤炭行業(yè)來講，內(nèi)螺旋溜槽一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，且由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，溜槽承受倉壓大，在國內(nèi)很少使用。
    外螺旋溜槽技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代的德國，70年代廣泛應(yīng)用于德國及英國的井下直立煤倉，其螺旋溜槽嵌入煤倉壁中，建造方式一般采用混凝土塊或現(xiàn)澆混凝土砌筑。80年代初，美國Al-abama州的J，瓦爾德資源公司所屬四號礦井礦自德國引進(jìn)技術(shù)，建設(shè)了北美第一座螺旋溜槽煤倉。80年代末期該技術(shù)引入我國，首先應(yīng)用于潞安礦務(wù)局常村礦井下中央煤倉，其后在晉城礦務(wù)局井下中央煤倉得到推廣。目前，螺旋輸送防破碎技術(shù)已在山西陽煤集團(tuán)，河南焦作煤業(yè)集團(tuán)、義煤集團(tuán)、神火集團(tuán)、永煤集團(tuán)等全國各無煙煤企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
    螺旋輸送防破碎技術(shù)在我國煤炭行業(yè)的廣泛應(yīng)用也極大地推動了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，各企業(yè)根據(jù)自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了與本企業(yè)相適應(yīng)的螺旋輸送防破碎裝置。煤炭科學(xué)研究總院、邯鄲設(shè)計(jì)院、鄭煤設(shè)計(jì)院等設(shè)計(jì)院以及煤炭主體高校的參與，也有力推動了該項(xiàng)技術(shù)在我國的應(yīng)用和發(fā)展。

3  螺旋輸送防破碎技術(shù)分析評價
3.1  外螺旋溜槽
    外螺旋溜槽的設(shè)計(jì)需根據(jù)來煤的特性、粘濕度、粒度分布、煤流等參數(shù)確定。邯鄲設(shè)計(jì)院研發(fā)出了螺旋溜槽設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件，保證了溜槽參數(shù)的合理確定。
3.1.1  設(shè)計(jì)形式
    外螺旋溜槽分導(dǎo)人段、加速段、勻速段三個部分。導(dǎo)人段將來煤歸攏，按一定方式平穩(wěn)進(jìn)入到加速段，起過渡緩沖作用；加速段是螺旋溜槽的關(guān)鍵部分，該段通過截面和角度的變化控制煤流的速率，使之以設(shè)計(jì)的速度平穩(wěn)地進(jìn)人到勻速段。
    對于設(shè)計(jì)形式，傳統(tǒng)采用四種設(shè)計(jì)形式：切線式、小半徑式、漸半徑式、蝸殼式(圖1)。

    早期采用的是切線式，煤流在進(jìn)入勻速段時離心加速度變化突然，且煤流的束流狀況較差，易造成在加速段和勻速段接合處灑煤，并且該處磨損嚴(yán)重；經(jīng)過改進(jìn)的小半徑式較切線式有很大改觀，小半徑式和漸變半徑式均利用了曲率半徑技術(shù)，從而解決了加速段和勻速段的良好銜接問題。漸變半徑實(shí)現(xiàn)了煤流在該銜接處的連續(xù)運(yùn)動，是目前常用的形式。前三種形式要求人煤點(diǎn)在煤倉外。蝸殼式曲率半徑由∞-->R1≤R／2-->R，適用于入煤點(diǎn)在倉中心的情況，勻速段煤流在自身重力與溜槽面板之間摩擦力及向心力等作用下共同達(dá)到平衡，可保證煤流勻速落人煤倉。
3.1.2  安裝方式及選材
    外螺旋溜槽按其安裝方式分為“內(nèi)嵌式”和“壁掛式”兩種。內(nèi)嵌式是在煤倉壁內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求，掏鑿出螺旋溜槽外緣的軌跡槽，然后再安裝螺旋溜槽槽體，壁掛式螺旋溜槽利用錨桿將已加工好的螺旋溜槽分節(jié)固定在倉壁上。前者適應(yīng)于井下新建煤倉，后者則適合于井下煤倉改造及井上新建煤倉。
    由于槽體要長期經(jīng)受大量煤流的摩擦，尤其是導(dǎo)料槽還要受到來煤的沖擊作用，因此對溜槽材料的選擇尤為重要。溜槽各部分的不同功能決定了對槽體各段應(yīng)分開進(jìn)行加工，導(dǎo)料糟須用耐磨性能好的材料，而勻速段由于煤流運(yùn)行平穩(wěn)，選材可適當(dāng)降低，對壁掛式螺旋溜槽支撐體的選擇尤為重要。
    早期螺旋溜槽采用混凝土塊或混凝土砌筑，1992年首次采用鋼結(jié)構(gòu)嵌入式螺旋溜槽，大大提高了溜槽的加工和安裝精度。
    當(dāng)前為解決槽體磨損問題，河南焦作煤業(yè)集團(tuán)各礦區(qū)采用20mm錳鋼合金加工成鋼蜂窩結(jié)構(gòu)，晉煤集團(tuán)各礦區(qū)采用特種耐磨陶瓷作為溜槽內(nèi)襯，有效提高了槽體耐磨強(qiáng)度，具有良好的推廣價值。
    兩種螺旋溜槽的安裝需依具體情況而定，對于內(nèi)嵌式螺旋溜槽，固定方式依槽體材料不同而定，安裝比較方便；壁掛式螺旋溜槽安裝時分支撐體和槽體，根據(jù)煤礦實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和螺旋溜槽必須有適當(dāng)?shù)膬?nèi)傾角、螺旋角的要求，支撐體采用箱結(jié)構(gòu)效果較好.
3.2  內(nèi)螺旋溜槽
    內(nèi)螺旋溜槽安裝在倉內(nèi)中心區(qū)域，溜槽吊裝于煤倉上口的固定框架上，并由中心管支撐，整體采用鋼結(jié)構(gòu)。如前所述，內(nèi)螺旋溜槽無法克服其自身重力，特別是滿倉下放時期強(qiáng)大壓力的影響。山東兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦選煤廠傘13m、高14.7m塊煤倉內(nèi)鋼制螺旋溜槽的穩(wěn)定使用是當(dāng)前內(nèi)螺旋溜槽在大型煤倉中應(yīng)用的成功探索，有力推動內(nèi)螺旋輸送技術(shù)的發(fā)展。

3.3  螺旋輸送技術(shù)的新進(jìn)展
    (1)二次變速技術(shù)。螺旋溜槽加速段是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，前已敘述的切線式等四種形式均為一次變速技術(shù)，是兩種運(yùn)動模式的合成。二次變速技術(shù)利用單一運(yùn)動模式使速度連續(xù)均勻變化，解決了煤流在加速段和勻速段的碰撞問題，不但提高了塊煤率，而且延長了溜槽的使用壽命。
    (2)水力漩渦技術(shù)在煤倉底部錐體的應(yīng)用。針對原有螺旋輸送裝置無法解決煤倉底部錐體部分的防破碎效果，晉煤集團(tuán)成莊礦利用旋流器錐底產(chǎn)生水力旋渦的原理，設(shè)計(jì)出使煤流經(jīng)過螺旋溜槽底部垂直下落的槽體，完善了螺旋輸防破碎技術(shù)。

    (3)垂直煤倉螺旋擾性樞軸防碎緩沖裝置(圖2)。山西陽煤集團(tuán)五礦研發(fā)的垂直煤倉螺旋擾性樞軸防碎緩沖裝置是內(nèi)螺旋輸送技術(shù)的新發(fā)展，該裝置結(jié)構(gòu)簡單\安裝方便\安裝成本低。有些礦區(qū)井下煤倉是隨采區(qū)遷移而修建的臨時煤倉,大多數(shù)不作永久性維護(hù)，安裝該類裝置較內(nèi)嵌式＼壁掛式螺旋溜槽有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
    (4)螺旋輸送轉(zhuǎn)載點(diǎn)防破碎技術(shù)。晉煤集團(tuán)成莊礦利用螺旋溜槽塊煤入倉防破碎原理成功研制出分叉式螺旋溜槽應(yīng)用于成莊礦洗煤廠501#膠帶運(yùn)輸機(jī)，使旋流輸送技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到各轉(zhuǎn)載點(diǎn)，開拓了螺旋輸送技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域口該廠還根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況總結(jié)出高位接煤法，提高了螺旋溜槽的使用效果。
    (5)超強(qiáng)耐磨陶瓷材料的應(yīng)用。作為一種新興的耐磨材料，超強(qiáng)耐磨陶瓷在螺旋溜槽中的應(yīng)用極大地延長了螺旋溜槽的使用壽命。
4  結(jié)論
    螺旋輸送防破碎技術(shù)通過降低物料之間的碰撞速度減少了塊煤之間的沖擊破碎，具有無功耗、維修量小、使用壽命長等顯著優(yōu)點(diǎn)，但該項(xiàng)技術(shù)也存在著設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，結(jié)構(gòu)參數(shù)難于一次確定、施工困難等諸多問題，因此，昆鼎重機(jī)選礦專家認(rèn)為如何最大限度地降低塊煤碰撞速度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)便捷化、安裝快速化、防破碎高效化，拓寬該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮其優(yōu)越性是該項(xiàng)技術(shù)今后重點(diǎn)研究和發(fā)展方向。