馬英杰

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)有限公司，山西 大同 037031）

1 5105巷掘進概況

晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)有限公司5105巷長度為1 240 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道采用綜合機械化掘進工藝，截止目前巷道已掘進400 m。5105巷采用EBZ260型掘進機進行掘進，工作面煤矸通過轉(zhuǎn)載機、DDJ-800型帶式輸送機聯(lián)合出煤，在距工作面巷道20 m處新鮮風流中安裝兩部FBD型局部通風機，風機功率為55 kW，風機通過直徑為1.0 m柔性風筒對工作面進行供風，供風量為489 m3/min[1-2]。

由于受風機檢修力度、操作技術(shù)水平以及風機自動化水平等限制，5105巷在前期掘進過程中局部通風機出現(xiàn)多起故障，主要表現(xiàn)在風機散熱性能差、風機葉輪損壞、三專供電線路故障等，導致掘進工作面無法正常穩(wěn)定供風，威脅著工作面安全高效掘進。

2 掘進前期局部通風機常見故障

1）電機散熱性能差：5105巷安裝FBD型局部通風機電與驅(qū)動直接連接，在電機外部安裝一套全封閉金屬護罩，主要用于隔絕粉塵以及有害氣體等，但是該金屬護罩具有隔熱效果，電機長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量無法迅速擴散至外界，導致電機發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，很容易造成電機燒毀事故。

2）風機葉輪損壞嚴重：由于工作面風機24 h不間斷運轉(zhuǎn)，受作業(yè)環(huán)境以及地質(zhì)條件影響，風機運行時葉輪經(jīng)常與風機外罩出現(xiàn)摩擦，以及風流存在腐蝕性液體對葉輪進行腐蝕作用，導致葉輪磨損嚴重；而風機葉輪在風機內(nèi)部，在日常檢修維護中，葉輪檢修難度大，葉輪出現(xiàn)磨損時很難及時發(fā)現(xiàn)[3]。

3）自動切換效果差：5105巷安裝的局部通風機配套兩臺400 A隔爆開關(guān)，兩臺開關(guān)安裝聯(lián)鎖控制器，在進行風機切換實驗或斷電時，主風機停風5 s后通過聯(lián)鎖作用副風機及時運行，保證工作面正常通風；但是對于高瓦斯礦井或突出礦井，風機切換期間很容易出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，不利于采掘工作面安全生產(chǎn)。

4）螺栓松動：風機在對接安裝時由于工作人員技術(shù)水平有限或安裝責任心差，導致風機螺母連接不牢固現(xiàn)象，或者在檢修時未能及時發(fā)現(xiàn)風機內(nèi)部螺母松到導致風機故障，如風機在運行時從里向外會產(chǎn)生一個軸向力，在該軸向力的作用很容易造成電機端的法蘭與固定板松動，導致葉輪震動現(xiàn)象。

5）風筒漏風現(xiàn)象嚴重：5105巷采用綜合機械化掘進工藝，巷道單茬掘進進度為1.0 m，但是由于巷道掘進煤層穩(wěn)定性差，巷道掘進后在永久支護前經(jīng)常出現(xiàn)頂板垮落、煤壁片幫現(xiàn)象，導致工作面前2節(jié)風筒損壞嚴重，風筒漏風量大，不利于巷道安全快速掘進。

3 風機故障預防措施

3.1 風機電機優(yōu)化改進

為了解決傳統(tǒng)局部通風機電機散熱效果差等技術(shù)難題，提高電機散熱效果，通風區(qū)決定對原風機外部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，將原電機全封閉外罩更換為具有過濾氣體及防塵的防護裝置，該裝置主要由瓦斯過濾器、粉塵過濾網(wǎng)以及護罩等部分組成[4]；護罩外部均勻焊制若干個直徑為5 mm通風小孔；風機下運行過程中風流分別從瓦斯過濾器以及粉塵過濾網(wǎng)中經(jīng)過，然后對電機進行有效風冷。

3.2 提高風機日常檢修力度

煤礦企業(yè)應對掘進工作面局部通風機建立檢修臺賬，定期對風機內(nèi)部進行檢修維護，確保風機內(nèi)部各種配件螺栓緊固到位，每天檢修班應安排一人對風機運行情況進行觀察，觀察內(nèi)容主要包括風機震動情況、風機產(chǎn)生噪音情況等；若風機安裝在帶式輸送機機電硐室、瓦斯抽排硐室附近時必須對風機電機安裝一套消音器。

3.3 超聲波無損檢測葉輪

為了準確監(jiān)測5105巷局部通風機葉輪磨損以及裂隙情況，通風區(qū)對局部通風機采用超聲波監(jiān)測儀進行葉輪檢測，當葉輪完好時超聲波發(fā)射至葉輪表面后，會產(chǎn)生一個穩(wěn)定脈沖圖像，若葉輪出現(xiàn)磨損或細小裂隙時，超聲波進入葉輪表面后產(chǎn)生的脈沖圖像成鋸齒狀，并通過顯示器直觀顯示葉輪局部磨損情況以及具體磨損位置；通過現(xiàn)場應用發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)人工檢修方法相比，超聲波無損檢測具有檢測精準、效率高、勞動強度低等優(yōu)點[5]。

3.4 安裝倒機不停風系統(tǒng)

為了保證5105巷局部通風機在切換主機時能夠?qū)崿F(xiàn)倒機不停風的目的，在通風區(qū)對風機安裝了一套倒機不停風系統(tǒng)。

倒機不停風系統(tǒng)主要由PLC控制器、聯(lián)鎖控制器、傳感器等部分組成，PLC控制器為整個系統(tǒng)的核心，聯(lián)鎖控制器兩臺，分別安裝在風機兩臺開關(guān)上，傳感器兩臺安裝在風機風筒上。

在進行風機切換時當斷開主風機電源時，主風機聯(lián)塑控制器及時將信號傳送至PLC控制器內(nèi)，控制器接收信號及時控制副風機開關(guān)的聯(lián)鎖控制器及時打開副風機開關(guān)電源，聯(lián)鎖動作時間錯差在0.5 s范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)主風機停機瞬間副風機開啟。

3.5 安裝風筒保護裝置

為了避免巷道迎頭風筒受頂板、煤壁冒落的矸石損壞，通風區(qū)決定對5105巷內(nèi)風筒安裝一套風筒保護裝置。風筒保護裝置主要由防護殼、防護殼復位器、立架、伸縮腿、防護金屬網(wǎng)、風筒復位器、支撐平臺等部分組成，如圖1所示。安裝工序如下：

圖1 風筒保護裝置結(jié)構(gòu)圖

1）安裝時第一組立架安裝在距工作面迎頭5.0 m處，安裝立架時必須保證伸縮腿固定在平整頂板上，安裝后通過調(diào)整兩側(cè)伸縮腿確保立架高度一致。

2）立架安裝后在立架上方依次安裝風筒復位器、防護罩、復位彈簧等配件，防護罩安裝時保證防護罩兩端插銷能夠完全插入立架頂部的凹槽內(nèi)，并通過復位彈簧實現(xiàn)防護罩上下移動。

3）所有配件安裝后將風筒穿過裝置，并將風筒復位器與風筒固定，巷道在掘進過程中當頂板由矸石落下時通過范護罩的保護作用，避免直接砸落在風筒上。通過裝置兩側(cè)的防護金屬網(wǎng)可以有效防止異物、矸石與風筒接觸，起到保護風筒的作用。

4 措施的實施效果

通過實際應用發(fā)現(xiàn)，采取相應預防措施后，晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)有限公司通風區(qū)5105巷后期掘進過程中局部通風機故障率降低至2%以下，設(shè)備維修費用節(jié)約了10余萬元，避免了因局部通風機通風不穩(wěn)定導致巷道風流不足、瓦斯積聚等事故，保證了巷道安全快速掘進，取得了顯著應用成效。