均壓工作面皮帶過風(fēng)墻擋風(fēng)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用

王衛(wèi)東

(同煤集團(tuán)云岡礦機(jī)電科，山西 大同 037017）

云岡礦81125工作面位于311盤區(qū)11-1#層，北部為解放煤礦，西部為上深澗煤礦破壞區(qū)，東部為11-1#層81123工作面，南部為11-2#層311-4盤區(qū)。2016年10月，21125巷掘進(jìn)期間與西部存在的上深澗煤礦破壞區(qū)貫通兩次，貫通后監(jiān)測(cè)上深澗煤礦破壞區(qū)氧氣濃度低于10%，后由救護(hù)隊(duì)施工密閉與之隔離。

為增加氧氣濃度，保證生產(chǎn)安全，決定將81125工作面建為均壓工作面，需要在進(jìn)風(fēng)巷口加設(shè)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并設(shè)立兩道風(fēng)門，風(fēng)機(jī)風(fēng)筒穿過兩道風(fēng)門，為均壓工作面供風(fēng)。為保證風(fēng)量，就需要減少皮帶過風(fēng)墻時(shí)的漏風(fēng)量。

1 皮帶過風(fēng)墻密閉裝置的風(fēng)量計(jì)算

均壓工作面在21125巷口，在21125巷交回風(fēng)以里、51125巷交回風(fēng)繞道口以里各施工均壓風(fēng)門兩座。皮帶在穿過兩道風(fēng)墻時(shí)，風(fēng)墻處漏風(fēng)量是最大的，是設(shè)計(jì)擋風(fēng)裝置的關(guān)鍵所在。為保證工作面的配風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需計(jì)算出工作面所需風(fēng)量。

1.1 按氣象條件計(jì)算

式中：

Vcf-采煤工作面的風(fēng)速，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量1.0m/min；

Scf-采煤工作面平均有效斷面積，81125工作面平均斷面積11.85m2；

Kcf-采煤工作面長度調(diào)整系數(shù)，一般按10%調(diào)整，即Kcf=1.1；

Kcl-采煤工作面采高調(diào)整系數(shù)，一般按10%調(diào)整，即Kcf=1.1。

計(jì)算得：Qcf=60×70%×1.0×11.85×.1.1×1.1=602.2m3/min。

1.2 按瓦斯?jié)舛扔?jì)算

式中：

qcg-采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均絕對(duì)瓦斯涌出量，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量取平均值為1.8m3/min；

kcg-采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，一般取2.5；

0.8%-《煤礦安全規(guī)程》要求，采煤工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔粦?yīng)超過0.8%。

計(jì)算得：Qcf=125×1.8×2.5=562.5m3/min。

1.3 按二氧化碳涌出量計(jì)算

式中：

qcc-采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中平均絕對(duì)二氧化碳涌出量，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量取平均值為1.2m3/min；

kcc-采煤工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，一般取2.5；

1.5%-《煤礦安全規(guī)程》要求，采煤工作面回風(fēng)流中二氧化碳濃度不應(yīng)超過 1.5%。

計(jì)算得：Qcf=67×1.2×2.5=201m3/min。

1.4 按工作面回采同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算

式中：

Ncf-采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，根據(jù)實(shí)際取50人；

計(jì)算得：Qcf=4×50=200m3/min。

根據(jù)以上計(jì)算確定工作面配風(fēng)量為610m3/min。

選擇吸風(fēng)量大于610m3/min的風(fēng)機(jī)，而只有2×75kW風(fēng)機(jī)開雙級(jí)后吸風(fēng)量達(dá)到900m3/min滿足工作面所需風(fēng)量，因此計(jì)算的風(fēng)墻（包括風(fēng)門）漏風(fēng)不得大于30%。

2 皮帶過風(fēng)墻密閉裝置的設(shè)計(jì)

為了保證裝置穩(wěn)定可靠，保證漏風(fēng)量小于30%的要求，設(shè)計(jì)時(shí)，先分成兩組擋風(fēng)裝置，包括風(fēng)墻擋風(fēng)板和輔助擋風(fēng)裝置兩組。風(fēng)墻擋風(fēng)板作為主要的擋風(fēng)位置，在兩道風(fēng)墻上共設(shè)計(jì)了四道擋風(fēng)板；而相應(yīng)的輔助擋風(fēng)裝置在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口設(shè)計(jì)兩道擋風(fēng)板。前后總共有六道擋風(fēng)板，這樣就有效地解決了漏風(fēng)的問題。施工時(shí)需在外風(fēng)門的均壓墻上安設(shè)U型壓差計(jì)，均壓期間可根據(jù)壓差觀測(cè)風(fēng)量，在試驗(yàn)中擋風(fēng)裝置也完全符合設(shè)計(jì)要求。

2.1 風(fēng)墻擋風(fēng)板

風(fēng)墻擋風(fēng)板加工的大小尺寸是相同的，位置分別安裝在兩道風(fēng)墻的兩側(cè)，共四組裝置。為了便于安裝，每組裝置在設(shè)計(jì)時(shí)將擋風(fēng)板設(shè)計(jì)成了上、中、下三部分（如圖1所示）。擋風(fēng)板外圍的孔是擋風(fēng)板的安裝孔，可直接安裝于風(fēng)墻預(yù)留的位置上，里面一圈孔安裝膠帶。上擋煤板為了過煤，安裝的膠帶割成簾狀，而中、下?lián)趺喊宓哪z帶則是為了防止運(yùn)輸帶與鐵板的剛性摩擦，損壞運(yùn)輸帶。風(fēng)墻擋風(fēng)板的安裝形式如圖2所示。

圖1 風(fēng)墻擋風(fēng)板

圖2 風(fēng)墻擋風(fēng)板安裝位置圖

2.2 輔助擋風(fēng)裝置

為了強(qiáng)化密閉效果，保證送風(fēng)量，在風(fēng)墻擋風(fēng)板前后又加了一組輔助擋風(fēng)裝置。輔助擋風(fēng)裝置包括兩道擋風(fēng)板，分別安裝在兩道風(fēng)墻外側(cè)。

第一道輔助擋風(fēng)板（如圖5擋風(fēng)板1）主要起緩解風(fēng)速的作用，安裝位置在第一道風(fēng)墻外，也是第一道阻風(fēng)板，受到的風(fēng)力也是最大的。在設(shè)計(jì)時(shí)，在擋風(fēng)板上多加了兩道扁鐵（5#），使皮帶在受到風(fēng)力作用時(shí)產(chǎn)生的形變較小，以此來增加受風(fēng)強(qiáng)度（如圖3所示）。

圖3 擋風(fēng)板1

圖4 擋風(fēng)板2

第二道輔助擋風(fēng)板（如圖5擋風(fēng)板2）安裝在擋風(fēng)裝置的最后方，為了便于加工，設(shè)計(jì)時(shí)和第一道擋風(fēng)板一樣。

輔助擋風(fēng)板與風(fēng)墻擋風(fēng)板之間也設(shè)計(jì)成密閉的，兩者采用鐵板連接，使中間形成密閉的緩沖風(fēng)道（如圖5所示）。而在兩道風(fēng)門內(nèi)本身就是密閉的空間，就沒加設(shè)密閉裝置。在第二道緩沖風(fēng)道內(nèi)，設(shè)計(jì)安裝了一道噴霧灑水噴頭，也起到了降塵的作用；并且在第二道輔助擋風(fēng)板口（進(jìn)煤口）加設(shè)了堆煤保護(hù)探頭，以保證帶式輸送機(jī)安全的運(yùn)行，如圖4所示。

3 皮帶過風(fēng)墻密閉裝置的啟動(dòng)條件

在正常生產(chǎn)中不使用均壓系統(tǒng)，若達(dá)到工作面氧氣濃度小于18%、一氧化碳濃度大于24ppm或者進(jìn)回風(fēng)風(fēng)量差值大于100m3/min三項(xiàng)中的任何一項(xiàng)時(shí)，由礦領(lǐng)導(dǎo)組織研究、分析，決定是否立即啟動(dòng)均壓通風(fēng)系統(tǒng)。均壓系統(tǒng)投入使用前，必須調(diào)試均壓通風(fēng)系統(tǒng)。調(diào)試通風(fēng)系統(tǒng)期間工作面嚴(yán)禁生產(chǎn)，并做到斷電撤人。

4 過風(fēng)墻密閉裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）加工簡單，安裝方便，用料少，可以現(xiàn)場(chǎng)取材，也便于維護(hù)；（2）總共六道擋風(fēng)板，更進(jìn)一步加強(qiáng)了擋風(fēng)性能；（3）擋風(fēng)裝置一經(jīng)安裝，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控風(fēng)的作用，不需再進(jìn)行人為的操作，在斷電撤人期間，有效地保證了人身安全。

圖5 過風(fēng)墻密閉裝置總裝圖

5 結(jié)語

皮帶過風(fēng)墻擋風(fēng)裝置的使用，可以達(dá)到自動(dòng)控風(fēng)的作用，提高了設(shè)備的開機(jī)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。