矿井通风机停转及恢复通风应急处置分析

王 俊

（晋能控股煤业集团安全监管五人小组，山西 大同 037000）

引言

矿山开采中煤矿通风机的主要功能是稀释有害气体和粉末层，同时为井下提供足够的新鲜空气，保证安全稳定的工作环境。随着安全高效的现代化矿井建设的加快，煤矿综合机械化水平大大提高，矿井通风技术也取得了很大的进步。通风系统合理、设备完好、风量充足、风量稳定等因素为高产、高效、安全集约化生产提供了保证。然而，由于煤矿生产条件非常差，煤矿通风机经常有各种故障，主要是停转故障。因此，煤矿通风机的故障应急处置问题成为研究的热点之一[1-2]。通风机的故障应急处置问题能有效地降低瓦斯事故和其他事故的发生率，促进煤矿安全稳定生产。

1 矿井通风机常见机械性故障分析

1.1 机构散热故障

在煤矿通风机结构中，通风机的位置驱动轮相对固定，电机位置固定，通风机中的驱动轮与电机直接连接。由于煤矿瓦斯和粉尘含量高，为了保证电机的隔爆性能，在密封盖上安装了通风机电机。然而，由于矿井环境复杂，温度相对较高，电机工作时产生的热量很难散去。通风机长时间运行时，风机电机负荷大，散热效果差，常因高温烧毁电机环，严重影响矿井的稳定通风。这不仅大大降低了工作环境的舒适性，而且严重威胁到工作人员的安全。

1.2 连接螺杆故障

螺杆是通风机的常用部件，虽然螺杆体积小，但意义重大，当螺杆出现问题时，会给通风机的安全使用带来不利影响。螺丝松动通常会引起通风机的两种故障:一种是通风机烧坏，另一种是通风机停止运行。通风机螺钉松动的主要原因有三个:一是由于工作人员注意力不集中，导致通风机螺钉安装不牢固，在使用过程中容易对通风机造成损坏。二是在通风机检修时忽略对螺丝的检查[3]。

同时，由于井下环境噪声的存在，在煤矿开采过程中对监测系统的振动将会更加激烈，因此很难听到设备报警的声音，导致通风机螺杆失效无法及时被发现。三是设备长时间超载，在大振动条件下，螺丝容易松动和脱落。

1.3 机械故障

煤矿通风机在长时间运行期间，叶轮松动，叶轮与风道内壁发生碰撞摩擦。同时，由于矿井复杂环境的化学腐蚀，通风机叶轮经常损坏，通风机叶轮位于风道内部，在日常通风机的维护和保养过程中不能对叶轮进行全面检查。轴承在运行过程中与其他部件之间的相对摩擦和碰撞使轴承表面产生摩擦等，从而导致轴承产生一定的机械磨损。轴承是通风机的关键部件之一，其损坏直接影响整个通风系统的正常运行。机械故障通常导致通风机停止运行，威胁煤矿的生产。

2 矿井通风机外部故障因素分析

2.1 外部其他设备振动影响

其他机械设备工作载荷压力越大，振动现象就越严重。通风机异常振动的原因主要包括以下几个方面[4]:

第一，通风机电机通过磁场的影响使定子座产生振动，当转子不平衡时，电机振幅增大。第二，长期运行的风扇叶片将造成不同程度的磨损，导致破坏平衡时，叶轮旋转。叶轮引起的振动主要是径向振动，可能发生轴向振动。第三，当风机受到某些因素的影响时，旋转失速将导致风机气压值的增加，从而使风机叶片产生共振。第四，在呼吸机运行过程中，由于安装不当和部件损坏，动静态部件之间的摩擦会增加。例如，轴承和其他部件之间的相对摩擦和碰撞会使轴承表面划伤。在负载作用下，轴承对轴承产生强烈的激励，导致轴承产生一定频率的振动。

2.2 环境气体影响

电机是煤矿通风机的重要设备。由于煤矿环境相对恶劣，电机长期保持高负荷运行，在煤矿生产过程中极易发生故障。在实际的煤矿开采工作中，由于地质情况的复杂性和恶劣的环境条件，往往会发生岩石松动等事故，对电机造成一定程度的损坏；同时，加上煤矿建设施工周围环境瓦斯含量高，电机缺乏有效隔离措施，瓦斯很容易进入风机和电机。如果电机的保护和维护不当，电机很容易发生事故，导致风机不能正常运行，严重威胁井下工作人员的安全。

3 应急处置技术措施分析

3.1 通风机停转应急处置

矿井通风机发生故障时，会造成通风机的停转。此时应及时采取正确的应急处置措施，并且在通风机恢复供风时也应采取正确的应急措施，保障矿井的安全生产。停转时应按以下步骤操作[5]：

1）将停风故障的信息报告至调度室，告知故障时间、地点及简要概况等信息；

2）值班人员要立即确认备用通风机是否能够工作并按照相应程序启动；

3）现场瓦斯检查工对矿井内的瓦斯等有害气体进行实时的监测，并与带班人员保持联系。

4）在主要通风机停止工作后，如果主、备通风机在10 min内都不能启动，打开井口防爆盖、风门等设施[6]；

5）根据岗位重要程度对人员进行撤离，首先撤离非重要岗位人员，其余重要岗位人员在指挥部统一指令调度下进行撤离。

3.2 通风机恢复通风的操作流程

1）在恢复主要通风机的运行时，应首先检查瓦斯浓度，并安排救护人员随时待命；

2）在对主要工作面巷道进行恢复通风时，如果瓦斯浓度大于0.75%时，应严格控制瓦斯超限区域，并对瓦斯浓度较大的区域进行重点的通风换气[7]；

3）其中恢复回采工作面通风系统的时候，应首先检查工作面，当各个角落的瓦斯浓度超过了1%，应及时对通风量进行调整；

4）在恢复供电后，有效驱散瓦斯气体，实现全巷道的通风作业。同时在局部实现全压式通风，使得回风流的瓦斯浓度小于1%。

4 结语

随着科学技术的飞速发展，通风机的故障安全应急处置已经取得了很大的进展，但是还存在一定的短板。矿井通风机是矿井作业人员的重要安全保障设备之一。它能有效降低空气中有害气体的浓度，保证矿井下的工作环境。然而，由于通风机长时间高负荷运行，也会存在很多故障。准确、可靠的通风机故障安全应急处置是降低矿井瓦斯浓度及相关事故的最有效手段之一。通过对矿井主要通风机的故障类型进行分析，结合工程实际，提出了主要通风机停转以及恢复通风的应急处置措施。