立风井防爆盖快速启闭在主通风机自动化系统中的研究与应用

彭敏

摘 要 矿井自动化是确保矿井安全生产，实现可持续发展的重要过程，但是在主通风机实现一键倒机、反风等自动化现场操作时往往会遇到许多问题，通过对一种防爆盖自动反风装置的研究与应用，分析主通风机反风自动化操作时存在的问题，并进行解决，提升矿井主通风机发生的反风操作事故时应急处置的能力，提高矿井自动化水平。

关键词 主通风机;防爆盖;反风操作;自动化

引言

矿山企业进行自动化建设，实现智慧能化是解决目前矿井经营发展困难，实现可持续发展的主要方向。主通风机作为矿井重要的通风设备，实现自动化运行、倒机、调速等操作可以提高主通风机的自动化水平，缩短应急响应时间，降低事故率。但由于矿井主通风机进行反风操作时，使用频次低、防爆盖远离操作台等原因，并没有实现真正将反风与主通风机的一键操作关联在一起，一旦反风操作失误，容易发生人员伤亡事故。因此，需要通过对一种防爆盖自动反风装置应用及设计使用情况进行研究，分析使用中存在的问题，并进行改进，提高主通风机的自动化水平。

1现状分析

跃进煤矿使用主通风机为抽出式对旋轴流风机，型号：FBCDZ-10-No.32。设计有立风井井筒，防爆盖型号：MFBL-5.0/450。

该主通风机通过自动化建设，可以实现对主通风机的电压、电流、轴承温度、风速等数据实时监控，并已经实现了“一键式启动”、“故障风机自动化切换”等功能;可以实现通风机的远程操作和监测，并能通过以太网将通风机运行情况发布给调度、机电、通风等职能部门以利决策。

2主通风机反风自动化的研究

主通风机在矿井中的主要作用是保证井下新鲜风流和井下职工的身体安全，确保安全生产。因此，必须确保主通风机始终连续运转，并且能够实现快速倒机、快速反风的要求。跃进煤矿的主通风机自动化系统中没有实现反风自动化。

2.1 对防爆盖起落状态进行监控

主通风机司机在值班室内操作，距离井口防爆盖较远，在出现防爆盖打开时，值班司机不能及时发现，容易造成事故的发生和扩大。

研究设计：在防爆盖的周围增加一套视频监控，实现实时状态监测，并将该信号传输至操作室;然后在防爆盖的四周加装两组GFK30型风门开闭状态传感器连接防爆型的声光语音报警装置，将动作报警情况传达到操作室，从而提醒值班司机，使其及时判断处理异常情况。

2.2 反风期间立井防爆盖防开启自动压紧装置

主通风机进行反风操作期间，防爆盖采用压板通过螺栓固定压紧，操作方法比较复杂，反风时需要多人同时操作并且操作用时较长。

研究设计：通过远程控制，采用气缸推动压杆做往复压紧（打开）动作，运用双铰链的工作特性来闭锁装置曲线运动，并实现远程控制防爆盖反风防开启自动压紧装置的开合目的，提高防爆盖锁紧效率，实现自动化控制和远程一键操作。

锁紧装置实施步骤：

（1）压杆11由气缸3推动可沿销子10做前后摆动，在气缸3缩回时，同步带动压杆11向回摆动，压杆11的锁紧装置分离开，压杆不压防爆盖，实现矿井正常通风。

（2）在矿井需要反风操作时，气缸3升出，同步带动压杆11向前摆动，压杆11的锁紧装置利用斜块角度合拢闭合，压杆压住防爆盖防止反风时防爆盖开起，实现矿井反风操作。

（3）4个反风防开启锁紧装置的4个气缸通风空压机提供气源统一控制，由主通风机司机实现自动远距离操作。

3主通风机自动反风存在的问题及解决方案

提高矿井主通风机的自动化水平，实现对主通风机防爆盖起落状态监测并安装防爆盖反风防开启自动锁紧装置，可以提高系统安全可靠性，但是在使用过程中仍然存在一些问题需在改进并进行优化，以确保最大限度地降低主通风机事故率的发生，实现矿井安全生产。

3.1 立井防爆盖升降时错位问题

防爆盖与井筒结合面一般凹槽搭接，周边有橡胶条，并采用液体密封。立井防爆盖在起落过程中，由于重锤架与起吊位置偏斜、重锤配重不平衡安装变形、井下风压不平衡等原因，防爆盖在起落过程中会出现上下扭斜和左右方向的位移，在下落时防爆盖不能顺利落入井筒的油槽内，从而造成防爆盖卡在井筒锁口油槽内壁上，无法正常下落到位堵严和密闭井筒，容易造成井下风量减少或停风，引发事故。

解决方案：设计加装防爆盖起落定位、防错位装置，在防爆盖均等的四个方向，加装四套滑道装置，限制运行方向不发生偏移，保证防爆盖运行时不发生扭斜和错位。加装定位滑套穿过圆钢，由钢板焊接固定在防爆盖上，在运行时定位滑套限制防爆盖的扭斜和偏移，从而确保防爆盖顺利的开闭。

3.2 防爆盖重锤装置下落缓冲问题

立风井防爆盖主要通过井筒上方储油槽进行封密连接，防爆盖 在升起和下落过程中，由于受井下风力作用影响防爆盖的升降速度快，力量较大，升降过程不平稳。重锤装置在防爆盖起落的突然冲击力作用下，钢丝绳极易从滑轮中滑出，一旦钢丝绳掉槽滑出滑轮，在钢丝绳已经受力的情况下复位比较困难，会浪费大量矿井恢复正常通风的时间，可能造成出现通风事故。

解决方案：加装重锤缓冲阻尼装置

（1）根据新风井防爆盖重锤坠坨片的外形尺寸（Φ450mm），设计采用Φ460mm×1500mm长的圆桶（使用Φ460mm旧管子制作），设计活动行程1300mm（实测活动行程1000mm）。利用重锤起落时对圆筒内空气压缩与张拉（空气通过重锤与圆通间隙处流出、流入），延缓重锤起落速度。

（2）在圆桶正下方安装扇形可调开口，达到调整重锤下落速度的目的。

（3）在4个圆桶底部安装固定支腿。

原理：在防爆盖上升时产生压力Q，通过钢丝绳在重锤的自身重量拉力下产生下降力F。

F在空气中下落时阻力为： [1]

式中： C—空气阻力系数

ρ—空气密度

S—垂直风速的面积

V—相对空气运动速度

通过分析得出：为缓冲重锤下落时的速度V，在空气密度ρ 、面积S不变的情况下，需降低空气阻力系数C 。

根据：空气阻力  F阻=p气gV 排[2]

得出结论：重锤下落时的速度与排开气体的体积有关。因此，加工圆筒通过减少重锤下落时空气外排的速度，降低重锤下落速度，同时在底部制作调气窗口，实现调速控制功能。

4防爆盖快速启闭在主通风机反风自动化中的应用结果与分析

将主通風机防爆盖快速启闭应用到主通风机的自动化运行中是矿井提升自动化水平的必经过程，可以确保矿井快速、可靠反风，达到迅速控制灾情，实施自救互救的目的。满足《煤矿安全规程》中反风期间10 min内改变巷道中的风流方向要求，现场设计使用的反风期间立井防爆盖防开启自动压紧装置，能达到要求的效果。

5结束语

在煤矿企业自动化建设的发展过程中，每一个薄弱环节都可能影响到矿井安全生产。通过对跃进煤矿主通风机在自动化发展中可能存在的影响安全生产的问题进行优化、解决，将防爆盖的反风操作过程接入到主通风机系统中去，提升了主通风机的自动化水平，有利于矿井安全、持续、高效发展。

参考文献

[1] 陈皓，朱世峰.锥体下落过程的空气阻力[J].自然科学报，2011，35 （3）：265-268.

[2] 沈泽洋. 探究影响浮力大小的因素[J].农村青少年科学探究， 2012，（10）：31.