局部通風(fēng)機風(fēng)筒保護裝置設(shè)計與應(yīng)用

李 琨

（山西晉神沙坪煤業(yè)有限公司， 山西 河曲 036500）

引言

1 某礦生產(chǎn)概況

某礦1407工作面位于井田一采區(qū)北翼，其運輸巷自一采區(qū)膠帶上山開口施工，巷道設(shè)計總長度1 600 m，巷道設(shè)計為矩形斷面，高度和寬度分別為4.5 m和3.5 m，巷道為爆破工藝掘進。該工作面主采煤層為二疊系山西組4號煤層，煤層厚度平均5.32m，傾角6°。

1407運輸巷掘進過程中，在一采區(qū)膠帶上山距巷道開口南側(cè)20 m處安裝了兩臺型號為FBN0.6.3/60的局部通風(fēng)機，該通風(fēng)機額定功率30 kW，風(fēng)筒采用長度10 m，直徑0.8 m的柔性阻燃風(fēng)筒拼接，將新鮮風(fēng)流導(dǎo)入運輸巷正頭，用于施工人員呼吸，同時排除粉塵和有害氣體。

根據(jù)1407運輸巷掘進作業(yè)規(guī)程，在巷道掘進期間，風(fēng)筒利用鋼絲繩懸掛于巷道頂板上，距幫1 m。在實際施工中由于受到巷道爆破和設(shè)備運輸?shù)鹊挠绊?，正頭4節(jié)風(fēng)筒破損嚴重，每次爆破后需要對前兩節(jié)風(fēng)筒進行更換，增加了勞動工序和更換時間，使通風(fēng)系統(tǒng)維護成本上升，風(fēng)筒破損同時導(dǎo)致漏風(fēng)量增大，使工作面正頭風(fēng)量減少，影響巷道正常施工。為了解決對一問題，提高通風(fēng)安全并節(jié)約成本，該礦通風(fēng)部門通過對現(xiàn)場施工情況進行分析，設(shè)計了一款風(fēng)筒保護裝置，并在現(xiàn)場進行了應(yīng)用實踐。

2 風(fēng)筒保護裝置結(jié)構(gòu)組成及原理

2.1 結(jié)構(gòu)組成

本裝置由風(fēng)筒防護裝置、風(fēng)筒復(fù)位裝置和立架支撐裝置三部分組成，主要包括防護殼、復(fù)位器、立架、防護網(wǎng)和支撐臺等，設(shè)備結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示，具體描述如下：

1）風(fēng)筒防護裝置主要包括防護殼和防護殼復(fù)位器。防護殼呈圓弧形，弧度π/2，利用厚度為1 mm的鋼板制作，抗壓強度約40 MPa，單節(jié)防護殼的長度為3m，防護殼之間相互插接；立架頂部焊接深度為0.3 m的凹槽，利用滑桿與防護殼連接；防護殼復(fù)位器包括防護殼彈簧座、復(fù)位彈簧、斜架彈簧座和斜架等部件，其中斜架固定在立架內(nèi)側(cè)，夾角45°，復(fù)位彈簧的兩端分別與防護殼和斜架的彈簧座相連。

2）風(fēng)筒復(fù)位裝置由兩個風(fēng)筒復(fù)位器組成，主要包括立架彈簧座、復(fù)位彈簧、連桿、緩沖板及彈簧座、滑輪等，其中立架彈簧座焊接在立架上，緩沖板彈簧座焊接在緩沖板上，復(fù)位彈簧的兩端分別連接兩個彈簧座，緩沖板的彈簧座焊接在連桿頂部，通過連桿和滑輪可實現(xiàn)水平方向的移動，移動范圍0.6～1.2 m。

3）立架支撐裝置主要包括立架、支撐臺和伸縮腿。其中兩根立架固定于支撐臺上，間距1.2 m；支撐臺由一根長、寬分別為1.5 m和0.5 m的槽鋼制作，中部帶有弧形凹槽，立架兩側(cè)的下端安裝伸縮腿，伸縮行程0.5～1.0 m。

4）兩組立架間通過長、寬分別為3.2 m和1.0 m的金屬網(wǎng)相連，抗沖擊強度22 MPa；風(fēng)筒保護裝置通過相互拼接連成一體，實現(xiàn)對風(fēng)筒的全方位立體防護。

會議要求，各市縣黨委、政府要盡快建立完善體制機制，將鄉(xiāng)村風(fēng)貌提升工作擺上重要議事日程，建立完善工作協(xié)調(diào)機制，強化監(jiān)督考核激勵，加強上下聯(lián)動、部門協(xié)作，抓好進度統(tǒng)籌、問題協(xié)調(diào)、資金籌措和項目推進；要創(chuàng)新宣傳方式和手段，全力營造全社會關(guān)心支持鄉(xiāng)村風(fēng)貌提升的良好氛圍；要以鄉(xiāng)村風(fēng)貌提升三年行動為抓手改進干部工作作風(fēng)，加強執(zhí)紀問責(zé)，嚴格落實項目管理、資金監(jiān)管等要求，確保項目成為“民心工程”“暖心工程”；要按照目標任務(wù)和時間進度，層層壓實工作責(zé)任，優(yōu)化考核流程，推動工作取得實效。

圖1 風(fēng)筒保護裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 安裝方法

1）首組立架設(shè)置在距正頭第一節(jié)風(fēng)筒端部0.5 m處，立架安裝時可通過調(diào)節(jié)伸縮腿，確保兩側(cè)立架處于同一水平高度，以適應(yīng)巷道局部不平整度。

2）立架支撐裝置安裝完成后可依次安裝風(fēng)筒和防護殼的復(fù)位器，然后利用滑桿將防護殼與立架頂部的凹槽對接，最后固定復(fù)位彈簧和防護殼。

3）主要防護裝置安裝完成后，將金屬網(wǎng)安裝在防護殼的兩側(cè)，然后穿入風(fēng)筒并利用風(fēng)筒復(fù)位器加以固定。隨著風(fēng)筒的延伸，逐架拼接。

2.3 防護原理

1）由于風(fēng)量不穩(wěn)定或風(fēng)筒不平直，風(fēng)筒在使用過程中會出現(xiàn)一定程度的晃動，此時，風(fēng)筒復(fù)位裝置的緩沖板與風(fēng)筒相接，復(fù)位彈簧受到壓力使緩沖板向受力側(cè)偏移，使連桿同向移動，并帶動滑輪在軌道中滾動，以減少風(fēng)筒的晃動幅度，減輕風(fēng)筒疲勞受損。

2）防護殼設(shè)計為弧形，當頂部出現(xiàn)落石接觸防護殼時，落石會自由滑下，避免落石在防護殼頂部堆積，同時防護殼復(fù)位器中的復(fù)位彈簧可以提供緩沖，減小落石沖擊對防護殼產(chǎn)生破壞。

3）立架之間安裝的防護網(wǎng)能夠有效阻止側(cè)向煤矸石和其他異物進入，避免與風(fēng)筒直接接觸，從而減少風(fēng)筒的破壞。

3 風(fēng)筒保護裝置先進性及不足之處

3.1 裝置先進性

1）成本低。該保護裝置的結(jié)構(gòu)較為簡單，可自行加工，設(shè)備成本僅為0.3萬元，成本低，維護難度較小。

2）適用性強。該裝置與傳統(tǒng)的剛性風(fēng)筒相比，克服了剛性風(fēng)筒易變形、安裝維護難度較大等技術(shù)問題，受掘進工藝和地質(zhì)條件的影響相對較小，適用于復(fù)雜條件下的工作面掘進，且該防護裝置還可在隧道等其他工程領(lǐng)域通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用，適用性強。

3）保護效果好。該保護裝置能夠?qū)︼L(fēng)筒進行全方位立體保護，同時阻止了頂部和側(cè)部煤巖石及其他物質(zhì)對風(fēng)筒的破壞，防護效果較好。

3.2 存在不足

通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該裝置還存在一定不足之處，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

1）防護殼受到落石的長期撞擊仍然會發(fā)生變形，需要對變形嚴重的防護殼進行修復(fù)；

2）由于受到爆破飛濺煤巖石的長期撞擊，以及巷道施工、運輸過程中的誤撞，立架間防護網(wǎng)出現(xiàn)一定損傷，需要定期對損傷嚴重的防護網(wǎng)進行更換。

3）在上、下山掘進坡度較大時，會增加該裝置的安裝難度。

4 應(yīng)用效果

在1407運輸巷對本次設(shè)計的風(fēng)筒保護裝置進行了應(yīng)用，為正頭的50 m風(fēng)筒安裝了該保護裝置，在6個月時間內(nèi)，通過對600 m巷道掘進施工的觀察，在應(yīng)用該保護裝置后，共損壞2節(jié)風(fēng)筒，更換了5塊防護網(wǎng)，更換4節(jié)防護殼，有效減少了爆破以及巷道施工對風(fēng)筒的破壞情況，與無保護的傳統(tǒng)吊掛情況相比，預(yù)計全年可產(chǎn)生經(jīng)濟效益近30萬元。

5 結(jié)語

為了解決礦井局部通風(fēng)系統(tǒng)中正頭風(fēng)筒容易受到破壞導(dǎo)致通風(fēng)效率下降的問題，設(shè)計了風(fēng)筒保護裝置，并進行了應(yīng)用。實踐證明，該裝置具有成本低、適用性強和保護效果好等優(yōu)點，可大大減少風(fēng)筒的損壞和更換，提高正頭風(fēng)流的穩(wěn)定性，預(yù)計1407工作面全年可節(jié)省費用近30萬元，具有較好的經(jīng)濟效益和安全效益。該保護裝備也存在一定的不足，例如保護裝置的損壞和在復(fù)雜條件下安裝困難等問題，需要在今后的實踐中進一步優(yōu)化。鑒于該裝置的成功應(yīng)用，今后可在其他工作面和其他礦井進行推廣。