一種煤礦通風機調節裝置的分析與應用

劉小濤

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業有限公司， 山西 臨汾 041099）

引言

當前，我國煤礦井下采掘工作面基本上采用通風機為工作區域進行通風，從而保障采掘工作面的風量要求。從當前的實踐應用情況來看，大部分煤礦井下通風機安裝在巷道后，其通風口被固定在某一位置，基本上無法對其通風角度進行調節，因此通風機在巷道通風應用時有相當的局限性，已無法適應不同巷道的通風需求。另外，通風機的通風口容易發生堵塞問題，通風口堵塞后當時一般難以發現，導致通風口瓦斯濃度過高，給安全生產帶來了嚴重的安全隱患。

針對煤礦井下通風機通風過程中存在的以上問題，提出了一種通風機調節裝置并展開分析。

1 煤礦通風機調節裝置的設計分析

1.1 結構

為解決煤礦井下通風機通風角度無法調節的問題，新型煤礦通風機調節裝置，如圖1 所示。該包括煤礦通風機調節裝置主要包括底板、安裝板、安裝塊、螺紋桿、連接桿、轉動桿、連接板、固定軸、轉動板、固定塊等部件。

圖1 煤礦通風機調節裝置的結構示意圖

通風機調節裝置底板底端均勻設有多組支撐腳；安裝板安裝在底板上端面的一側，安裝板上設有出風口；電機安裝在安裝板上；四個固定塊兩兩分為一組對稱分布在安裝板上；螺紋桿和安裝塊均設有兩組，每組螺紋桿分別轉動連接每組固定塊，其中一組螺紋桿的一端穿過一個固定塊并連接電機的輸出軸，兩組螺紋桿之間傳動連接[1-2]；兩組安裝塊分別位于兩組固定塊之間，兩組安裝塊分別螺紋連接兩組螺紋桿，兩組安裝塊均滑動連接安裝板，兩組安裝塊遠離安裝板的端面上分別設有第一伸縮裝置。

第一連接桿設有兩組，每組第一連接桿上均設有第一條形通孔，兩組第一連接桿的一端分別連接兩組安裝塊；第二連接桿連接兩組第一連接桿遠離兩組安裝塊的端面，第二連接桿上設有第二條形通孔。

連接板設有兩組，兩組連接板并排分布在兩組第一連接桿之間，兩組連接板的兩端分別連接兩組第一連接桿；固定軸的兩端分別連接兩組連接板。

轉動桿中部轉動連接固定軸，轉動桿的一端穿過第二條形通孔并連接通風機，轉動桿的另一端連接轉動板；轉動板的兩端分別穿過兩組第一條形通孔并分別連接兩組第一伸縮裝置的伸縮端[3-4]。

通風機調節裝置設計有照明燈；照明燈安裝在底板上，照明燈電性連接蓄電池；照明燈可以在礦道內進行照明，避免新的工作人員對礦道不熟，誤撞裝置。

通風機調節裝置設計有第二伸縮裝置；第二伸縮裝置設有多組，多組第二伸縮裝置分別安裝在多組支撐腳與底板連接處，多組第二伸縮裝置的伸縮端分別連接多組支撐腳；礦道內路面不平整，可以通過調節多組第二伸縮裝置，對裝置進行穩定的放置，提高裝置的實用性與安全性能。

通風機調節裝置固定軸到轉動板的距離值小于固定軸到通風機的距離值；使得在轉動板與通風機進行相同的角度偏移時，通風機偏移的距離大于轉動板偏移的距離，便于利用第一伸縮裝置小距離的伸縮控制通風機在第二連接桿上進行大距離的轉動。

電機與安裝板連接的端面上設有減震橡膠墊；減震橡膠墊為橡膠材質，電機啟動時，會產生振動，減震橡膠墊可以降低電機震動對安裝板的影響，使得裝置整體安裝更加穩定，降低安全事故發生的概率[5]。

1.2 工作原理

需要對通風機的位置進行調控時，啟動電機，電機運行帶動兩組螺紋桿轉動，兩組安裝塊分別沿兩組螺紋桿在豎直方向上移動，兩組安裝塊帶動兩組第一連接桿、第二連接桿、轉動桿和通風機進行上下移動，以便于調整通風機的位置；當需要對通風機進行角度旋轉時，啟動兩組第一伸縮裝置，一組第一伸縮裝置伸長，另一組第一伸縮裝置收縮使轉動板發生轉動，轉動板轉動，轉動桿繞固定軸進行旋轉，使得通風機發生轉動，實現對通風機的角度調節；從而對通風機的位置進行調整以適應不同礦道的通風需求。

1.3 甲烷濃度檢測儀

在通風機調節裝置上還設計有蓄電池、蜂鳴器和甲烷濃度檢測儀等部件。底板上設有控制器，底板的上端面上設有凹槽；蓄電池安裝在凹槽內；蜂鳴器安裝在底板的上端面上；甲烷濃度檢測儀安裝在安裝板上，甲烷濃度檢測儀位于出風口的上方；控制器控制連接蜂鳴器和甲烷濃度檢測儀，控制器、蜂鳴器和甲烷濃度檢測儀均電性連接蓄電池[6]。

礦道內會產生大量的甲烷氣體，甲烷氣體易燃易爆，因此設置了甲烷濃度檢測儀對礦道內甲烷的濃度進行測量，測量的數值反饋給控制器，控制器在接收的甲烷的濃度值大于設定的值時啟動蜂鳴器發出警報，提醒工作人員檢查通風口是否被堵住以及決定是否需要疏散工作人員。

2 實踐應用分析

2.1 工程概況

山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業有限公司位于山西省臨汾市堯都區一平垣鄉，生產能力為90萬t/年。該煤礦的開拓方式：斜井開拓；井筒數量為4 個；開采水平為+1 125 m；現采煤層為9+10 號，11號；采煤工藝為綜采放頂煤；瓦斯等級為低瓦斯；水文地質類型為中等；自燃傾向性為自燃。煤礦采用中央并列機械抽出式通風，有主斜井、副斜井和材料斜井共3 個進風井，1 個回風立井。安裝有FBCDZ-NO.25 型防爆抽出式對旋軸流式通風機，功率2×315 kW，主扇排風量4 800～9 600 m3/min。

當前主要開采51006 掘進工作面，走向長1400m，傾向長度120 m，面積為168 000 m2，開采煤層9+10號合并層，煤層結構簡單，煤層平均厚度4.3 m，夾矸0.25～0.6 m，煤層平均傾角4°。51006 掘進工作面采用2×15 kW 低噪聲對旋軸流式局部通風機，配套Φ800 mm 的風筒壓入式供風。

2.2 通風機調節裝置的應用

51006 掘進工作面采用2×15 kW 低噪聲對旋軸流式局部通風機，以往局部通風機的風口都是固定有某一位置，當隨著巷道的挖掘需要調節通風口時，無法操作。針對這一情況，將新型研制的通風機調節裝置在51006 掘進工作面2×15 kW 低噪聲對旋軸流式局部通風機進行了安裝調整并投入了工業性試驗。從2020 年11 月—2021 年9 月的工業性試驗情況來看，局部通風機整體運行穩定，根據掘進巷道風量需求可以對局部通風機的通風口進行調節，同時通過對通風口甲烷濃度檢測結果來實現對通風口堵塞問題的評價，有效地保障了51006 掘進工作面的掘進安全，為實現臨汾宏大錦程煤業的高產高效安全開采起到了積極作用。