同向氣動(dòng)風(fēng)門在礦井均壓通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉文祥

（同煤集團(tuán)云岡礦管路區(qū)，山西 大同 037000）

1 工程概況

同煤集團(tuán)云岡礦11-2#311盤區(qū)81110綜采工作面采用的均壓通風(fēng)技術(shù)，在應(yīng)用平衡式電動(dòng)風(fēng)門過程中出現(xiàn)了一些問題，當(dāng)風(fēng)門內(nèi)外壓差達(dá)410Pa后，漏風(fēng)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，并會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)泄壓現(xiàn)象，達(dá)不到均壓通風(fēng)效果。因此設(shè)計(jì)了同向氣動(dòng)風(fēng)門，用來取代均壓通風(fēng)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)平衡式電動(dòng)風(fēng)門，同向氣動(dòng)風(fēng)門的應(yīng)用增加了風(fēng)門的密封性，達(dá)到了通風(fēng)系統(tǒng)均壓效果。

2 同向氣動(dòng)風(fēng)門的設(shè)計(jì)

同向氣動(dòng)風(fēng)門的設(shè)計(jì)需要注意以下要求：（1）風(fēng)門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配件少，安裝施工簡(jiǎn)單；（2）當(dāng)兩扇風(fēng)門同向開啟后，必須保障隨著負(fù)壓的增大風(fēng)門的密封度越高，同時(shí)要求在受壓長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能保持其不變型；（3）風(fēng)門采用氣動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉及聯(lián)鎖功能。技術(shù)部門根據(jù)風(fēng)門的功能需求及云崗礦井下掘進(jìn)工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)況，確定了同向氣動(dòng)風(fēng)門設(shè)計(jì)的整體方案，如圖1所示。從圖1可以看出，該設(shè)計(jì)利用氣缸傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的開關(guān)，同時(shí)利用傳感器、PLC控制板、電磁閥來實(shí)現(xiàn)風(fēng)門自動(dòng)安全的開關(guān)。風(fēng)門結(jié)構(gòu)分析如下。

圖1 同向氣動(dòng)風(fēng)門整體設(shè)計(jì)關(guān)系示意圖

2.1 同向自動(dòng)風(fēng)門主體結(jié)構(gòu)

該同向自動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)門主要由門框、門扇、動(dòng)力氣缸、風(fēng)門推拉臂、紅外傳感器、開關(guān)控制系統(tǒng)等部分組成。門框在安裝時(shí)主要通過風(fēng)門墻體直接施工固定在巷幫和頂上，門扇采用合頁掛接，門扇四周包邊沿口，確保嚴(yán)密。兩扇門在開啟時(shí)向同一方向，具體原理如圖2所示。

圖2 風(fēng)門開啟方向示意圖

2.2 同向自動(dòng)風(fēng)門泄壓裝置

該同向自動(dòng)風(fēng)門裝置為兩扇門向同一方向開啟，因此必須要在扇門上設(shè)置泄壓裝置—泄壓窗，保障在高風(fēng)壓巷道使用時(shí)方便開啟。選擇在兩扇門的其中一扇上部位置設(shè)泄壓窗，當(dāng)兩扇風(fēng)門開始同一動(dòng)作時(shí)，讓泄壓窗與風(fēng)門異步動(dòng)作，打開泄壓窗，保障泄壓效果降低風(fēng)門開啟動(dòng)力。

3 同向氣動(dòng)風(fēng)門的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 井下均壓通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在對(duì)同煤集團(tuán)云岡礦11-2#311盤區(qū)81110綜采工作面的通風(fēng)方式設(shè)計(jì)時(shí)，使用U型負(fù)壓通風(fēng)，工作面回風(fēng)隅角、工作面中部、回風(fēng)區(qū)域呈現(xiàn)低氧現(xiàn)象，嚴(yán)重危害工作面開采安全，需要進(jìn)行治理。因此對(duì)該工作面采用了均壓通風(fēng)技術(shù)，形成均壓通風(fēng)系統(tǒng)，杜絕低氧現(xiàn)象的發(fā)生。

（1）調(diào)壓風(fēng)門的應(yīng)用。在巷道內(nèi)某處設(shè)定調(diào)節(jié)風(fēng)壓的風(fēng)門，目的是在改變和調(diào)整設(shè)定地區(qū)風(fēng)壓分布狀態(tài)的同時(shí)，仍然保持一定的風(fēng)量，并不妨礙行人和運(yùn)輸。它改變和調(diào)整風(fēng)壓分布的特性類似于調(diào)壓風(fēng)墻，但調(diào)壓幅度較緩，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的密實(shí)性、風(fēng)窗的窗口大小來調(diào)整調(diào)節(jié)的幅度。適用于需要調(diào)整風(fēng)壓，又要維持適當(dāng)風(fēng)量的場(chǎng)合，在區(qū)域和局部均壓中皆可應(yīng)用。

（2）調(diào)壓風(fēng)機(jī)。調(diào)壓風(fēng)機(jī)包括主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)，用于調(diào)整礦井某一階段水平、某一既定區(qū)段的風(fēng)壓分布狀態(tài)，其能力可根據(jù)需要選定，主要是與調(diào)壓風(fēng)門組合使用。

結(jié)合81110綜采工作面的實(shí)況設(shè)計(jì)均壓通風(fēng)系統(tǒng)如圖3所示。

3.2 風(fēng)門在均壓通風(fēng)系統(tǒng)中的作用分析

由圖3中可以看出，51110巷裝有兩套均壓風(fēng)門，21110巷裝有兩套均壓風(fēng)門。21110巷的均壓風(fēng)門靠近該巷道的均壓風(fēng)機(jī)，當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)作業(yè)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致均壓風(fēng)門內(nèi)外壓差較大。對(duì)該均壓風(fēng)門進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試表明：均壓風(fēng)機(jī)單風(fēng)機(jī)、雙風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均壓風(fēng)門內(nèi)外壓差分別達(dá)到 410～510Pa、630～730 Pa。在如此高壓差下，為保障均壓效果，需要均壓風(fēng)門具有非常好的關(guān)閉密封性，同時(shí)還需要抗壓。

圖3 81110綜采工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3.3 同向氣動(dòng)風(fēng)門的使用

81110綜采工作面采用的均壓通風(fēng)技術(shù)，在實(shí)踐當(dāng)中平衡式電動(dòng)風(fēng)門出現(xiàn)了很多問題，當(dāng)風(fēng)門內(nèi)外壓差達(dá)410Pa后，漏風(fēng)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，并會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)泄壓現(xiàn)象，達(dá)不到均壓通風(fēng)效果。當(dāng)?shù)孛娲髿鈮毫ο陆捣冗_(dá)510Pa后，均壓通風(fēng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)雙風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)風(fēng)門內(nèi)外壓差可高達(dá)730Pa，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)門無法閉合的現(xiàn)象，泄壓失壓，工作面壓力升不起來，導(dǎo)致安全隱患的發(fā)生。

因此采用新設(shè)計(jì)研制的同向氣動(dòng)風(fēng)門替代平衡式電動(dòng)風(fēng)門，通過對(duì)21110巷口同向氣動(dòng)風(fēng)門的使用觀察發(fā)現(xiàn)：該風(fēng)門能夠?qū)崿F(xiàn)通車自動(dòng)啟閉，滿足輔助運(yùn)輸通車要求；當(dāng)風(fēng)門內(nèi)外壓差高達(dá)730Pa時(shí)，兩扇風(fēng)門同向啟閉，因此閉合嚴(yán)密，手觸無感覺。同向氣動(dòng)風(fēng)門的使用降低了風(fēng)門的漏風(fēng)量，保證了均壓通風(fēng)效果，工作面壓力到達(dá)設(shè)定效果，降低了低氧現(xiàn)象的發(fā)生。

4 同向氣動(dòng)風(fēng)門使用過程注意事項(xiàng)

（1）氣動(dòng)風(fēng)門開啟延長(zhǎng)時(shí)間可根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）對(duì)風(fēng)門配套的感應(yīng)傳感器探頭進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，保障其感應(yīng)的靈敏度。

（3）風(fēng)門打開過渡階段，不可用力猛撞風(fēng)門。

（4）當(dāng)傳感器供電中斷時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)人工開啟、關(guān)閉風(fēng)門。

5 同向氣動(dòng)風(fēng)門應(yīng)用效果分析

2016年1月，同向氣動(dòng)風(fēng)門在該礦81110綜采工作面進(jìn)行了安裝試運(yùn)行。從2016年1月至2017年1月，該同向氣動(dòng)風(fēng)門的應(yīng)用保障了該工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)的均壓效果，提高了均壓可靠性。對(duì)同向氣動(dòng)風(fēng)門與以往平衡電動(dòng)風(fēng)門的使用情況進(jìn)行了檢測(cè)對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 同向氣動(dòng)風(fēng)門使用對(duì)比表

從表1所示數(shù)據(jù)可以看出：

（1）同向氣動(dòng)風(fēng)門的應(yīng)用，將風(fēng)門內(nèi)外壓差從410Pa提高到560Pa，工作面總進(jìn)風(fēng)量由2150m3/min提高到2350m3/ min。因此同向氣動(dòng)風(fēng)門具有更好的密封性，漏風(fēng)量明顯降低，均壓效果好。

（2）同向氣動(dòng)風(fēng)門的安全性能好，發(fā)生故障的概率低，從1年的維修費(fèi)用來看，風(fēng)門故障維護(hù)費(fèi)用從2.75萬元降低到0.75萬元，節(jié)約了2萬元。

（3）同向氣動(dòng)風(fēng)門在安裝時(shí)通過風(fēng)門墻體直接施工固定在巷幫和頂上，不需要開關(guān)和硐室，每套風(fēng)門的安裝費(fèi)用可節(jié)約1.35萬元。

（4）同向氣動(dòng)風(fēng)門功率低，耗電量小，風(fēng)門開啟僅需0.4MPa氣壓，安全性能高。

（5）同向氣動(dòng)風(fēng)門開啟時(shí)間可調(diào)性較高，在支架安裝車等特殊車輛通過期間，可以延遲風(fēng)門開啟響應(yīng)時(shí)間，提高運(yùn)輸安全性能。

6 結(jié)論

同向氣動(dòng)風(fēng)門在81110綜采工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，表明該風(fēng)門的增壓效果良好，能提高均壓通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)分析表明同向氣動(dòng)風(fēng)門的應(yīng)用，將風(fēng)門內(nèi)外壓差從410Pa提高到560Pa，工作面總進(jìn)風(fēng)量由2150m3/ min提高到2350m3/ min。同向氣動(dòng)風(fēng)門具有更好的密封性，漏風(fēng)量明顯降低，均壓效果好。