高负压条件下通风可靠性技术研究与应用

张茂宇 张 斌

（河南能源化工集团永煤公司新桥煤矿，河南 永城 476600）

1 工作面概况

新桥煤矿南翼胶带运输东大巷设计长度为488m，南翼胶带运输东大巷设计1-1净断面和毛断面分别为4800mm×4900mm和5100mm×5050mm，2-2净断面和毛断面分别为4400mm×3800mm和4640mm×3920mm。巷道采用“锚网喷＋锚索”支护。根据计算，南翼胶带运输东大巷作业规程风量为290m3/min。

掘进工作面选用2×30kW（型号为FBDNo6.3）对旋式局部通风机配备Φ800mm抗静电、阻燃风筒供风。掘进工作面进回风路线为：南进风井→井底车场→-385m南翼轨道运输大巷→-550m南翼轨道运输斜巷上部车场绕道→-550m南翼轨道运输斜巷上部平巷→-550m南翼轨道运输斜巷→-550m南翼轨道运输斜巷下部平巷→南翼轨道运输东大巷→局部通风机→南翼轨道运输东大巷（风筒）→南翼东大巷第一联络巷（风筒）→南翼胶带运输东大巷（风筒）→工作面→南翼胶带运输东大巷→-550m南翼胶带运输斜巷下部平巷→-550m南翼胶带运输斜巷→-375m南翼胶带运输大巷→南风井回风石门→南回风井→地面。图1为掘进工作面通风系统示意图。

现场存在的主要问题：南翼东大巷第一联络巷风门处风压较大，过人、过车时风门开启困难，大大降低行人、出矸效率，且不利于矿井通风安全管理；南翼东大巷第一联络巷风门穿墙风筒受风压影响，风筒被吸瘪，严重影响南翼胶带运输东大巷通风，不利于南翼胶带运输东大巷施工安全。

2 通风可靠性技术

2.1 风门气动开关装置

采用压风做动力，通过按钮实现风门的自动启闭，从技术及装备上完善风门的日常使用，实现风门开启的本质安全。

（1）组成及工作原理

① 气缸。气缸型号为QGBR160×1000，气缸直径160mm，行程1000mm，气缸压力0～1.0MPa，现场确定气缸与风门的间距。

② 钢丝绳。包括2种钢丝绳，即气缸连接正向或反向风门的牵引钢丝绳和两道正向风门连接闭锁装置的连锁绳。通过牵引钢丝绳实现风门的开启，通过连锁绳避免两道正向风门同时打开造成风流短路。

③ 风门开关状态传感器。在风门两侧安装了风门开关状态传感器，当一道风门打开时，另一道风门前安装的风门开关状态传感器发出报警信号，提醒人员前一道风门已经打开，避免人员不知道前一道风门已经打开而去强行打开第二道风门，拉断连锁钢丝绳甚至造成风流短路。

④ 工作原理。在2道风门两侧安装控制按钮开关和风门开关状态传感器，车辆到达第一道风门时，打开第一道风门的启动开关，开关开启后，气缸收缩，牵动钢丝绳牵引风门将风门打开，同时第二道风门前的风门开关状态传感器报警，提醒第一道风门已经打开。待车辆通过第一道风门后，关闭第一道风门的启动开关，启动开关关闭后，气缸伸展，在风门自重的作用下风门自动关闭。车辆到达第二道风门时，打开第二道风门的启动开关，开关开启后，气缸收缩，牵动钢丝绳牵引风门将风门打开，同时第一道风门前的风门开关状态传感器报警，提醒第二道风门已经打开。待车辆通过第二道风门后，关闭第二道风门的启动开关，启动开关关闭后，气缸伸展，在风门自重的作用下风门自动关闭。从而实现了风门的自动开合。图2为风门气动开关装置示意图。

图1 掘进工作面通风系统示意图

图2 风门气动开关装置示意图

2.2 高强度局部通风技术

（1）更换负压风筒

将南翼东大巷第一联络巷第一道正向风门及第二道风门外和两道风门之间普通风筒更换为Φ800mm负压风筒。

（2）增设风筒控风装置

该控风装置由两部分组成，一部分为规格Φ780mm×600mm铁风筒，另一部分为螺旋合页。在铁风筒上部中间位置开一个Φ20mm孔，铁风筒里侧安装一个可以旋转的合页，合页上部焊接一个带有螺纹的手把，手把穿过铁风筒，通过旋转手把，控制铁风筒过风面积，增大局部通风机阻力，克服风门前风压。图3为风筒控风装置示意图。

图3 风筒控风装置示意图

使用时，控风装置通过风筒与规格为Φ700mm×1600mm的铁质风筒连接，安装中心与风筒延接方向一致，并采用自制卡箍进行固定。

3 经济和社会效益

（1）风门气动开关装置提高了人员、车辆通过效率，每班出矸量提高约1/5，且避免人工开启风门造成伤害事故；

（2）有效地解决了南翼东大巷第一联络巷风筒吸瘪问题，保证南翼胶带运输东大巷工作面风量满足作业规程要求；

（3）风门气动开关装置及风筒控风装置加工简单，安装方便，投入成本低。

4 结论

风门气动开关装置的使用降低了高负压风门开启难度，负压风筒配合风筒控风装置实现了高强度局部通风，最终保证高负压条件下的通风可靠性。