主通風機立式風門提升裝置的優化改造研究

劉小濤

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

1.1 概況

臨汾宏大錦程煤業有限公司隸屬于山西焦煤霍州煤電集團，地處山西省臨汾市堯都區一平垣鄉，設計生產能力90 萬t/a。該煤礦采用斜井開拓方式，井筒數量4 個，開采水平為+1125 m，現主要開采9+10#、11#煤層，綜采放頂煤采煤工藝，低瓦斯礦井，水文地質類型為中等，自燃傾向性為自燃。

1.2 主通風機現狀分析

臨汾宏大錦程煤業公司設置有1 個主通風機房，其主要設備及配套設備有：BD-Ⅱ-8-No36 型隔爆對旋軸流式主通風機1 臺；啟閉JMB-6 隔爆型風門絞車2 臺；KYN28-12 kV 高壓開關柜 5 臺；GKD-1600 A 礦用低壓配電柜4 臺；0.69 kV 礦井防爆變壓器1 臺；西門子G150-0.69 kV 變頻器2 臺；立式風門4.3 m×0.11 m×4.8 m，2 個。

該煤礦主通風系統按照煤礦相關規定采用雙主通風機運行模式，一用一備，每月定期切換一次主通風機，同時定期對主通風機進行檢修和保養。該煤礦每套主通風機均有其獨立的風道，在對主通風機進行切換時，通過設置的立式風門來實現風道的切換。主通風機房已實現無人值守，切換主通風機通過遠程集控方式一鍵切換來實現。

2 主通風機立式風門運行現狀及存在問題分析

礦井井下立式風門由框架和門板兩部分組成，規格為4.3 m×0.11 m×4.8 m，重量1.3 t，主要實現主通風機后方節流空氣以及風道內轉換風流方向的作用。

井下立式風門通過啟閉JMB-6 隔爆型風門絞車實現提升，下降時通過風門絞車進行牽引，基于風門自重實現下降。

該煤礦BD-II-8-No36 型隔爆對旋軸流式主通風機共設有2 個立式風門，當井下主通風機處于正常工作狀態下，其中1 個立式風門處于開啟狀態，打開風道保持巷道的風流暢通；而另1 個立式風門處于關閉狀態，使得備用風道處于封閉狀態，目的是為了防止風流短路。在對井下主通風機工作進行切換時，必須要對相應的立式風門進行切換，保障巷道的風流暢通。井下風道布置情況如圖1。

圖1 井下風道布置示意圖

《煤礦安全規程》規定：井下主通風機切換倒機時間必須在10 min 之內完成。如果主通風機切換后，立式風門出現卡阻現象而無法及時進行切換，將會導致主通風機無法正常倒機，影響井下主通風系統的正常運行，會存在安全事故隱患。該礦為解決立式風門卡阻現象，在立式風門頂部備有1 臺手拉葫蘆，當立式風門依靠風門絞車牽引和風門自重無法正常實現落下時，工作人員手動操作手拉葫蘆讓立式風門進行降落。從使用情況來看，該解決方案解決立式風門卡阻問題的時間較長，工人勞動強度大，必須進行優化調整。

對該煤礦井下立式風門的切換現場情況觀察發現，立式風門下降時卡阻現象的主要原因為立式風門門板在長期的升降過程中發生了嚴重的變形。針對這一情況，提出了解決立式風門下降時卡阻問題的兩種方案：（1）對變形的立式風門進行更換，但是在風道處作業會導致風流短路，影響通風系統的安全性；（2）對立式風門的提升裝置進行優化改造升級，調整以往依靠風門自重實現下降的辦法，當立式風門出現卡阻現象的情況下也能實現其升降。

綜合井下風道的施工現場情況，結合安全性和成本因素，決定對立式風門提升裝置進行優化改造以解決井下立式風門卡阻現象。

3 立式風門提升裝置優化改造方案

立式風門提升裝置以往采用JMB-6 隔爆型風門絞車，現調整為多級活塞伸縮式液壓缸進行替代。前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒，從而達到較長工作行程，實現對立式風門的升降作業[1-6]。

3.1 搭建液壓缸安裝支架

在原立式風門外框上加工制作1 個框架，規格為6.5 m×0.5 m×4.5 m，11 號礦工鋼，在框架上設置6 個支腿，底座采用膨脹螺絲進行固定。

3.2 安裝固定多級活塞伸縮式液壓缸

將多級活塞伸縮式液壓缸倒立安裝在支架頂部，安裝時必須保證多級活塞伸縮式液壓缸中心線與立式風門中線的一致性。液壓缸頂部與立式風門采用焊接工藝進行固定連接，進而當液壓缸進行伸縮的過程即可實現立式風門的升降過程。其工作原理如圖2。

圖2 多級活塞伸縮式液壓缸工作原理圖

當多級活塞伸縮式液壓缸動作處于關閉狀態時，帶動立式風門上升動作表現為打開狀態；當多級活塞伸縮式液壓缸動作，帶動著立式風門的下降動作表現為關閉狀態。

3.3 配電系統的優化改造

改造后的液壓泵電源仍采用原啟閉風門絞車電源，但是功率變大后導致配電系統負荷變大，原接觸器更換為CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接觸器，原電纜更換為MYP-0.66/1.14 kV 3×25+1×16 mm2礦用移動屏蔽橡軟套電纜。

3.4 升降裝置的調試運行

（1）調試已改造完成的立式風門提升裝置，CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接觸器閉合通電，通過低壓控制柜來控制多級活塞伸縮使液壓缸在15 cm的距離內實現升降動作。

（2）確定立式風門提升裝置工作正常后，對主通風機進行倒機操作，進而實現立式風門全行程的升降作用。

4 效果分析

臨汾宏大錦程煤業主通風機立式風門提升裝置優化改造完成，于2021 年2 月投入了實際應用。現場應用結果：提升裝置優化改造后，立式風門的升降動作安全穩定，當主通風機切換后立式風門的切換工作較為順利，保障了巷道風流暢通，有效地消除了以往立式風門下降時的卡阻問題，無一起因立式風門的升降而導致的通風安全事故發生。