張寅偉

（霍州煤電集團，山西 霍州 031400）

在山西、內(nèi)蒙古等北方地區(qū)，采用抽出式通風方法的煤礦，其風門接口處在冬季容易結(jié)冰，導致風門無法正常啟閉，以往一般是采用電動機+人工輔助的辦法打開風門。從實際應(yīng)用中可知，此方法存在著工作量大、勞動強度高、處理時間長等問題，無法保障通風系統(tǒng)主通風機在10 min 內(nèi)完成切換，安全隱患較大，必須進行調(diào)整改進[1-6]。

1 工程概況

霍州煤電集團汾源煤業(yè)有限公司位于山西省靜樂縣城東北約30 km 處，井田地處晉西北黃土高原，屬大陸性氣候，四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫為6～7 ℃，1 月平均氣溫可低至-15 ℃，最低氣溫達-28 ℃。汾源煤業(yè)主要采用“分區(qū)抽出式”通風方式，二盤區(qū)回風立井安裝2 臺FBCZ-10-No32抽出式通風機。

2 通風系統(tǒng)風門及冬季結(jié)冰情況分析

汾源煤業(yè)二盤區(qū)回風立井2 臺主通風機輪換使用，在切換使用過程中，對開風門的作用非常關(guān)鍵，是保障各處通風系統(tǒng)正常運行的核心設(shè)施。通風系統(tǒng)的切換過程必須關(guān)聯(lián)到對開風門的啟閉，從汾源煤業(yè)二盤區(qū)回風立井通風系統(tǒng)現(xiàn)場來看，對開風門冬季結(jié)冰現(xiàn)象嚴重，嚴重影響通風系統(tǒng)主通風機的切換作業(yè)。

二盤區(qū)回風立井通風系統(tǒng)對開風門由于結(jié)冰從而導致以往傳動裝置無法動作，對開風門無法正常進行啟閉，一般都是采用人工操作進行啟閉風門。在風門結(jié)冰現(xiàn)場，人工采用撬棍對風門四周及頂部結(jié)冰位置進行敲打，再結(jié)合電動機工作緩慢打開風門。

盡管對于結(jié)冰風門可以采用現(xiàn)場人工輔助開啟風門的方案，但是操作時間過長，會導致通風系統(tǒng)主通風機的切換時間較長，在該段時間內(nèi)會發(fā)現(xiàn)因風門開度不足而導致的井下通風系統(tǒng)供風不穩(wěn)定，風機流量減小，會發(fā)生工作面瓦斯?jié)舛瘸瑯说陌踩鹿剩仨殞υ擄L門結(jié)冰問題進行進一步調(diào)整處理。

3 防凍風門的設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)分析

針對汾源煤業(yè)二盤區(qū)回風立井現(xiàn)有對開風門的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場已采用的防凍措施進行了分析，提出了一種新型的側(cè)開風門防凍解決方案。該防凍風門采用單出口結(jié)構(gòu)加熱，防凍風門設(shè)計三維模型如圖1。

圖1 防凍風門結(jié)構(gòu)設(shè)計三維模型圖

該防凍風門采用頂部懸掛，兩側(cè)面鋼絲繩傳動模式，在門板頂部設(shè)置3 組限位輪，在門板底部設(shè)置有2 組行走輪，風門前后兩側(cè)設(shè)置彈性密封膠條，設(shè)置有電動執(zhí)行器提供風門啟閉動力。

新設(shè)計的防凍風門結(jié)構(gòu)如圖2，主要由左右箱體、回風管道、鋼絲繩、定滑輪、限位輪、門板、行走輪、法蘭、加熱裝置、排水閥門、進風管道等部件組成。

圖2 防凍風門結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

該防凍風門裝置風筒直徑設(shè)計為Φ3600 mm，風門門板寬度設(shè)計為160 mm，左右箱體寬度設(shè)計為250 mm。風門左側(cè)與變徑風筒聯(lián)接，風門右側(cè)與主通風機風筒聯(lián)接。

3.2 工作原理

加熱裝置為風門提供熱空氣，熱空氣通過進風管道從風門底部輸入，同時在風門內(nèi)部的循環(huán)通道進行全方位的流動，最后從風門頂部出風管道排出。基于風門內(nèi)部熱空氣流動，因此可在風門內(nèi)部保持較高溫度，有效解決了因風門外部溫度低而導致的結(jié)冰問題，保障風門在通風系統(tǒng)主通風機進行切換時能正常完成啟閉動作。同時對于輸氣管道，在其管道外部設(shè)計有保溫層，管道接口處設(shè)置有閘閥，可通過閘閥控制熱空氣的流向，輸氣管道的進出口直徑均為150 mm。

4 工業(yè)性試驗

4.1 防凍側(cè)開風門的安裝

將設(shè)計的新型防凍側(cè)開風門在汾源煤業(yè)二盤區(qū)回風立井中進行了安裝調(diào)試，在不拆除原有對開風門的基礎(chǔ)上，將新型防凍側(cè)開風門安裝在靠近水泥風道的風筒處，該接入方法操作簡單，施工量小，成本低，密封效果好。安裝示意圖如圖3。

圖3 新型防凍側(cè)開風門安裝示意圖

試驗檢測到設(shè)備鋼絲繩的平均線速度為125.6 mm/s，現(xiàn)場檢測到防凍側(cè)開風門的密封性能理想，風門漏風率小于4%，風門各滑輪運轉(zhuǎn)良好，通過鋼絲繩能帶動風門正常啟閉。

4.2 應(yīng)用及效果分析

由圖3 可知，當通風系統(tǒng)1#和2#主通風機需要進行切換時，相應(yīng)的1#對開風門和2#對開風門需要進行動作，但是因為冬季結(jié)冰問題導致通風系統(tǒng)“一鍵倒機系統(tǒng)”無法使用，通風系統(tǒng)安全隱患較為嚴重。在該通風系統(tǒng)中增加了1#防凍側(cè)開風門和2#防凍側(cè)開風門后，對其進行現(xiàn)場測試。

在該主通風系統(tǒng)增設(shè)1#防凍側(cè)開風門和2#防凍側(cè)開風門后，進一步完善了該通風系統(tǒng)的功能。當側(cè)開風門或主通風機出現(xiàn)故障時，可關(guān)閉左側(cè)的對開風門隔絕風流，方便維修人員進入風道開展維修工作。從現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示，開啟的風門沒有結(jié)冰現(xiàn)象，但防凍側(cè)開風門處有一定的結(jié)冰現(xiàn)象。

在該主通風系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下時，1#主通風機采用抽出式通風方法進行通風，2#主通風機關(guān)閉，2#對空風門和2#防凍風門均處在關(guān)閉狀態(tài)，對通風系統(tǒng)起到隔斷作業(yè)。當1#主通風機需要停機進行檢修時，就必須切換到2#主通風機進行工作。從現(xiàn)場情況來看，該通風系統(tǒng)在不停風狀態(tài)下能順利完成切換工作。2#主通風機工作，2#對空風門和2#防凍風門打開；同時1#主通風機停止工作，1#對空風門和1#防凍風門處在關(guān)閉狀態(tài)。在切換過程中，因1#防凍風門設(shè)置有加熱裝置，能有效地克服結(jié)冰問題，在一定時間內(nèi)能順利打開，保障通風系統(tǒng)的安全。從整體應(yīng)用情況來看，自從安裝了1#防凍側(cè)開風門和2#防凍側(cè)開風門后，通風系統(tǒng)能在10 min 之內(nèi)不停風切換任務(wù)，符合煤礦通風相關(guān)安全規(guī)程。防凍側(cè)開風門的設(shè)計和應(yīng)用有效地解決了汾源煤業(yè)冬季主通風系統(tǒng)風門因結(jié)冰導致的“一鍵倒機系統(tǒng)”無法使用的問題，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟效益。