帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置的設計及應用

張麗芳

（山西省霍州煤電集團公司安監局，山西 霍州 031400）

霍州煤電集團李雅莊煤礦井下巷道運輸系統風門位置處均采用刮板輸送機穿過風門墻進行出料的方式，從多年來的實踐應用效果可知運輸系統該出料方案存在以下問題：刮板輸送機穿過風門墻安裝不嚴密，因漏風影響風流控制；全巖掘進時，刮板輸送機自身常出現卡鏈、斷鏈、電機燒毀等安全事故，導致生產中斷；刮板輸送機穿過風門墻的設置方式，增加了設備和人員崗位，增加了生產成本。針對以上問題，有必要對井下掘進工作面風門位置處的出料方案進行優化調整[1-6]。

1 工程概況

李雅莊煤礦屬于霍州煤電集團生產礦井， 2-607工作面位于李雅莊煤礦六采區中部右翼，工作面傾向長220 m，走向長1553 m，主要開采2#煤層。2-607工作面采用一次采全高綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。2-607 工作面北部為2-609 工作面，南部為2-605 采空區，西部為大巷。2-607 工作面采用雙巷布置，采用一進一回的“U”型通風方式，2-607主運順槽為專用進風，2-607 回風順槽為專用回風。

2 問題分析

李雅莊煤礦井下掘進工作面以往均采用刮板輸送機穿過風門墻的方案進行出料，對礦井風流影響較大，不利于井下風量的調節，刮板輸送機自身故障頻發，同時該方案的應用成本較高，提高了運輸成本，主要問題如下。

2.1 對礦井風流影響分析

（1）無法有效對系統風量進行調節。風門為煤礦井下風流調整設施，對回風巷、進風巷之間進行風流調整，起到擋風作用，刮板輸送機穿過風門墻后，該區域無法有效地對系統風量進行調節。

（2）形成了漏風通道，進而造成風量損失。李雅莊煤礦井下采掘頭面多，風量需求大，調配困難，刮板輸送機穿過風門墻從而形成了刮板輸送機漏風通道，造成風量損失。

2.2 刮板輸送機設備自身缺點分析

從李雅莊煤礦刮板輸送機穿過風門墻的應用現場觀測可知，在全巖掘進時，兩部刮板輸送機多次出現卡鏈、斷鏈、高負荷、電機燒毀等安全事故，設備必須停機檢修，影響煤礦的運行和生產效率，同時設備維修和管理費用大幅度增加。

2.3 板輸送機穿過風門墻的安裝及運行成本分析

李雅莊煤礦以往掘進工作面常采用SGB-620/40T 型刮板輸送機，采購成本約30 萬元/臺，每臺設備運行維修和保養成本約12 萬元/年，需增加3 名工作人員，需支付人力成本費用約22 萬元/年。如設備發生意外損壞事故，則會產生另外高額的維修費用。綜上所述，刮板輸送機穿過風門墻的出料方案，其安裝及運行成本非常高。

3 運輸系統風門位置出料方案的優化改造設計

針對刮板輸送機穿過風門墻進行出料方案在實踐應用過程中存在的問題，必須進行運輸系統風門位置出料方案的優化改造。

3.1 帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置設計

以2-607 工作面為案例，針對性設計了帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置，其結構如圖1，主要包括框體、固定橫桿、活動桿、逆流片、阻擋片、皮帶槽、止流片、固定板、三聯輥等部件。

圖1 帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置結構示意圖

該帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置從整體上分為1、2、3、4 四大部分，1、3 部分部件相同，安裝在風門墻體進風側；2、4 部分部件相同，安裝在風門墻體回風側。

主體結構加工：主體結構采用鋼板（厚5 mm）和角鋼（長×寬×厚=50 mm×50 mm×5 mm）焊接制作完成，主體尺寸結構長×寬×高=1100 mm×500 mm×100 mm。

逆止結構加工：采用廢舊皮帶加工成兩片扇形皮帶，在其內側襯設計有扇形鋼板，與主體結構邊框角鋼形成逆止結構，只能向逆風方向開啟，皮帶與鋼板上部用夾板和螺絲緊固固定。設計有內側襯扇形鋼板的逆止結構用于安裝在風門墻體進風側，同時設計無內側襯扇形鋼板的逆止結構用于安裝在風門墻體回風側。

夾板結構加工：（1）采用DN20 鍍鋅鋼管（長度為540 mm）和開孔鋼板（540 mm×20 mm）焊接制作完成；（2）另外有一條開孔鋼板（540 mm×20 mm）。

轉動結構加工：將DN15 鍍鋅鋼管安裝在主體結構上部區域，穿過主體預留孔洞和夾板DN20 鍍鋅鋼管，進而可以形成轉動結構。

托輥結構加工：主體底部向上200 mm 處位置，焊接有皮帶托輥卡槽，主要是用來安裝托輥。

固定結構加工：在主體上方和兩側各焊接2 根長度為100 mm 開孔角鋼，在風門墻體上對裝置進行二次固定。

3.2 帶式輸送機運輸方式優點分析

（1）帶式輸送機具有運距長、運量大的優點。在李雅莊煤礦井下，采用帶式輸送機可實現2400 m的長距離運輸，同時運量較大；與刮板輸送機相比，帶式輸送機技術性能較優。

（2）帶式輸送機可實現連續運輸作業。在李雅莊煤礦井下，采用帶式輸送機可以實現對煤料的連續輸送，煤料撒料現象少，運行安全可靠，可采用PLC 系統實現全面智能化控制，自動化程度高。

（3）帶式輸送機運行阻力小、能耗低。對比刮板輸送機，帶式輸送機運行過程中摩擦阻力小，僅為刮板輸送機阻力的1/5，因此其能耗低，節能降耗效果顯著。同時帶式輸送機安全保護裝置齊全，可保障其安全穩定運行。

（4）帶式輸送機運行成本較低。在風門墻采用使帶式輸送機直接穿過的方案，可節省設備、人員、維修等費用。

3.3 帶式輸送機直接穿過風門墻的方案

李雅莊煤礦2-607 掘進工作面出料系統由5 部設備組成（2 部刮板輸送機和3 部帶式輸送機）。第2 部設計為帶式輸送機設備，運距380 m；第3部設計為刮板輸送機設備，運距75 m，該刮板輸送機需要穿過2#煤層帶式輸送機尾部車場風門墻。

設計將第3 部刮板輸送機設備取消，使出料系統的第2 部帶式輸送機直接延長，使其直接穿過2#煤層帶式輸送機尾部車場風門墻。此時2-607 掘進工作面出料系統設備調整為4 部。

在2#煤層帶式輸送機尾部車場風門墻處，安裝設計的帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置，裝置中1、3 部分安裝在進風側，2、4 部分安裝在回風側。

主皮帶與防風流逆流裝置連接，皮帶縱梁與防風流逆流裝置上縱梁對接，安裝上H 架，上下膠帶能順利地穿過防風流逆流裝置對應通道。進一步調試相應裝置，讓帶式輸送機皮帶正常運行。

該裝置可固定安裝在風門墻墻體上，同時采用水泥砂漿對防風流逆流裝置與墻體的縫隙處進行修補，杜絕漏風通道的形成，保證其密封性。

4 應用效果分析

李雅莊煤礦2-607 掘進工作面出料系統穿過2#煤層帶式輸送機尾部車場風門墻區域于2020 年12月完成了優化改造調整后投入了實踐應用當中，應用效果理想。2-607 掘進工作面出料系統正常，風量損失較小，系統維護和運行成本較低。

從2020 年12 月至今，2-607 掘進工作面出料系統無一起因帶式輸送機穿風門墻防風流逆流裝置而引起的安全事故，安全性和可靠性較好。對比刮板輸送機穿過風門墻進行出料方式，該方案可產生經濟效益約50 萬元/年，經濟效益顯著。

5 結語

以李雅莊煤礦2-607 掘進工作面出料系統為研究對象，設計將第3 部刮板輸送機設備取消，使出料系統的第2 部帶式輸送機直接延長使其直接穿過2#煤層帶式輸送機尾部車場風門墻，同時安裝有帶式輸送機防風流逆流裝置。2-607 掘進工作面出料系統經優化調整后，運行穩定，風量損失小，礦井通風、運輸、成本等各方面都有了優化，為企業創造了較好的安全經濟效益。