综掘巷道局部通风机故障分析及预防

马英杰

（晋能控股煤业集团白洞矿业有限公司，山西 大同 037031）

1 5105巷掘进概况

晋能控股煤业集团白洞矿业有限公司5105巷长度为1 240 m，巷道断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道采用综合机械化掘进工艺，截止目前巷道已掘进400 m。5105巷采用EBZ260型掘进机进行掘进，工作面煤矸通过转载机、DDJ-800型带式输送机联合出煤，在距工作面巷道20 m处新鲜风流中安装两部FBD型局部通风机，风机功率为55 kW，风机通过直径为1.0 m柔性风筒对工作面进行供风，供风量为489 m3/min[1-2]。

由于受风机检修力度、操作技术水平以及风机自动化水平等限制，5105巷在前期掘进过程中局部通风机出现多起故障，主要表现在风机散热性能差、风机叶轮损坏、三专供电线路故障等，导致掘进工作面无法正常稳定供风，威胁着工作面安全高效掘进。

2 掘进前期局部通风机常见故障

1）电机散热性能差：5105巷安装FBD型局部通风机电与驱动直接连接，在电机外部安装一套全封闭金属护罩，主要用于隔绝粉尘以及有害气体等，但是该金属护罩具有隔热效果，电机长期运转产生的热量无法迅速扩散至外界，导致电机发热现象严重，很容易造成电机烧毁事故。

2）风机叶轮损坏严重：由于工作面风机24 h不间断运转，受作业环境以及地质条件影响，风机运行时叶轮经常与风机外罩出现摩擦，以及风流存在腐蚀性液体对叶轮进行腐蚀作用，导致叶轮磨损严重；而风机叶轮在风机内部，在日常检修维护中，叶轮检修难度大，叶轮出现磨损时很难及时发现[3]。

3）自动切换效果差：5105巷安装的局部通风机配套两台400 A隔爆开关，两台开关安装联锁控制器，在进行风机切换实验或断电时，主风机停风5 s后通过联锁作用副风机及时运行，保证工作面正常通风；但是对于高瓦斯矿井或突出矿井，风机切换期间很容易出现瓦斯积聚现象，不利于采掘工作面安全生产。

4）螺栓松动：风机在对接安装时由于工作人员技术水平有限或安装责任心差，导致风机螺母连接不牢固现象，或者在检修时未能及时发现风机内部螺母松到导致风机故障，如风机在运行时从里向外会产生一个轴向力，在该轴向力的作用很容易造成电机端的法兰与固定板松动，导致叶轮震动现象。

5）风筒漏风现象严重：5105巷采用综合机械化掘进工艺，巷道单茬掘进进度为1.0 m，但是由于巷道掘进煤层稳定性差，巷道掘进后在永久支护前经常出现顶板垮落、煤壁片帮现象，导致工作面前2节风筒损坏严重，风筒漏风量大，不利于巷道安全快速掘进。

3 风机故障预防措施

3.1 风机电机优化改进

为了解决传统局部通风机电机散热效果差等技术难题，提高电机散热效果，通风区决定对原风机外部结构进行优化改造，将原电机全封闭外罩更换为具有过滤气体及防尘的防护装置，该装置主要由瓦斯过滤器、粉尘过滤网以及护罩等部分组成[4]；护罩外部均匀焊制若干个直径为5 mm通风小孔；风机下运行过程中风流分别从瓦斯过滤器以及粉尘过滤网中经过，然后对电机进行有效风冷。

3.2 提高风机日常检修力度

煤矿企业应对掘进工作面局部通风机建立检修台账，定期对风机内部进行检修维护，确保风机内部各种配件螺栓紧固到位，每天检修班应安排一人对风机运行情况进行观察，观察内容主要包括风机震动情况、风机产生噪音情况等；若风机安装在带式输送机机电硐室、瓦斯抽排硐室附近时必须对风机电机安装一套消音器。

3.3 超声波无损检测叶轮

为了准确监测5105巷局部通风机叶轮磨损以及裂隙情况，通风区对局部通风机采用超声波监测仪进行叶轮检测，当叶轮完好时超声波发射至叶轮表面后，会产生一个稳定脉冲图像，若叶轮出现磨损或细小裂隙时，超声波进入叶轮表面后产生的脉冲图像成锯齿状，并通过显示器直观显示叶轮局部磨损情况以及具体磨损位置；通过现场应用发现，与传统人工检修方法相比，超声波无损检测具有检测精准、效率高、劳动强度低等优点[5]。

3.4 安装倒机不停风系统

为了保证5105巷局部通风机在切换主机时能够实现倒机不停风的目的，在通风区对风机安装了一套倒机不停风系统。

倒机不停风系统主要由PLC控制器、联锁控制器、传感器等部分组成，PLC控制器为整个系统的核心，联锁控制器两台，分别安装在风机两台开关上，传感器两台安装在风机风筒上。

在进行风机切换时当断开主风机电源时，主风机联塑控制器及时将信号传送至PLC控制器内，控制器接收信号及时控制副风机开关的联锁控制器及时打开副风机开关电源，联锁动作时间错差在0.5 s范围内，从而实现主风机停机瞬间副风机开启。

3.5 安装风筒保护装置

为了避免巷道迎头风筒受顶板、煤壁冒落的矸石损坏，通风区决定对5105巷内风筒安装一套风筒保护装置。风筒保护装置主要由防护壳、防护壳复位器、立架、伸缩腿、防护金属网、风筒复位器、支撑平台等部分组成，如图1所示。安装工序如下：

图1 风筒保护装置结构图

1）安装时第一组立架安装在距工作面迎头5.0 m处，安装立架时必须保证伸缩腿固定在平整顶板上，安装后通过调整两侧伸缩腿确保立架高度一致。

2）立架安装后在立架上方依次安装风筒复位器、防护罩、复位弹簧等配件，防护罩安装时保证防护罩两端插销能够完全插入立架顶部的凹槽内，并通过复位弹簧实现防护罩上下移动。

3）所有配件安装后将风筒穿过装置，并将风筒复位器与风筒固定，巷道在掘进过程中当顶板由矸石落下时通过范护罩的保护作用，避免直接砸落在风筒上。通过装置两侧的防护金属网可以有效防止异物、矸石与风筒接触，起到保护风筒的作用。

4 措施的实施效果

通过实际应用发现，采取相应预防措施后，晋能控股煤业集团白洞矿业有限公司通风区5105巷后期掘进过程中局部通风机故障率降低至2%以下，设备维修费用节约了10余万元，避免了因局部通风机通风不稳定导致巷道风流不足、瓦斯积聚等事故，保证了巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。