煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒保護(hù)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用

張 銳

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司，山西 長(zhǎng)治 047105）

1 概述

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司1205運(yùn)巷位于井田二采區(qū)南翼，1205運(yùn)巷從二采區(qū)集中膠帶巷開口施工，施工巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1500 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進(jìn)煤層為山西組下部的3#煤層，平均厚度為6.39 m，平均傾角為4°，施工巷道前65 m（系統(tǒng)巷）采用爆破施工工藝，65 m后巷道（正巷）采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝。

1205運(yùn)巷掘進(jìn)前65 m段，在二采區(qū)集中膠帶巷東側(cè)距開口20 m處安裝兩臺(tái)FBN0.6.3/60型局部通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)功率為30 kW，并采用長(zhǎng)度為10 m，直徑為0.8 m多節(jié)柔性阻燃風(fēng)筒將新鮮風(fēng)流引入掘進(jìn)工作面，用于掘進(jìn)工作面人員呼吸及粉塵、有害氣體排除。

1205運(yùn)巷掘進(jìn)期間風(fēng)筒采用鋼絲繩吊掛在巷道頂板距巷幫1.0 m處，由于受爆破施工、機(jī)械擠壓等影響，巷道掘進(jìn)過程中位于工作面前4節(jié)風(fēng)筒損壞嚴(yán)重，每班開工前需更換兩節(jié)風(fēng)筒，不僅增加了風(fēng)筒成本費(fèi)用，加大了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度和維修時(shí)間，而且破損風(fēng)筒造成風(fēng)筒漏風(fēng)量加大，導(dǎo)致工作面供風(fēng)量減少，威脅著巷道施工安全。針對(duì)這一技術(shù)難題，為了提高掘進(jìn)巷道通風(fēng)安全和節(jié)約成本，司馬礦通風(fēng)隊(duì)通過技術(shù)分析設(shè)計(jì)了一套風(fēng)筒保護(hù)裝置，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2 風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)組成

（1）風(fēng)筒保護(hù)裝置主要由防護(hù)殼、防護(hù)殼復(fù)位器、立架、伸縮腿、防護(hù)網(wǎng)、風(fēng)筒復(fù)位器、支撐臺(tái)等部分組成，見圖1。

（2）防護(hù)殼成半圓弧形，主要由厚度為1 mm鋼板制成，抗壓強(qiáng)度為40 MPa，每節(jié)防護(hù)殼長(zhǎng)度為3.0 m，相鄰兩節(jié)防護(hù)殼之間采用插接式連接；立架端部焊制深度為0.3 m凹槽，立架與防護(hù)殼之間采用滑桿連接。

（3）防護(hù)殼復(fù)位器主要由斜架、斜架彈簧座、防護(hù)殼彈簧座以及復(fù)位彈簧等部件組成，斜架固定安裝在立架上且與立架成45°夾角布置，復(fù)位彈簧兩端分別與斜架彈簧座、防護(hù)殼彈簧座連接。

（4）風(fēng)筒復(fù)位器主要由復(fù)位彈簧、立架彈簧座、緩沖板、緩沖板彈簧座、連桿、滑輪等部分組成；立架彈簧座固定安裝在立架上，復(fù)位彈簧兩端分別與立架彈簧座、緩沖板彈簧座連接，緩沖板彈簧座通過連桿、滑輪可在水平方向移動(dòng)。兩個(gè)風(fēng)筒復(fù)位器水平移動(dòng)范圍在0.6～1.2 m。

（5）立架固定在支撐臺(tái)上，兩根立架間距為1.2 m，支撐臺(tái)主要由一根長(zhǎng)度為1.5 m，寬度為0.5 m槽鋼制成，在立架下端安裝兩個(gè)伸縮腿，伸縮腿伸縮行程范圍為0.5～1.0 m。

（6）相鄰兩架風(fēng)筒保護(hù)裝置間距為3.0 m，同時(shí)在兩組立架之間采用一卷長(zhǎng)度為3.2 m，寬度為1.0 m金屬網(wǎng)連接，金屬網(wǎng)抗沖擊強(qiáng)度為22 MPa。

圖1 風(fēng)筒保護(hù)裝置斷面、剖面結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

（1）首先第一組立架安裝在距工作面第一節(jié)風(fēng)筒出風(fēng)口0.3～0.5 m處，由于巷道平整度差，在安裝立架時(shí)通過伸縮腿進(jìn)行調(diào)平，保證兩根立架位于同一水平面上。

（2）立架安裝調(diào)平后依次安裝風(fēng)筒復(fù)位器、防護(hù)殼復(fù)位器，最后將防護(hù)殼采用滑桿與立架端頭凹槽對(duì)接，并將兩根復(fù)位彈簧與防護(hù)殼固定。

（3）所有風(fēng)筒保護(hù)裝置安裝后，防護(hù)殼兩側(cè)安裝金屬防護(hù)網(wǎng)，最后將風(fēng)筒穿過保護(hù)裝置并采用風(fēng)筒復(fù)位器進(jìn)行固定。

（4）巷道在掘進(jìn)過程中當(dāng)風(fēng)筒出現(xiàn)晃動(dòng)時(shí)，風(fēng)筒復(fù)位器中緩沖板可抵住風(fēng)筒，復(fù)位彈簧受壓并使緩沖板向彈簧受壓一側(cè)移動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿移動(dòng)，滑輪被連桿帶動(dòng)在軌道槽中滾動(dòng)，減小風(fēng)筒晃動(dòng)幅度。

（5）當(dāng)頂部有落石發(fā)生時(shí)，由于防護(hù)殼為弧形，落石接觸防護(hù)殼弧面后滑落，從而防止落石在殼頂堆積，同時(shí)防護(hù)殼可利用復(fù)位器中復(fù)位彈簧上下移動(dòng)，可避免或減輕落石沖擊作用對(duì)防護(hù)殼的破壞；安裝在立架之間的防護(hù)網(wǎng)可以有效阻擋外部煤矸石、金屬異物等與風(fēng)筒的直接接觸，降低對(duì)風(fēng)筒的破壞作用。

3 風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用效果分析

3.1 風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

（1）成本費(fèi)用低。風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，整套設(shè)備成本費(fèi)用為0.32萬元，成本費(fèi)用低，便于操作維護(hù)。

（2）實(shí)用性強(qiáng)。與傳統(tǒng)工作面迎頭金屬風(fēng)筒相比，解決了金屬風(fēng)筒成本費(fèi)用高、易變形、維護(hù)難度大等技術(shù)難題，受施工工藝、地質(zhì)條件影響小，可安裝在任何復(fù)雜條件的采掘工作面中，而且該裝置還可應(yīng)用其他領(lǐng)域中如隧道、橋梁等工程施工通風(fēng)中，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用區(qū)域廣。

（3）應(yīng)用效果好。風(fēng)筒保護(hù)裝置可對(duì)采掘工作面風(fēng)筒全方位進(jìn)行保護(hù)，不僅有效防止了頂板落石對(duì)風(fēng)筒破壞，同時(shí)該裝置安裝的防護(hù)網(wǎng)及立架可有效降低爆破飛濺碎石以及機(jī)械擠壓對(duì)風(fēng)筒的破壞作用，防護(hù)效果好。

（4）該裝置在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①防護(hù)殼長(zhǎng)期受落石碰撞時(shí)很容易出現(xiàn)變形，同時(shí)復(fù)位彈簧彈性會(huì)逐漸降低，需定期更換；②在炮掘巷道受爆破振動(dòng)影響，防護(hù)網(wǎng)損壞嚴(yán)重，需定期進(jìn)行更換；③對(duì)于上山或下山巷道掘進(jìn)過程中，受巷道坡度影響，該裝置安裝難度相對(duì)較大。

3.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

1205運(yùn)巷掘進(jìn)至50 m處時(shí)對(duì)工作面前5節(jié)風(fēng)筒安裝了風(fēng)筒保護(hù)裝置，截止巷道掘進(jìn)至670 m時(shí)，通過6個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，安裝該裝置后，有效降低了爆破對(duì)及機(jī)械設(shè)備對(duì)工作面風(fēng)筒破壞力度，巷道掘進(jìn)期間共計(jì)損壞3節(jié)風(fēng)筒，裝置更換防護(hù)網(wǎng)6卷，更換防護(hù)殼4節(jié)，與傳統(tǒng)風(fēng)筒吊掛相比，全年可提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)29余萬元。

4 結(jié)語

司馬礦通風(fēng)隊(duì)針對(duì)1205巷掘進(jìn)前期工作面風(fēng)筒損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致工作面風(fēng)流紊亂、風(fēng)流不足現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一套風(fēng)筒保護(hù)裝置，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，該裝置應(yīng)用效果好、實(shí)用性強(qiáng)，大大提高了采掘工作面風(fēng)筒使用壽命及工作面通風(fēng)效率。該裝置得到了礦及集團(tuán)公司一致認(rèn)可，并在其它煤礦采掘工作面中進(jìn)行推廣應(yīng)用。