綜掘巷道局部通風(fēng)機(jī)故障分析及預(yù)防

馬英杰

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)白洞礦業(yè)有限公司，山西 大同 037031）

1 5105巷掘進(jìn)概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)白洞礦業(yè)有限公司5105巷長度為1 240 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截止目前巷道已掘進(jìn)400 m。5105巷采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，工作面煤矸通過轉(zhuǎn)載機(jī)、DDJ-800型帶式輸送機(jī)聯(lián)合出煤，在距工作面巷道20 m處新鮮風(fēng)流中安裝兩部FBD型局部通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率為55 kW，風(fēng)機(jī)通過直徑為1.0 m柔性風(fēng)筒對工作面進(jìn)行供風(fēng)，供風(fēng)量為489 m3/min[1-2]。

由于受風(fēng)機(jī)檢修力度、操作技術(shù)水平以及風(fēng)機(jī)自動化水平等限制，5105巷在前期掘進(jìn)過程中局部通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)多起故障，主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)散熱性能差、風(fēng)機(jī)葉輪損壞、三專供電線路故障等，導(dǎo)致掘進(jìn)工作面無法正常穩(wěn)定供風(fēng)，威脅著工作面安全高效掘進(jìn)。

2 掘進(jìn)前期局部通風(fēng)機(jī)常見故障

1）電機(jī)散熱性能差：5105巷安裝FBD型局部通風(fēng)機(jī)電與驅(qū)動直接連接，在電機(jī)外部安裝一套全封閉金屬護(hù)罩，主要用于隔絕粉塵以及有害氣體等，但是該金屬護(hù)罩具有隔熱效果，電機(jī)長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量無法迅速擴(kuò)散至外界，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重，很容易造成電機(jī)燒毀事故。

2）風(fēng)機(jī)葉輪損壞嚴(yán)重：由于工作面風(fēng)機(jī)24 h不間斷運轉(zhuǎn)，受作業(yè)環(huán)境以及地質(zhì)條件影響，風(fēng)機(jī)運行時葉輪經(jīng)常與風(fēng)機(jī)外罩出現(xiàn)摩擦，以及風(fēng)流存在腐蝕性液體對葉輪進(jìn)行腐蝕作用，導(dǎo)致葉輪磨損嚴(yán)重；而風(fēng)機(jī)葉輪在風(fēng)機(jī)內(nèi)部，在日常檢修維護(hù)中，葉輪檢修難度大，葉輪出現(xiàn)磨損時很難及時發(fā)現(xiàn)[3]。

3）自動切換效果差：5105巷安裝的局部通風(fēng)機(jī)配套兩臺400 A隔爆開關(guān)，兩臺開關(guān)安裝聯(lián)鎖控制器，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)切換實驗或斷電時，主風(fēng)機(jī)停風(fēng)5 s后通過聯(lián)鎖作用副風(fēng)機(jī)及時運行，保證工作面正常通風(fēng)；但是對于高瓦斯礦井或突出礦井，風(fēng)機(jī)切換期間很容易出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，不利于采掘工作面安全生產(chǎn)。

4）螺栓松動：風(fēng)機(jī)在對接安裝時由于工作人員技術(shù)水平有限或安裝責(zé)任心差，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)螺母連接不牢固現(xiàn)象，或者在檢修時未能及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)內(nèi)部螺母松到導(dǎo)致風(fēng)機(jī)故障，如風(fēng)機(jī)在運行時從里向外會產(chǎn)生一個軸向力，在該軸向力的作用很容易造成電機(jī)端的法蘭與固定板松動，導(dǎo)致葉輪震動現(xiàn)象。

5）風(fēng)筒漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重：5105巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道單茬掘進(jìn)進(jìn)度為1.0 m，但是由于巷道掘進(jìn)煤層穩(wěn)定性差，巷道掘進(jìn)后在永久支護(hù)前經(jīng)常出現(xiàn)頂板垮落、煤壁片幫現(xiàn)象，導(dǎo)致工作面前2節(jié)風(fēng)筒損壞嚴(yán)重，風(fēng)筒漏風(fēng)量大，不利于巷道安全快速掘進(jìn)。

3 風(fēng)機(jī)故障預(yù)防措施

3.1 風(fēng)機(jī)電機(jī)優(yōu)化改進(jìn)

為了解決傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)電機(jī)散熱效果差等技術(shù)難題，提高電機(jī)散熱效果，通風(fēng)區(qū)決定對原風(fēng)機(jī)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，將原電機(jī)全封閉外罩更換為具有過濾氣體及防塵的防護(hù)裝置，該裝置主要由瓦斯過濾器、粉塵過濾網(wǎng)以及護(hù)罩等部分組成[4]；護(hù)罩外部均勻焊制若干個直徑為5 mm通風(fēng)小孔；風(fēng)機(jī)下運行過程中風(fēng)流分別從瓦斯過濾器以及粉塵過濾網(wǎng)中經(jīng)過，然后對電機(jī)進(jìn)行有效風(fēng)冷。

3.2 提高風(fēng)機(jī)日常檢修力度

煤礦企業(yè)應(yīng)對掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)建立檢修臺賬，定期對風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢修維護(hù)，確保風(fēng)機(jī)內(nèi)部各種配件螺栓緊固到位，每天檢修班應(yīng)安排一人對風(fēng)機(jī)運行情況進(jìn)行觀察，觀察內(nèi)容主要包括風(fēng)機(jī)震動情況、風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪音情況等；若風(fēng)機(jī)安裝在帶式輸送機(jī)機(jī)電硐室、瓦斯抽排硐室附近時必須對風(fēng)機(jī)電機(jī)安裝一套消音器。

3.3 超聲波無損檢測葉輪

為了準(zhǔn)確監(jiān)測5105巷局部通風(fēng)機(jī)葉輪磨損以及裂隙情況，通風(fēng)區(qū)對局部通風(fēng)機(jī)采用超聲波監(jiān)測儀進(jìn)行葉輪檢測，當(dāng)葉輪完好時超聲波發(fā)射至葉輪表面后，會產(chǎn)生一個穩(wěn)定脈沖圖像，若葉輪出現(xiàn)磨損或細(xì)小裂隙時，超聲波進(jìn)入葉輪表面后產(chǎn)生的脈沖圖像成鋸齒狀，并通過顯示器直觀顯示葉輪局部磨損情況以及具體磨損位置；通過現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)人工檢修方法相比，超聲波無損檢測具有檢測精準(zhǔn)、效率高、勞動強度低等優(yōu)點[5]。

3.4 安裝倒機(jī)不停風(fēng)系統(tǒng)

為了保證5105巷局部通風(fēng)機(jī)在切換主機(jī)時能夠?qū)崿F(xiàn)倒機(jī)不停風(fēng)的目的，在通風(fēng)區(qū)對風(fēng)機(jī)安裝了一套倒機(jī)不停風(fēng)系統(tǒng)。

倒機(jī)不停風(fēng)系統(tǒng)主要由PLC控制器、聯(lián)鎖控制器、傳感器等部分組成，PLC控制器為整個系統(tǒng)的核心，聯(lián)鎖控制器兩臺，分別安裝在風(fēng)機(jī)兩臺開關(guān)上，傳感器兩臺安裝在風(fēng)機(jī)風(fēng)筒上。

在進(jìn)行風(fēng)機(jī)切換時當(dāng)斷開主風(fēng)機(jī)電源時，主風(fēng)機(jī)聯(lián)塑控制器及時將信號傳送至PLC控制器內(nèi)，控制器接收信號及時控制副風(fēng)機(jī)開關(guān)的聯(lián)鎖控制器及時打開副風(fēng)機(jī)開關(guān)電源，聯(lián)鎖動作時間錯差在0.5 s范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)主風(fēng)機(jī)停機(jī)瞬間副風(fēng)機(jī)開啟。

3.5 安裝風(fēng)筒保護(hù)裝置

為了避免巷道迎頭風(fēng)筒受頂板、煤壁冒落的矸石損壞，通風(fēng)區(qū)決定對5105巷內(nèi)風(fēng)筒安裝一套風(fēng)筒保護(hù)裝置。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)金屬網(wǎng)、風(fēng)筒復(fù)位器、支撐平臺等部分組成，如圖1所示。安裝工序如下：

圖1 風(fēng)筒保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖

1）安裝時第一組立架安裝在距工作面迎頭5.0 m處，安裝立架時必須保證伸縮腿固定在平整頂板上，安裝后通過調(diào)整兩側(cè)伸縮腿確保立架高度一致。

2）立架安裝后在立架上方依次安裝風(fēng)筒復(fù)位器、防護(hù)罩、復(fù)位彈簧等配件，防護(hù)罩安裝時保證防護(hù)罩兩端插銷能夠完全插入立架頂部的凹槽內(nèi)，并通過復(fù)位彈簧實現(xiàn)防護(hù)罩上下移動。

3）所有配件安裝后將風(fēng)筒穿過裝置，并將風(fēng)筒復(fù)位器與風(fēng)筒固定，巷道在掘進(jìn)過程中當(dāng)頂板由矸石落下時通過范護(hù)罩的保護(hù)作用，避免直接砸落在風(fēng)筒上。通過裝置兩側(cè)的防護(hù)金屬網(wǎng)可以有效防止異物、矸石與風(fēng)筒接觸，起到保護(hù)風(fēng)筒的作用。

4 措施的實施效果

通過實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采取相應(yīng)預(yù)防措施后，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)白洞礦業(yè)有限公司通風(fēng)區(qū)5105巷后期掘進(jìn)過程中局部通風(fēng)機(jī)故障率降低至2%以下，設(shè)備維修費用節(jié)約了10余萬元，避免了因局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)不穩(wěn)定導(dǎo)致巷道風(fēng)流不足、瓦斯積聚等事故，保證了巷道安全快速掘進(jìn)，取得了顯著應(yīng)用成效。