主通風(fēng)機立式風(fēng)門提升裝置的優(yōu)化改造研究

劉小濤

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業(yè)，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

1.1 概況

臨汾宏大錦程煤業(yè)有限公司隸屬于山西焦煤霍州煤電集團，地處山西省臨汾市堯都區(qū)一平垣鄉(xiāng)，設(shè)計生產(chǎn)能力90 萬t/a。該煤礦采用斜井開拓方式，井筒數(shù)量4 個，開采水平為+1125 m，現(xiàn)主要開采9+10#、11#煤層，綜采放頂煤采煤工藝，低瓦斯礦井，水文地質(zhì)類型為中等，自燃傾向性為自燃。

1.2 主通風(fēng)機現(xiàn)狀分析

臨汾宏大錦程煤業(yè)公司設(shè)置有1 個主通風(fēng)機房，其主要設(shè)備及配套設(shè)備有：BD-Ⅱ-8-No36 型隔爆對旋軸流式主通風(fēng)機1 臺；啟閉JMB-6 隔爆型風(fēng)門絞車2 臺；KYN28-12 kV 高壓開關(guān)柜 5 臺；GKD-1600 A 礦用低壓配電柜4 臺；0.69 kV 礦井防爆變壓器1 臺；西門子G150-0.69 kV 變頻器2 臺；立式風(fēng)門4.3 m×0.11 m×4.8 m，2 個。

該煤礦主通風(fēng)系統(tǒng)按照煤礦相關(guān)規(guī)定采用雙主通風(fēng)機運行模式，一用一備，每月定期切換一次主通風(fēng)機，同時定期對主通風(fēng)機進行檢修和保養(yǎng)。該煤礦每套主通風(fēng)機均有其獨立的風(fēng)道，在對主通風(fēng)機進行切換時，通過設(shè)置的立式風(fēng)門來實現(xiàn)風(fēng)道的切換。主通風(fēng)機房已實現(xiàn)無人值守，切換主通風(fēng)機通過遠程集控方式一鍵切換來實現(xiàn)。

2 主通風(fēng)機立式風(fēng)門運行現(xiàn)狀及存在問題分析

礦井井下立式風(fēng)門由框架和門板兩部分組成，規(guī)格為4.3 m×0.11 m×4.8 m，重量1.3 t，主要實現(xiàn)主通風(fēng)機后方節(jié)流空氣以及風(fēng)道內(nèi)轉(zhuǎn)換風(fēng)流方向的作用。

井下立式風(fēng)門通過啟閉JMB-6 隔爆型風(fēng)門絞車實現(xiàn)提升，下降時通過風(fēng)門絞車進行牽引，基于風(fēng)門自重實現(xiàn)下降。

該煤礦BD-II-8-No36 型隔爆對旋軸流式主通風(fēng)機共設(shè)有2 個立式風(fēng)門，當井下主通風(fēng)機處于正常工作狀態(tài)下，其中1 個立式風(fēng)門處于開啟狀態(tài)，打開風(fēng)道保持巷道的風(fēng)流暢通；而另1 個立式風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，使得備用風(fēng)道處于封閉狀態(tài)，目的是為了防止風(fēng)流短路。在對井下主通風(fēng)機工作進行切換時，必須要對相應(yīng)的立式風(fēng)門進行切換，保障巷道的風(fēng)流暢通。井下風(fēng)道布置情況如圖1。

圖1 井下風(fēng)道布置示意圖

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：井下主通風(fēng)機切換倒機時間必須在10 min 之內(nèi)完成。如果主通風(fēng)機切換后，立式風(fēng)門出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象而無法及時進行切換，將會導(dǎo)致主通風(fēng)機無法正常倒機，影響井下主通風(fēng)系統(tǒng)的正常運行，會存在安全事故隱患。該礦為解決立式風(fēng)門卡阻現(xiàn)象，在立式風(fēng)門頂部備有1 臺手拉葫蘆，當立式風(fēng)門依靠風(fēng)門絞車牽引和風(fēng)門自重?zé)o法正常實現(xiàn)落下時，工作人員手動操作手拉葫蘆讓立式風(fēng)門進行降落。從使用情況來看，該解決方案解決立式風(fēng)門卡阻問題的時間較長，工人勞動強度大，必須進行優(yōu)化調(diào)整。

對該煤礦井下立式風(fēng)門的切換現(xiàn)場情況觀察發(fā)現(xiàn)，立式風(fēng)門下降時卡阻現(xiàn)象的主要原因為立式風(fēng)門門板在長期的升降過程中發(fā)生了嚴重的變形。針對這一情況，提出了解決立式風(fēng)門下降時卡阻問題的兩種方案：（1）對變形的立式風(fēng)門進行更換，但是在風(fēng)道處作業(yè)會導(dǎo)致風(fēng)流短路，影響通風(fēng)系統(tǒng)的安全性；（2）對立式風(fēng)門的提升裝置進行優(yōu)化改造升級，調(diào)整以往依靠風(fēng)門自重實現(xiàn)下降的辦法，當立式風(fēng)門出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象的情況下也能實現(xiàn)其升降。

綜合井下風(fēng)道的施工現(xiàn)場情況，結(jié)合安全性和成本因素，決定對立式風(fēng)門提升裝置進行優(yōu)化改造以解決井下立式風(fēng)門卡阻現(xiàn)象。

3 立式風(fēng)門提升裝置優(yōu)化改造方案

立式風(fēng)門提升裝置以往采用JMB-6 隔爆型風(fēng)門絞車，現(xiàn)調(diào)整為多級活塞伸縮式液壓缸進行替代。前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒，從而達到較長工作行程，實現(xiàn)對立式風(fēng)門的升降作業(yè)[1-6]。

3.1 搭建液壓缸安裝支架

在原立式風(fēng)門外框上加工制作1 個框架，規(guī)格為6.5 m×0.5 m×4.5 m，11 號礦工鋼，在框架上設(shè)置6 個支腿，底座采用膨脹螺絲進行固定。

3.2 安裝固定多級活塞伸縮式液壓缸

將多級活塞伸縮式液壓缸倒立安裝在支架頂部，安裝時必須保證多級活塞伸縮式液壓缸中心線與立式風(fēng)門中線的一致性。液壓缸頂部與立式風(fēng)門采用焊接工藝進行固定連接，進而當液壓缸進行伸縮的過程即可實現(xiàn)立式風(fēng)門的升降過程。其工作原理如圖2。

圖2 多級活塞伸縮式液壓缸工作原理圖

當多級活塞伸縮式液壓缸動作處于關(guān)閉狀態(tài)時，帶動立式風(fēng)門上升動作表現(xiàn)為打開狀態(tài)；當多級活塞伸縮式液壓缸動作，帶動著立式風(fēng)門的下降動作表現(xiàn)為關(guān)閉狀態(tài)。

3.3 配電系統(tǒng)的優(yōu)化改造

改造后的液壓泵電源仍采用原啟閉風(fēng)門絞車電源，但是功率變大后導(dǎo)致配電系統(tǒng)負荷變大，原接觸器更換為CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接觸器，原電纜更換為MYP-0.66/1.14 kV 3×25+1×16 mm2礦用移動屏蔽橡軟套電纜。

3.4 升降裝置的調(diào)試運行

（1）調(diào)試已改造完成的立式風(fēng)門提升裝置，CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接觸器閉合通電，通過低壓控制柜來控制多級活塞伸縮使液壓缸在15 cm的距離內(nèi)實現(xiàn)升降動作。

（2）確定立式風(fēng)門提升裝置工作正常后，對主通風(fēng)機進行倒機操作，進而實現(xiàn)立式風(fēng)門全行程的升降作用。

4 效果分析

臨汾宏大錦程煤業(yè)主通風(fēng)機立式風(fēng)門提升裝置優(yōu)化改造完成，于2021 年2 月投入了實際應(yīng)用?，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果：提升裝置優(yōu)化改造后，立式風(fēng)門的升降動作安全穩(wěn)定，當主通風(fēng)機切換后立式風(fēng)門的切換工作較為順利，保障了巷道風(fēng)流暢通，有效地消除了以往立式風(fēng)門下降時的卡阻問題，無一起因立式風(fēng)門的升降而導(dǎo)致的通風(fēng)安全事故發(fā)生。