煤矿局部通风机风筒保护装置设计应用

2020-03-03张锐

江西煤炭科技 2020年1期

张锐

（潞安集团司马煤业公司，山西长治 047105）

1 概述

潞安集团司马煤业公司1205运巷位于井田二采区南翼，1205运巷从二采区集中胶带巷开口施工，施工巷道设计长度为1500 m，巷道设计断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘进煤层为山西组下部的3#煤层，平均厚度为6.39 m，平均倾角为4°，施工巷道前65 m（系统巷）采用爆破施工工艺，65 m后巷道（正巷）采用综合机械化掘进施工工艺。

1205运巷掘进前65 m段，在二采区集中胶带巷东侧距开口20 m处安装两台FBN0.6.3/60型局部通风机，通风机功率为30 kW，并采用长度为10 m，直径为0.8 m多节柔性阻燃风筒将新鲜风流引入掘进工作面，用于掘进工作面人员呼吸及粉尘、有害气体排除。

1205运巷掘进期间风筒采用钢丝绳吊挂在巷道顶板距巷帮1.0 m处，由于受爆破施工、机械挤压等影响，巷道掘进过程中位于工作面前4节风筒损坏严重，每班开工前需更换两节风筒，不仅增加了风筒成本费用，加大了劳动作业强度和维修时间，而且破损风筒造成风筒漏风量加大，导致工作面供风量减少，威胁着巷道施工安全。针对这一技术难题，为了提高掘进巷道通风安全和节约成本，司马矿通风队通过技术分析设计了一套风筒保护装置，并进行实际应用。

2 风筒保护装置结构及工作原理

2.1 风筒保护装置结构组成

（1）风筒保护装置主要由防护壳、防护壳复位器、立架、伸缩腿、防护网、风筒复位器、支撑台等部分组成，见图1。

（2）防护壳成半圆弧形，主要由厚度为1 mm钢板制成，抗压强度为40 MPa，每节防护壳长度为3.0 m，相邻两节防护壳之间采用插接式连接；立架端部焊制深度为0.3 m凹槽，立架与防护壳之间采用滑杆连接。

（3）防护壳复位器主要由斜架、斜架弹簧座、防护壳弹簧座以及复位弹簧等部件组成，斜架固定安装在立架上且与立架成45°夹角布置，复位弹簧两端分别与斜架弹簧座、防护壳弹簧座连接。

（4）风筒复位器主要由复位弹簧、立架弹簧座、缓冲板、缓冲板弹簧座、连杆、滑轮等部分组成；立架弹簧座固定安装在立架上，复位弹簧两端分别与立架弹簧座、缓冲板弹簧座连接，缓冲板弹簧座通过连杆、滑轮可在水平方向移动。两个风筒复位器水平移动范围在0.6～1.2 m。

（5）立架固定在支撑台上，两根立架间距为1.2 m，支撑台主要由一根长度为1.5 m，宽度为0.5 m槽钢制成，在立架下端安装两个伸缩腿，伸缩腿伸缩行程范围为0.5～1.0 m。

（6）相邻两架风筒保护装置间距为3.0 m，同时在两组立架之间采用一卷长度为3.2 m，宽度为1.0 m金属网连接，金属网抗冲击强度为22 MPa。

图1 风筒保护装置断面、剖面结构

2.2 工作原理

（1）首先第一组立架安装在距工作面第一节风筒出风口0.3～0.5 m处，由于巷道平整度差，在安装立架时通过伸缩腿进行调平，保证两根立架位于同一水平面上。

（2）立架安装调平后依次安装风筒复位器、防护壳复位器，最后将防护壳采用滑杆与立架端头凹槽对接，并将两根复位弹簧与防护壳固定。

（3）所有风筒保护装置安装后，防护壳两侧安装金属防护网，最后将风筒穿过保护装置并采用风筒复位器进行固定。

（4）巷道在掘进过程中当风筒出现晃动时，风筒复位器中缓冲板可抵住风筒，复位弹簧受压并使缓冲板向弹簧受压一侧移动，从而带动连杆移动，滑轮被连杆带动在轨道槽中滚动，减小风筒晃动幅度。

（5）当顶部有落石发生时，由于防护壳为弧形，落石接触防护壳弧面后滑落，从而防止落石在壳顶堆积，同时防护壳可利用复位器中复位弹簧上下移动，可避免或减轻落石冲击作用对防护壳的破坏；安装在立架之间的防护网可以有效阻挡外部煤矸石、金属异物等与风筒的直接接触，降低对风筒的破坏作用。

3 风筒保护装置结构优缺点及应用效果分析

3.1 风筒保护装置结构优缺点

（1）成本费用低。风筒保护装置结构相对简单，整套设备成本费用为0.32万元，成本费用低，便于操作维护。

（2）实用性强。与传统工作面迎头金属风筒相比，解决了金属风筒成本费用高、易变形、维护难度大等技术难题，受施工工艺、地质条件影响小，可安装在任何复杂条件的采掘工作面中，而且该装置还可应用其他领域中如隧道、桥梁等工程施工通风中，实用性强，应用区域广。

（3）应用效果好。风筒保护装置可对采掘工作面风筒全方位进行保护，不仅有效防止了顶板落石对风筒破坏，同时该装置安装的防护网及立架可有效降低爆破飞溅碎石以及机械挤压对风筒的破坏作用，防护效果好。

（4）该装置在实际应用中还存在一些不足，主要表现在以下几个方面：①防护壳长期受落石碰撞时很容易出现变形，同时复位弹簧弹性会逐渐降低，需定期更换；②在炮掘巷道受爆破振动影响，防护网损坏严重，需定期进行更换；③对于上山或下山巷道掘进过程中，受巷道坡度影响，该装置安装难度相对较大。

3.2 实际应用效果分析

1205运巷掘进至50 m处时对工作面前5节风筒安装了风筒保护装置，截止巷道掘进至670 m时，通过6个月实际应用效果观察发现，安装该装置后，有效降低了爆破对及机械设备对工作面风筒破坏力度，巷道掘进期间共计损坏3节风筒，装置更换防护网6卷，更换防护壳4节，与传统风筒吊挂相比，全年可提高经济效益达29余万元。