劉小濤

（山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 041099）

引言

當(dāng)前，我國煤礦井下采掘工作面基本上采用通風(fēng)機(jī)為工作區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)，從而保障采掘工作面的風(fēng)量要求。從當(dāng)前的實(shí)踐應(yīng)用情況來看，大部分煤礦井下通風(fēng)機(jī)安裝在巷道后，其通風(fēng)口被固定在某一位置，基本上無法對(duì)其通風(fēng)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此通風(fēng)機(jī)在巷道通風(fēng)應(yīng)用時(shí)有相當(dāng)?shù)木窒扌?，已無法適應(yīng)不同巷道的通風(fēng)需求。另外，通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)口容易發(fā)生堵塞問題，通風(fēng)口堵塞后當(dāng)時(shí)一般難以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致通風(fēng)口瓦斯?jié)舛冗^高，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的安全隱患。

針對(duì)煤礦井下通風(fēng)機(jī)通風(fēng)過程中存在的以上問題，提出了一種通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置并展開分析。

1 煤礦通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

為解決煤礦井下通風(fēng)機(jī)通風(fēng)角度無法調(diào)節(jié)的問題，新型煤礦通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置，如圖1 所示。該包括煤礦通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置主要包括底板、安裝板、安裝塊、螺紋桿、連接桿、轉(zhuǎn)動(dòng)桿、連接板、固定軸、轉(zhuǎn)動(dòng)板、固定塊等部件。

圖1 煤礦通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置底板底端均勻設(shè)有多組支撐腳；安裝板安裝在底板上端面的一側(cè)，安裝板上設(shè)有出風(fēng)口；電機(jī)安裝在安裝板上；四個(gè)固定塊兩兩分為一組對(duì)稱分布在安裝板上；螺紋桿和安裝塊均設(shè)有兩組，每組螺紋桿分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接每組固定塊，其中一組螺紋桿的一端穿過一個(gè)固定塊并連接電機(jī)的輸出軸，兩組螺紋桿之間傳動(dòng)連接[1-2]；兩組安裝塊分別位于兩組固定塊之間，兩組安裝塊分別螺紋連接兩組螺紋桿，兩組安裝塊均滑動(dòng)連接安裝板，兩組安裝塊遠(yuǎn)離安裝板的端面上分別設(shè)有第一伸縮裝置。

第一連接桿設(shè)有兩組，每組第一連接桿上均設(shè)有第一條形通孔，兩組第一連接桿的一端分別連接兩組安裝塊；第二連接桿連接兩組第一連接桿遠(yuǎn)離兩組安裝塊的端面，第二連接桿上設(shè)有第二條形通孔。

連接板設(shè)有兩組，兩組連接板并排分布在兩組第一連接桿之間，兩組連接板的兩端分別連接兩組第一連接桿；固定軸的兩端分別連接兩組連接板。

轉(zhuǎn)動(dòng)桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接固定軸，轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端穿過第二條形通孔并連接通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿的另一端連接轉(zhuǎn)動(dòng)板；轉(zhuǎn)動(dòng)板的兩端分別穿過兩組第一條形通孔并分別連接兩組第一伸縮裝置的伸縮端[3-4]。

通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)有照明燈；照明燈安裝在底板上，照明燈電性連接蓄電池；照明燈可以在礦道內(nèi)進(jìn)行照明，避免新的工作人員對(duì)礦道不熟，誤撞裝置。

通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)有第二伸縮裝置；第二伸縮裝置設(shè)有多組，多組第二伸縮裝置分別安裝在多組支撐腳與底板連接處，多組第二伸縮裝置的伸縮端分別連接多組支撐腳；礦道內(nèi)路面不平整，可以通過調(diào)節(jié)多組第二伸縮裝置，對(duì)裝置進(jìn)行穩(wěn)定的放置，提高裝置的實(shí)用性與安全性能。

通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置固定軸到轉(zhuǎn)動(dòng)板的距離值小于固定軸到通風(fēng)機(jī)的距離值；使得在轉(zhuǎn)動(dòng)板與通風(fēng)機(jī)進(jìn)行相同的角度偏移時(shí)，通風(fēng)機(jī)偏移的距離大于轉(zhuǎn)動(dòng)板偏移的距離，便于利用第一伸縮裝置小距離的伸縮控制通風(fēng)機(jī)在第二連接桿上進(jìn)行大距離的轉(zhuǎn)動(dòng)。

電機(jī)與安裝板連接的端面上設(shè)有減震橡膠墊；減震橡膠墊為橡膠材質(zhì)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，減震橡膠墊可以降低電機(jī)震動(dòng)對(duì)安裝板的影響，使得裝置整體安裝更加穩(wěn)定，降低安全事故發(fā)生的概率[5]。

1.2 工作原理

需要對(duì)通風(fēng)機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)控時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)兩組螺紋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，兩組安裝塊分別沿兩組螺紋桿在豎直方向上移動(dòng)，兩組安裝塊帶動(dòng)兩組第一連接桿、第二連接桿、轉(zhuǎn)動(dòng)桿和通風(fēng)機(jī)進(jìn)行上下移動(dòng)，以便于調(diào)整通風(fēng)機(jī)的位置；當(dāng)需要對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)兩組第一伸縮裝置，一組第一伸縮裝置伸長，另一組第一伸縮裝置收縮使轉(zhuǎn)動(dòng)板發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿繞固定軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得通風(fēng)機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)機(jī)的角度調(diào)節(jié)；從而對(duì)通風(fēng)機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)不同礦道的通風(fēng)需求。

1.3 甲烷濃度檢測(cè)儀

在通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置上還設(shè)計(jì)有蓄電池、蜂鳴器和甲烷濃度檢測(cè)儀等部件。底板上設(shè)有控制器，底板的上端面上設(shè)有凹槽；蓄電池安裝在凹槽內(nèi)；蜂鳴器安裝在底板的上端面上；甲烷濃度檢測(cè)儀安裝在安裝板上，甲烷濃度檢測(cè)儀位于出風(fēng)口的上方；控制器控制連接蜂鳴器和甲烷濃度檢測(cè)儀，控制器、蜂鳴器和甲烷濃度檢測(cè)儀均電性連接蓄電池[6]。

礦道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷氣體，甲烷氣體易燃易爆，因此設(shè)置了甲烷濃度檢測(cè)儀對(duì)礦道內(nèi)甲烷的濃度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的數(shù)值反饋給控制器，控制器在接收的甲烷的濃度值大于設(shè)定的值時(shí)啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員檢查通風(fēng)口是否被堵住以及決定是否需要疏散工作人員。

2 實(shí)踐應(yīng)用分析

2.1 工程概況

山西焦煤霍州煤電臨汾宏大錦程煤業(yè)有限公司位于山西省臨汾市堯都區(qū)一平垣鄉(xiāng)，生產(chǎn)能力為90萬t/年。該煤礦的開拓方式：斜井開拓；井筒數(shù)量為4 個(gè)；開采水平為+1 125 m；現(xiàn)采煤層為9+10 號(hào)，11號(hào)；采煤工藝為綜采放頂煤；瓦斯等級(jí)為低瓦斯；水文地質(zhì)類型為中等；自燃傾向性為自燃。煤礦采用中央并列機(jī)械抽出式通風(fēng)，有主斜井、副斜井和材料斜井共3 個(gè)進(jìn)風(fēng)井，1 個(gè)回風(fēng)立井。安裝有FBCDZ-NO.25 型防爆抽出式對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，功率2×315 kW，主扇排風(fēng)量4 800～9 600 m3/min。

當(dāng)前主要開采51006 掘進(jìn)工作面，走向長1400m，傾向長度120 m，面積為168 000 m2，開采煤層9+10號(hào)合并層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層平均厚度4.3 m，夾矸0.25～0.6 m，煤層平均傾角4°。51006 掘進(jìn)工作面采用2×15 kW 低噪聲對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)，配套Φ800 mm 的風(fēng)筒壓入式供風(fēng)。

2.2 通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用

51006 掘進(jìn)工作面采用2×15 kW 低噪聲對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)，以往局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)口都是固定有某一位置，當(dāng)隨著巷道的挖掘需要調(diào)節(jié)通風(fēng)口時(shí)，無法操作。針對(duì)這一情況，將新型研制的通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置在51006 掘進(jìn)工作面2×15 kW 低噪聲對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了安裝調(diào)整并投入了工業(yè)性試驗(yàn)。從2020 年11 月—2021 年9 月的工業(yè)性試驗(yàn)情況來看，局部通風(fēng)機(jī)整體運(yùn)行穩(wěn)定，根據(jù)掘進(jìn)巷道風(fēng)量需求可以對(duì)局部通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)口進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)通過對(duì)通風(fēng)口甲烷濃度檢測(cè)結(jié)果來實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)口堵塞問題的評(píng)價(jià)，有效地保障了51006 掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)安全，為實(shí)現(xiàn)臨汾宏大錦程煤業(yè)的高產(chǎn)高效安全開采起到了積極作用。