煤礦主要通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)優(yōu)化改造

溫歡迎+高杰

摘要：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤礦主要通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行一個(gè)月必須進(jìn)行檢修并倒機(jī)，也就是先檢修備用主扇，檢修完畢后再停止在用主要通風(fēng)機(jī)，開啟備用主要通風(fēng)機(jī)。一礦北二兩臺(tái)軸流式主要通風(fēng)機(jī)倒臺(tái)運(yùn)行過程中，必須先停止運(yùn)行的通風(fēng)機(jī)，在運(yùn)行通風(fēng)機(jī)風(fēng)門完全關(guān)閉后，才將備用通風(fēng)機(jī)開啟。在通風(fēng)機(jī)倒機(jī)過程中，會(huì)造成井下短暫的風(fēng)流中斷，為了安全起見，供風(fēng)區(qū)域采掘頭面人員需要撤離。在通風(fēng)機(jī)倒臺(tái)過程中，短暫停風(fēng)（通風(fēng)系統(tǒng)失穩(wěn)）時(shí)間內(nèi)，供風(fēng)區(qū)域內(nèi)的高突采掘頭面出現(xiàn)瓦斯超限具有普遍性， 給礦井安全生產(chǎn)埋下了隱患。因此，如何保證倒機(jī)過程中風(fēng)量、負(fù)壓的平穩(wěn)過渡，有效抑制瓦斯不超限，要從解決倒機(jī)過程中通風(fēng)系統(tǒng)失穩(wěn)入手設(shè)計(jì)倒機(jī)方案，并最終實(shí)現(xiàn)礦井主要通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)，對(duì)礦井采掘頭面安全生產(chǎn)具有重大的意義。

關(guān)鍵詞：主要通風(fēng)機(jī)；不停風(fēng)；自動(dòng)倒機(jī)

1 方案分析

高突礦井主通風(fēng)機(jī)按照現(xiàn)有的方式倒機(jī)時(shí)，即使經(jīng)歷短暫的停機(jī)（一般2～4min）也會(huì)出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患，因此，要想實(shí)現(xiàn)不停風(fēng)，其前提就是不停機(jī)。本課題就是研究在不停機(jī)情況下的通風(fēng)機(jī)自動(dòng)倒機(jī)系統(tǒng)，涉及各種倒機(jī)方案的設(shè)計(jì)及其可行性評(píng)價(jià)。不停風(fēng)倒機(jī)方案的設(shè)計(jì)主要考慮以下方面問題：井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，井下瓦斯不超標(biāo)，通風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行安全和雙回路供電電網(wǎng)的承受能力等，同時(shí)主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)過程要遵循安全、可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等原則。

2 關(guān)鍵問題及研究重點(diǎn)分析

通風(fēng)機(jī)正常停機(jī)倒機(jī)過程中很常規(guī)的問題在不停風(fēng)倒機(jī)過程中會(huì)帶來(lái)一系列的問題：

（1）通風(fēng)機(jī)倒機(jī)過程中，如何避開通風(fēng)機(jī)的喘振區(qū)，從而確保通風(fēng)設(shè)備安全。

（2）通風(fēng)機(jī)在大風(fēng)阻下的堵轉(zhuǎn)問題，以及對(duì)于通風(fēng)機(jī)設(shè)備安全的影響。

（3）通風(fēng)機(jī)倒換過程中2個(gè)風(fēng)門同時(shí)開啟時(shí)，在備用通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)之前產(chǎn)生的風(fēng)路短路，以及備用通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)之前因風(fēng)路短路造成的備用通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)對(duì)正向啟動(dòng)的阻力。

（4）帶壓力情況下阻力加大對(duì)風(fēng)門開啟和閉合的影響。

（5）如何防止倒機(jī)過程中通風(fēng)系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象，并造成的井下瓦斯超限問題。

（6）雙機(jī)同時(shí)工作時(shí)如何使通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量盡可能平穩(wěn)過渡，防止井下?lián)P塵和火災(zāi)發(fā)生。

（7）倒機(jī)過程中多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程時(shí)電網(wǎng)的承受能力。

（8）其它不可預(yù)見的問題。圍繞礦井主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)過程中通風(fēng)系統(tǒng)失穩(wěn)的

針對(duì)以上分析的關(guān)鍵問題，需要做以下重點(diǎn)研究工作：

（9）2臺(tái)通風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的工作曲線及通風(fēng)機(jī)的喘振區(qū)域的實(shí)際確定。

（10）通風(fēng)機(jī)單電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的工況曲線和通風(fēng)管網(wǎng)風(fēng)阻的配合。

（11）調(diào)速方案中2臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)的功率與風(fēng)量關(guān)系，2臺(tái)通風(fēng)機(jī)共同運(yùn)行過程中如何分配功率，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)量與負(fù)壓的平穩(wěn)過渡。

（12）風(fēng)門開度與系統(tǒng)風(fēng)阻間關(guān)系的確定。

（13）2個(gè)風(fēng)門同時(shí)開啟時(shí)出現(xiàn)風(fēng)路短路現(xiàn)象的影響度分析。

（14）空氣動(dòng)力學(xué)模型的建立和系統(tǒng)的非線性研究。

（15）通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的性能要可靠， 操作要簡(jiǎn)單，可維護(hù)性好。

（16）通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要好， 在初期投資和運(yùn)行節(jié)能方面需均衡考慮。

3 系統(tǒng)安裝實(shí)施

（1）在風(fēng)機(jī)單臺(tái)運(yùn)行前，先按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)加工立閘門門框并提前運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

（2）新增加的電纜溝開挖、控制室改建工作均需在單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前進(jìn)行，上述工作完成后把操作臺(tái)、PLC柜、傳感器按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝。

（3）按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)開挖風(fēng)道兩側(cè)立閘門絞車基礎(chǔ)、澆筑混凝土，地腳螺栓預(yù)埋要精確無(wú)誤。先改造東側(cè)風(fēng)門。改造東側(cè)風(fēng)門之前，先停東臺(tái)主扇電源，斷開啟動(dòng)柜斷路器，拉開上下隔離刀閘，并閉鎖懸掛嚴(yán)禁送電警示牌。

（4）準(zhǔn)備密閉用的木板、風(fēng)筒布等材料，一旦確定單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)開始，立即對(duì)東側(cè)風(fēng)道進(jìn)行密閉。風(fēng)道內(nèi)壁上留有密閉風(fēng)道用的深凹槽，有兩根[160mm槽鋼背對(duì)背間隔60mm立于風(fēng)道中央，把厚50mm木板截成2300mm長(zhǎng)自下向上一頭嵌入凹槽一頭放入槽鋼間的間隙內(nèi)，然后把風(fēng)筒布釘在木板上覆蓋整個(gè)風(fēng)道即可完成風(fēng)道的密閉。

（5）事先對(duì)立閘門安裝位置進(jìn)行放線，各風(fēng)門位置如風(fēng)門改造平面圖所示，用風(fēng)鎬對(duì)立閘門位置的風(fēng)道進(jìn)行破除，將原有風(fēng)道頂、底板從上到下鑿開800mm寬槽，底板槽深350mm，每側(cè)水平鋼筋留200mm長(zhǎng)。

（6）立閘門的安裝：立閘門門框加工好后，安裝時(shí)用50T吊車停在風(fēng)道東側(cè)空地上，將門框各部件逐一吊入破好的基礎(chǔ)內(nèi)進(jìn)行組對(duì)焊接、抄平找正，接著將門框與風(fēng)道內(nèi)預(yù)留的鋼筋焊接牢固，風(fēng)道側(cè)壁上用膨脹螺栓固定4根4500mm長(zhǎng)100角鋼做滑道，支模并進(jìn)行二次灌漿，混凝土凝固后將門板吊起放入門框內(nèi)，最后安裝絞車及纏繞鋼絲繩，安裝時(shí)要保證絞車滾筒、導(dǎo)向輪、風(fēng)門提升中心線在一條直線上。

（7）立閘門門安裝完畢后進(jìn)行相應(yīng)的電纜敷設(shè)，調(diào)試立閘門。

（8）對(duì)立式旋葉門、水平旋葉門基礎(chǔ)進(jìn)行放線、破除，立式旋葉門基礎(chǔ)破除時(shí)將原有風(fēng)道頂、壁、底板從上到下鑿開800mm寬槽，底板槽深250mm，每側(cè)水平鋼筋留200mm長(zhǎng)；水平旋葉門基礎(chǔ)破除時(shí)在其安裝位置將風(fēng)道頂板破開3m×3m的洞口，由于水平旋葉門安裝位置的風(fēng)道為斜面，需要在洞口四周設(shè)置暗梁，風(fēng)道頂板鋼筋錨進(jìn)梁內(nèi)，在梁頂設(shè)置C15素混凝土臺(tái)使洞口四周標(biāo)高相同。

（9）立式旋葉門安裝：安裝時(shí)用50T吊車將風(fēng)門吊入破好的基礎(chǔ)內(nèi)，進(jìn)行抄平找正，然后將門框與風(fēng)道內(nèi)預(yù)留的鋼筋焊接牢固，支模進(jìn)行二次灌漿。水平旋葉門安裝：用吊車將風(fēng)門吊裝到位抄平找正，然后打膨脹螺栓上壓板將風(fēng)門固定。支模進(jìn)行二次灌漿。

（10）待立式旋風(fēng)門、水平旋葉門安裝完畢后進(jìn)行相應(yīng)的電纜敷設(shè)、調(diào)試風(fēng)門，風(fēng)機(jī)房室外電纜橋架安裝，電纜放入橋架內(nèi)。

（11）拆除老風(fēng)門：拆除原有老風(fēng)門，拆除時(shí)卸掉連接螺栓，利用通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)天車將風(fēng)門及門框整體吊走，從風(fēng)機(jī)房大門運(yùn)至室外，然后用加工好的鋼板將進(jìn)氣環(huán)上的洞口堵上，塞橡膠板、上緊連接螺栓。

（12）東側(cè)風(fēng)道所有風(fēng)門運(yùn)行正常后，終止單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。若無(wú)特殊情況，可讓新澆灌的基礎(chǔ)多凝固一段時(shí)間，西側(cè)施工方法與東側(cè)相同。

（13）制作安裝水平旋葉門風(fēng)門防雨棚兩套，風(fēng)道上制作安裝爬梯、護(hù)欄。

（14）進(jìn)行倒機(jī)試運(yùn)行，處理倒機(jī)中出現(xiàn)的各種問題。

4 結(jié)論

一礦北二主要通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)改造完成后，安裝的兩臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)的立式旋葉門和水平旋葉門實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切換，不僅實(shí)現(xiàn)了主要通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程能不停風(fēng)進(jìn)行自動(dòng)倒機(jī)，還保持井下持續(xù)風(fēng)量。風(fēng)機(jī)和電機(jī)軸承、扇葉震動(dòng)等保護(hù)設(shè)施的進(jìn)一步完善，保證了主要通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中的安全性。電腦監(jiān)控畫面不僅顯示出正在運(yùn)行中的主扇電壓、電流、功率、負(fù)壓、風(fēng)量等數(shù)據(jù)，還能通過“一鍵倒機(jī)”按鈕，輕松的完成主要通風(fēng)機(jī)的正常倒機(jī)，提高了主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，減輕了主要通風(fēng)機(jī)司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了因主要通風(fēng)機(jī)倒機(jī)而造成的各類事故。

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作者簡(jiǎn)介：

溫歡迎（1967—），河南寶豐，1992年畢業(yè)與于平頂山煤礦職工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事煤礦機(jī)電運(yùn)輸管理工作。