煤礦局部通風機風筒保護裝置設計應用

張 銳

（潞安集團司馬煤業公司，山西 長治 047105）

1 概述

潞安集團司馬煤業公司1205運巷位于井田二采區南翼，1205運巷從二采區集中膠帶巷開口施工，施工巷道設計長度為1500 m，巷道設計斷面規格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進煤層為山西組下部的3#煤層，平均厚度為6.39 m，平均傾角為4°，施工巷道前65 m（系統巷）采用爆破施工工藝，65 m后巷道（正巷）采用綜合機械化掘進施工工藝。

1205運巷掘進前65 m段，在二采區集中膠帶巷東側距開口20 m處安裝兩臺FBN0.6.3/60型局部通風機，通風機功率為30 kW，并采用長度為10 m，直徑為0.8 m多節柔性阻燃風筒將新鮮風流引入掘進工作面，用于掘進工作面人員呼吸及粉塵、有害氣體排除。

1205運巷掘進期間風筒采用鋼絲繩吊掛在巷道頂板距巷幫1.0 m處，由于受爆破施工、機械擠壓等影響，巷道掘進過程中位于工作面前4節風筒損壞嚴重，每班開工前需更換兩節風筒，不僅增加了風筒成本費用，加大了勞動作業強度和維修時間，而且破損風筒造成風筒漏風量加大，導致工作面供風量減少，威脅著巷道施工安全。針對這一技術難題，為了提高掘進巷道通風安全和節約成本，司馬礦通風隊通過技術分析設計了一套風筒保護裝置，并進行實際應用。

2 風筒保護裝置結構及工作原理

2.1 風筒保護裝置結構組成

（1）風筒保護裝置主要由防護殼、防護殼復位器、立架、伸縮腿、防護網、風筒復位器、支撐臺等部分組成，見圖1。

（2）防護殼成半圓弧形，主要由厚度為1 mm鋼板制成，抗壓強度為40 MPa，每節防護殼長度為3.0 m，相鄰兩節防護殼之間采用插接式連接；立架端部焊制深度為0.3 m凹槽，立架與防護殼之間采用滑桿連接。

（3）防護殼復位器主要由斜架、斜架彈簧座、防護殼彈簧座以及復位彈簧等部件組成，斜架固定安裝在立架上且與立架成45°夾角布置，復位彈簧兩端分別與斜架彈簧座、防護殼彈簧座連接。

（4）風筒復位器主要由復位彈簧、立架彈簧座、緩沖板、緩沖板彈簧座、連桿、滑輪等部分組成；立架彈簧座固定安裝在立架上，復位彈簧兩端分別與立架彈簧座、緩沖板彈簧座連接，緩沖板彈簧座通過連桿、滑輪可在水平方向移動。兩個風筒復位器水平移動范圍在0.6～1.2 m。

（5）立架固定在支撐臺上，兩根立架間距為1.2 m，支撐臺主要由一根長度為1.5 m，寬度為0.5 m槽鋼制成，在立架下端安裝兩個伸縮腿，伸縮腿伸縮行程范圍為0.5～1.0 m。

（6）相鄰兩架風筒保護裝置間距為3.0 m，同時在兩組立架之間采用一卷長度為3.2 m，寬度為1.0 m金屬網連接，金屬網抗沖擊強度為22 MPa。

圖1 風筒保護裝置斷面、剖面結構

2.2 工作原理

（1）首先第一組立架安裝在距工作面第一節風筒出風口0.3～0.5 m處，由于巷道平整度差，在安裝立架時通過伸縮腿進行調平，保證兩根立架位于同一水平面上。

（2）立架安裝調平后依次安裝風筒復位器、防護殼復位器，最后將防護殼采用滑桿與立架端頭凹槽對接，并將兩根復位彈簧與防護殼固定。

（3）所有風筒保護裝置安裝后，防護殼兩側安裝金屬防護網，最后將風筒穿過保護裝置并采用風筒復位器進行固定。

（4）巷道在掘進過程中當風筒出現晃動時，風筒復位器中緩沖板可抵住風筒，復位彈簧受壓并使緩沖板向彈簧受壓一側移動，從而帶動連桿移動，滑輪被連桿帶動在軌道槽中滾動，減小風筒晃動幅度。

（5）當頂部有落石發生時，由于防護殼為弧形，落石接觸防護殼弧面后滑落，從而防止落石在殼頂堆積，同時防護殼可利用復位器中復位彈簧上下移動，可避免或減輕落石沖擊作用對防護殼的破壞；安裝在立架之間的防護網可以有效阻擋外部煤矸石、金屬異物等與風筒的直接接觸，降低對風筒的破壞作用。

3 風筒保護裝置結構優缺點及應用效果分析

3.1 風筒保護裝置結構優缺點

（1）成本費用低。風筒保護裝置結構相對簡單，整套設備成本費用為0.32萬元，成本費用低，便于操作維護。

（2）實用性強。與傳統工作面迎頭金屬風筒相比，解決了金屬風筒成本費用高、易變形、維護難度大等技術難題，受施工工藝、地質條件影響小，可安裝在任何復雜條件的采掘工作面中，而且該裝置還可應用其他領域中如隧道、橋梁等工程施工通風中，實用性強，應用區域廣。

（3）應用效果好。風筒保護裝置可對采掘工作面風筒全方位進行保護，不僅有效防止了頂板落石對風筒破壞，同時該裝置安裝的防護網及立架可有效降低爆破飛濺碎石以及機械擠壓對風筒的破壞作用，防護效果好。

（4）該裝置在實際應用中還存在一些不足，主要表現在以下幾個方面：①防護殼長期受落石碰撞時很容易出現變形，同時復位彈簧彈性會逐漸降低，需定期更換；②在炮掘巷道受爆破振動影響，防護網損壞嚴重，需定期進行更換；③對于上山或下山巷道掘進過程中，受巷道坡度影響，該裝置安裝難度相對較大。

3.2 實際應用效果分析

1205運巷掘進至50 m處時對工作面前5節風筒安裝了風筒保護裝置，截止巷道掘進至670 m時，通過6個月實際應用效果觀察發現，安裝該裝置后，有效降低了爆破對及機械設備對工作面風筒破壞力度，巷道掘進期間共計損壞3節風筒，裝置更換防護網6卷，更換防護殼4節，與傳統風筒吊掛相比，全年可提高經濟效益達29余萬元。

4 結語

司馬礦通風隊針對1205巷掘進前期工作面風筒損壞嚴重，導致工作面風流紊亂、風流不足現象，設計了一套風筒保護裝置，通過實際應用效果來看，該裝置應用效果好、實用性強，大大提高了采掘工作面風筒使用壽命及工作面通風效率。該裝置得到了礦及集團公司一致認可，并在其它煤礦采掘工作面中進行推廣應用。