通过煤炭休止角试验提高堆煤量测量效率的方法研究李琦

通过煤炭休止角试验提高堆煤量测量效率的方法研究李琦

李琦

榆林职业技术学院陕西榆林719000

摘要：在分析目前榆林站台堆煤量计算的基础上，指出了其中不足之处，提出了针对性的解决办法：通过模拟试验得出了不同粒径和含水量煤堆的天然休止角，得出了一种计算站台堆煤量的简化算法。

关键词：堆煤量测量休止角计算方法

1.问题的提出

煤场堆煤量是衡量煤场供煤能力，堆煤量变化是统计损耗，核算销售量、效益的重要指标依据。煤炭运销单位统计煤场堆煤量，需要经常对堆煤量进行测量。而目前常用的测量方法又存在着明显的弊端：

1）测量工作量大。传统的堆煤体积计算方法需要掌握被测煤堆的外围尺寸，为了较为精确的采集到煤堆外围尺寸的数据资料，测量人员需要对站台煤堆进行全方位的测量，包括煤台顶上的特征点，腰部点以及煤台底部的边界线（详细程度根据需要而定）。如果用RTK测量，测量人员需要持测量移动站沿着站台煤堆的被测点走动，走过的足迹线要形成对煤堆的包围；如果用全站仪测量，则测站点要和所有被测点通视，通过若干次移动测站点才能完成测量工作。而且站台煤堆量测量又是一项经常性，重复性的工作，所以目前投放到该项工作当中的人力、物力及财力是巨大的。

2）测量过程中存在一定的安全隐患。由于测量过程中，测量人员要在煤堆上大量的走动，而煤堆本身都是野外堆积的，在太阳光的直射下容易有高温和自然的情况发生，对测量人员造成伤害。同时站台煤堆是松散堆积的，测量人员在其上走动时容易陷入，滑落，造成身体的擦伤。

3)测量人员长期在站台煤堆进行测量，对其身体健康有较大影响，容易患上尘肺病等职业病。站台煤堆是开放性堆积的，故煤粉必定有一定的发散性，加之榆林地区年均风力较大，故站台煤堆经常都是煤尘飞扬的，在测量人员对其进行测量时，难免吸入大量煤尘，对测量人员的身体健康产生重大的不良影响。

2.工程背景

青龙寺煤炭转运站位于陕西省榆林市府谷县西部约60公里处，距神木县约40公里，行政区隶属府谷县老高川镇。转运站总占地面积56亩，其中堆煤场地占地43亩平方米，场地设计存煤量25万吨。主要服务神华集团青龙寺煤矿及周边其它中小型煤矿的原煤缓存、运销任务。年吞吐煤炭总量约为1300万吨，平均每周的吞吐总量约25万吨。为统计存量，核算成本、效益，每月需要对煤场存煤量进行测量。

3.煤炭天然休止角试验方法及结果

3.1试验方法

对铁路站台堆煤的常见粒径和含水量的煤炭天然休止角进行室内试验，试样粒径变化范围为2.5mm至20mm，含水量变化范围为2%至10%。共有56组试验，每组试验制备3个试样，共对168个试样进行试验。试验采用场地模拟试验的方法，煤堆堆积成圆锥形，采用人工铁锹堆煤，堆煤时，从煤堆顶落煤并保持铁锹口尽量接近煤堆（不接触），落煤高度在1cm以内（即煤粒静止散落在煤堆上），当圆锥体高度为分别为1m，1.5m，2m时，停止堆煤，等到煤堆基本稳定后，测量煤堆圆锥体的底面半径，量测四个部位的半径取平均值,则该煤堆的天然休止角θ按下式计算：

式中：V是计算对象煤堆的体积；hi1、hi2、hi3、hi4为第i个方格网4个角点与站台面的高差值，由实际测量所得的煤堆外包线内插求得；a为方格网的边长。

显然，该方法的计算精度取决于方格网边长a的大小和测量外包线时选点的密集程度，要想获取较高精度的测量计算值，必须增加测绘和计算的工作量，当需要较高精度的堆煤体积量时，该方法是比较合适的。但有些时候，我们只需获取煤堆体积的估计值，也就是说对精度的要求很低，比如煤场每周（或半月、一月，煤场不一样，核对周期也不一样）要根据进场煤量、出厂煤量、上周存煤量以及进出场煤量的票据来核对煤场煤量并计算煤场的煤量损耗，这就必须测量计算周末煤场的堆煤量，这种常规测量的工作量很大，要求精度又比较低，因此采用下述方法可节约大量的人力，物力。简化计算方法只需测量站台煤堆的与站台面的交线以及堆煤的高度（一般测量若干个点求得平均高度），其计算式如下：

参考文献

[1]南京水利科学研究院.土工试验规程[M]，辽宁名族出版社，1999.12

[2]杨耀权等.大型煤堆体积自动检测系统[J].计量技术.1999.5