可可盖选煤厂原煤仓采用气膜钢筋混凝土穹顶储仓方案初探

常向东，李翔宇，郭运行

(陕西华电榆横煤化工有限公司，陕西 榆林 719000)

可可盖选煤厂原煤仓采用气膜钢筋混凝土穹顶储仓方案初探

常向东，李翔宇，郭运行

(陕西华电榆横煤化工有限公司，陕西 榆林 719000)

介绍了气膜钢筋混凝土穹顶储仓的特点、施工工艺，并与传统仓进行了技术经济对比分析，结合国内神华、中煤等企业选煤厂外围工程实例，初步推断可可盖选煤厂原煤仓采用气模混凝土穹顶储仓方案科学、经济可行。

选煤厂；原煤仓；气膜穹顶储仓；聚氨酯(PU)；聚氯乙烯(PVC)

0 引言

可可盖选煤厂为矿井型选煤厂，隶属于陕西华电榆横煤化工有限公司可可盖煤矿，位于陕西省榆林市小纪汗乡，规划处理能力为10 Mt/a，入选的原煤为低灰、低硫～中硫、高挥发分、高发热量的不粘煤和长焰煤。矿井及洗煤厂项目可行性研究报告已通过中国国际工程咨询公司评审，目前正开展设计优化等工作，按照“技术先进，科学合理、经济适用”的原则，拟在原煤仓运用气膜钢筋混凝土穹顶储仓技术[1-2]。

1 气膜钢筋混凝土穹顶储仓

1.1 特点

(1)结构力学性能好。由于其顶部的拱形设计在相同高度下体型系数较小，能适应较大的荷载，仓顶支撑荷载大；圆形深仓有很强的抗地震、抗强风等自然灾害的能力，比传统的混凝土筒仓更坚固耐用。

(3)工期短，投资少。施工安全、快速，机械化程度高，投入人员少；地基处理简单，能很好地应付地层不同程度的沉降，在多数情况下不需要深基础；建筑成本低，壳体结构能较好地达到用较少的建筑材料建成更大储仓的目的。

(4)防水、防火、自洁性能好。外膜是由持久耐用的高张力织物和聚氯乙烯(PVC)涂层加工而成，自身具有很强的防水性能和自洁性能。气膜整体通过射频焊接成型，焊接强度和密封性都很好，有效消除了潜在的漏点源。仓体内光滑的外表面不利于煤尘的堆积，减小了仓内储煤自燃、爆炸的可能性。

(5)仓体外形及取料形式多样化。可以根据现场布局和业主需求进行多样变化，可采取更低矮的穹顶外形、不设直墙的半球，甚至长椭圆等多种形状。储仓的存储和输送系统，包括地上和地下廊道的取料系统，也可根据储仓外形有针对性地选择不同的解决方案。

1.2 施工工艺

气膜钢筋混凝土穹顶结构是一种新型大跨度空间结构形式，它以性能优良的涂层织物膜材为空间模板，固定于按设计要求施工完毕的环型基础上，通过在膜材内充气并保持膜内恒压状态作为施工荷载支撑，成型后依次在膜材内表面进行粘结层喷射、聚氨酯泡沫层喷涂、分层绑扎钢筋安装、混凝土喷射等工作，最终形成刚度大、力学性能好、仓储空间大的建筑物。主要工艺流程如图1所示[3]。

图1 气膜钢筋混凝土穹顶结构工艺流程

1.2.1 基础施工

仓体采用环形基础，基础采用高强度预应力管桩，碎石褥垫层，地下暗道为条形基础，仓体为环形基础。基础施工如图2所示。

1.2.2 廊道施工

2.2.4 径流补给 根据《内蒙古自治区水资源及其开发利用调查评价》，河套灌区多年平均年径流深仅为5 mm。且周边地势平坦，渠系复杂纵横交错，径流量极小，补给量只占淖尔春季蓄水量的0.2%～0.3%可忽略不计。

地下暗道为条形基础，每个仓下根据实际运输状况设置地下暗道条数，在暗道顶部设置卸煤漏斗。廊道施工如图3所示。

1.2.3 气膜展开及固定

将展开好的气模靠近风机处放置，向圆心展开，沿基础环梁打开；球膜展开后，将球仓外皮拉下，沿基础环梁外侧固定牢靠、压实。气膜展开及固定如图4所示。

图2 基础施工

图3 廊道施工

图4 气膜展开及固定

1.2.4 充气及成型

连接气闸和充气机，慢慢提升气压，直到球膜成型达到设计要求，保持稳定压力使球膜稳定。充气及成型如图5所示。

图5 充气及成型

1.2.5 喷涂聚氨酯

在球仓气膜内表面，喷涂一层聚氨酯涂料，使球仓形成一个黏着性的表面。喷涂聚氨酯如图6所示。

图6 喷涂聚氨酯

1.2.6 钢筋标签安装

喷涂聚氨酯过程中，根据喷层的厚度设置结构钢筋标签，标签的距离随位置不同而变化。钢筋标签安装如图7所示。

图7 钢筋标签安装

1.2.7 钢筋绑扎及喷射混凝土

下层混凝土强度达到1.2 MPa时，进行钢筋绑扎；根据划分施工段，分区域分层进行混凝土喷射，直到钢筋骨架完全被覆盖后，方可进行整体混凝土喷射。

图8 钢筋绑扎及喷射混凝土

2 典型实例

气膜钢筋混凝土穹顶是20世纪中叶发展起来的一种新型储仓技术，时至今日，技术成熟，工艺完善，在大容量储仓结构中逐渐取代传统的直筒仓，在国外已广泛运用：据不完全统计，目前全世界已建立2 000多个各类用途的球形储仓。我国煤炭行业于2012年首次引进该技术，在神华巴彦淖尔能源责任有限公司洗煤厂成功建设了国内第1座气膜薄壳钢筋混凝土穹顶储仓(远期规划24 Mt/a，一期规划12 Mt/a)，并在大型洗煤厂逐步推广。近年气膜钢筋混凝土穹顶结构的项目应用情况见表1。

3 可可盖煤矿洗煤厂仓储方案

3.1 原设计方案

可可盖洗煤厂储煤仓分为原煤仓、产品仓、铁路装车仓，原方案均采用钢筋混凝土圆筒施工，主要参数见表2。

表1 近年气膜钢筋混凝土穹顶结构的项目应用情况

表2 可可盖洗煤厂储煤仓原设计方案

3.2 优化方案

根据储煤的结构特点，结合现场应用经验，3万t容量以上储仓，气膜钢筋混凝土穹顶结构在施工管理及后期维护方面，较钢筋混凝土圆筒结构具有较大优势，可可盖煤矿铁路装车仓、产品仓仍采用设计院推荐的钢筋混凝土圆筒方案，原煤仓拟采用气膜穹顶方案，具体参数见表3，平面尺寸如图9所示。

表3 优化后原煤仓设计参数

3.3 方案比较[4-5]

(1)投资及维护。投资及维护费用低。土建工程造价约5 100万元，地基处理造价约400万元，总计约5 500万元。比原设计方案节约562万元(9.26%)。同时根据估算，气膜穹顶结构1年的运行维护费约9万元，而钢筋混凝土圆筒结构一般为13万元，节约4万元(30.8%)。

图9 原煤仓平面尺寸

(2)建设工期。根据现场施工经验，同类型的钢筋混凝土圆筒6万t容量的仓储工程，工期一般为200 d，而气膜穹顶结构，由于工艺简单，机械化程度高，工时少，同类型工期一般90～150 d。

(3)使用人员少。机械化程度高、投入人员少，体现了“无人则安”本质安全理念。采用传统筒仓施工方式，这样一个项目至少用200多个作业人员，而采用这种方式只需要30多个，大大节省了人工成本。

(4)环保、绿色。在施工及运营期间，气膜穹顶储仓能更有效地控制潜在的污染物，其独特的施工方法避免了大量建筑垃圾的产生，仓内施工也有效减少了粉尘排放，施工更加绿色、节能和环保。

4 结束语

气膜钢筋混凝土穹顶，技术先进、科学合理，在大容量储仓中经济优势十分突出，该技术在煤炭行业虽引进时间尚短，但神华集团、中煤集团等拥有的几个现代化大型洗煤厂已先后采用，整体建筑造型美观，浑然天成。多年运行以来，效果良好，施工阶段工艺简便，安全环保，后期运行维护节省大量人力、物力、财力。综合论证，对可可盖洗煤厂原煤仓原方案进行优化调整，采用气膜钢筋混凝土穹顶储仓结构施工。

[1]王林.新型大容量环保型储煤场[J].起重运输机械，2007(2)：56-59.

[2]苗志同，曹军.气模钢筋混凝土结构穹顶储仓施工技术[J].山西建筑，2015(11)：1-2.

[3]肖龙，郭建斌，肖亚成.气承式充气膜煤棚的优点和应用前景[C]//中国煤炭学会煤矿建设工程专业委员会2012年学术交流会论文集，2012：65-66,70.

[4]石小冬.封闭式储煤设施的评价与比选[J].内蒙古煤炭经济，2008(1)：48-50.

[5]孟文清，邱凯龙，张亚鹏，等.橡胶充气芯模在储煤仓填料施工中的应用[J].煤炭工程，2016，48(6)：65-67.

(本文责编：白银雷)

常向东(1970—)，男，山东嘉祥人，高级工程师，从事煤矿技术及管理工作(E-mail:2607296628@qq.com)。

TD 223

B

1674-1951(2017)11-0033-03

2017-09-11；

2017-10-30