高瓦斯掘进工作面应急自动通风装置研究与应用

白青亮

摘要：局部通风机通风向井下掘进工作面连续不断地输送新鲜空气，以稀释井下气体粉尘环境，创造良好的生产环境，保证安全生产 [1]。局部通风机或风筒管理不到位，引起工作面停电停风，导致瓦斯积聚超限。高瓦斯掘进工作面应急通风装置利用压风解决了在局部通风机或风筒发生故障停风或风量不足时的问题，防止瓦斯积聚，消除隐患。

关键词：掘进工作面；局部通风机；压风；应急通风

前 言：

（1）由于自然、人为、管理等因素造成供电系统故障，井下变电所或配电点突然停电，引起掘进工作面停电停风，导致瓦斯超限。

（2）机电设备发生故障，造成采掘工作面停电停风。如局部通风机开关、电机发生故障或供电电缆短路等[2]。

（3）局部通风机或风筒管理不到位导致风机停风、风筒脱节、漏风等，造成的瓦斯超限。

由于上述原因导致掘进工作面无风发生瓦斯积聚，存在安全隐患。通过设计高瓦斯掘进工作面应急自动通风装置，利用压风解决了在局部通风机或风筒发生故障停风或风量不足时可以向工作面连续不断地供风的问题。

1.主要研究内容

高瓦斯掘进工作面应急自动通风装置是在掘进工作面迎头的压缩空气主管路上安装常闭式矿用防爆电磁阀，使用矿用隔爆型备用电源在掘进工作面停电时为矿用防爆电磁阀提供工作电源，使用风筒开关传感器和QJZ型矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器对矿用防爆电磁阀进行控制，在工作面风筒无风或风量不足时能迅速打开安设在压风主管路上的防爆电磁阀，压缩空气通过迎头主管路吹向工作面，达到通风的目的，保证了掘进工作面供风的连续性。

2.实施方案

（1）高瓦斯掘进工作面应急自动通风装置介绍

该装置的组成，如图1所示。

①KG5009型风筒开关传感器

该开关是应急通风装置的控制设备，真空电磁起动器是该开关的关联设备。

KG5009型风筒风量开关主要由一个LA10-1S型转换开关和两个彼此可张合的弓形夹组成。使用时，将它悬挂在风筒上方的吊环上，使弓形夹从上面夹住风筒。当风筒内风量充足时，风筒内的风压使得弓形夹保持张开状态，弓形夹上的控制螺栓压下转换开关的按钮，使得转换开关的常开触点闭合。当风筒内的风压下降时，两个弓形夹会因自身的重量而合拢，此时控制螺栓便松开转换开关的按钮，其常开触点断开。将转换开关的这一常开触点信号引线与QJZ型矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器连接，便可以通过对风筒工作状态的监测，并实现当风筒中无风或风量低于预定值时，控制QJZ型矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器来接通安设在压缩空气主管路上的防爆电磁阀电源，防爆电磁阀得电动作打开阀门，压缩空气主管路的压风吹向迎头满足通风的需要。

根据被监测风筒直径的大小，适当调节风筒风量开关的控制螺栓，使得当风量充足时，控制螺栓能压下转换开关的按钮，使其常开触点闭合，高瓦斯掘进工作面应急通风装置停止工作；当无风或风量低于预定值时，控制螺栓能自动松开开关的按钮，使其常开触点断开，高瓦斯掘进工作面应急通自动通风装置开始工作，开启压风管路通风方法，满足临时应急通风需要。

②ZCZ常闭式矿用防爆电磁阀：当线圈通电时，先导阀芯吸合，先导孔打开，阀上腔卸压，活塞靠下腔介质压力推动，电磁阀打开；当线圈断电时，先导阀芯靠弹簧复位，先导孔关闭，阀上腔由活塞节流孔增压和复位弹簧的推力，电磁阀关闭。

③DXB127/127矿用隔爆型备用电源：额定输入、输出电压为127V，额定输出电流4.5A，蓄电池串联供电，在额定负载下工作时间不小于2小时，在掘进工作面停电停风时，为压缩空气主管路防爆电磁阀提供工作电源。

④ZBZ-4.0M煤礦用隔爆型照明信号综合装置：为煤矿井下127V照明及信号负载供电同时对有关线路及负载进行短路、漏电保护及漏电闭锁。

⑤QJZ型矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器：控制压缩空气主管路防爆电磁阀得电与失电。

（2）高瓦斯掘进工作面应急自动通风装置工作原理

高瓦斯掘进工作面应急通风装置工作原理如图2所示。将QJZ-30矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器隔离换相开关HK手动合闸，这时变压器T1得电，T1输出18V和36V两组电源，18V电源供给保护器做电源使用，36V电源供给真空接触器吸合及保护器内部的本安回路中的本安变压器使用。保护器得电后首先进行自检，设置为“远控”模式，无故障则进入等待启动的状态。

当掘进工作面局部通风机正常运转，风筒风量达到要求时，风筒开关传感器内触点闭合，起动器内部继电器KB吸合，真空接触KM得电吸合，辅助节点KM-4断开，压缩空气主管路上防爆电磁阀线圈断电，电磁阀关闭，压缩空气主管路停止向工作面进行供风，工作面采用局部通风机通风。

当掘进工作面风筒无风或风量不足时，风筒开关传感器内触点断开，起动器内部继电器KB释放，真空接触KM失电，辅助节点KM-4保持闭合，压缩空气主管路上防爆电磁阀线圈通电时，电磁阀打开，压缩空气主管路向工作面进行供风，到达应急通风的目的。

3.结语

该装置通过风筒传感器自动开启压缩空气主管路供风，保证了工作面连续通风的应急需要，防止了瓦斯积聚，消除了隐患，在风筒风量满足要求时高瓦斯掘进工作面应急通风装置自动关闭，装置简单可靠。

参考文献

[1] 程应强.煤矿通风系统及其重要性研究.《科技与创新》.2014，（18）

[2] 李荣水.矿井无计划停电停风原因及预防措施.《江西煤炭科技》.2007，（1）

（作者单位：陕西麟北煤业开发有限责任公司机电动力部）