煤矿井下通风逆向隔断装置的分析与应用

裴军军

（山西省晋城市沁水县应急管理局，山西 晋城 048000）

引言

矿井通风是指将新鲜空气输入矿井下，增加氧气浓度，以稀释并排除矿井中有毒、有害气体和粉尘。为了使井下风流沿指定路线流动分配，就必须在巷道内建筑引导控制风流的构筑物即通风设施，它分为引导风流和隔断风流的设施。新建大型矿井通风系统以对角式、分区式为主，改扩建的生产矿井以混合式为主。南凹寺煤矿井下在用的风筒为普通油脂桶，普通油脂桶铁皮薄、焊接点易透、不抗压、易损坏、无隔断装置，无法被重复使用，不符合规定要求，必须进行优化改造，即在通风系统中安装一种逆向隔断装置。

1 煤矿井下通风的逆向隔断装置的分析

1.1 结构分析

针对南凹寺煤矿煤矿井下通风系统无隔断装置的问题，设计了一种煤矿井下通风的逆向隔断装置，结构如图1 所示，该煤矿井下通风的逆向隔断装置主要包括通风风筒、通风阻挡件、通风阻挡板、逆向固定杆等组成。从图1 可知，装置中通风风筒呈圆柱状，通风风筒的两端开口、并与井下风筒连接，通风风筒的中心轴与井下风筒的中心轴相重合，通风阻挡件位于通风风筒内，通风阻挡件由两个呈半圆形的通风阻挡板组成[1-2]。

图1 煤矿井下通风的逆向隔断装置结构示意图

逆向固定杆位于通风风筒内，逆向固定杆的两端与通风风筒的内壁固定连接，逆向固定杆沿着通风风筒的横切面的直径设置，两个通风阻挡板的直线边沿与逆向固定杆相互平行并相互铰接、且两个通风阻挡板相互配合形成一个面积小于通风风筒横截面的圆形的通风阻挡件，通风阻挡件用于：在正向风流下，两个通风阻挡板相互靠拢，保证正常通风，在反向风流下，两个通风阻挡板相互配合形成一个圆板，阻挡反向风流通过通风风筒。

从图2 可知，通风风筒内壁上固定连接有多个反向阻挡块5，多个反向阻挡块环绕通风风筒内壁一周均匀设置，多个反向阻挡块沿着通风风筒内壁径向设置，反向阻挡5 用于阻止两个通风阻挡板的夹角＞180°[3-4]，各反向阻挡块位于通风阻挡板的板面与通风风筒横切面相互平行的平行面上。当两个通风阻挡板受到反向风力后，就会相互配合形成一个圆形的通风阻挡件，相当于在通风风筒内形成一个面积略小于通风风筒的板面，以此来阻挡反向的风流通过通风风筒，如果反向的风速较大的话，很容易将两个通风阻挡板吹翻，进而损坏通风阻挡板与逆向固定杆的铰接连接关系，因此，在通风风筒上设置多个反向阻挡块，可以对两个通风阻挡板进行阻挡，避免两个通风阻挡板受反向风的影响而两者的夹角＞180°，即被吹翻[5]。

图2 通风风筒横截面的结构示意图

通风阻挡板的两个板面为正向板面和反向板面，如上页图2 所示，正向板面面向正向来风一侧，反向板面面向反向来风一侧，反向板面上固定连接有防贴合块，防贴合块用于防止两个通风阻挡板受到正向来风后贴合在一起。当两个通风阻挡板受到正向风力后，就会相互靠拢，减小对正向风力的影响，但是当正向风力较大时，容易使得两个通风阻挡板相互贴合，如果两个通风阻挡板贴合后，在受到反向风力时就无法展开阻挡反向风，因此在通风阻挡板的反向板面上固定连接防贴合块，阻止两个通风阻挡板相互贴合，始终保证一定的夹角，方便受到反向风力后展开以阻止方向分通过。

1.2 工作原理

该装置通过设置通风阻挡件，使得正向风流可以自由通过，当发生反向风流时，通风阻挡件自然展开，保证反向风无法通过通风风筒，防止风流逆转进入局部通风机或串联风造成瓦斯爆炸事故。

2 工业性试验

2.1 工程概况

山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司位于山西省晋城市沁水县嘉峰镇，设计生产能力为60 万t/年。该煤矿开拓方式为斜井开拓；井筒数量为3 个；开采水平为+410 m；现采煤层为3 号；采煤工艺为综采；瓦斯等级为高瓦斯；水文地质类型为中等；自燃倾向性为不易自燃。南凹寺煤矿井下应用的风筒为普通油脂桶，在实际生产过程中由于风门四周围岩墙体来压增大，因油脂桶铁皮薄易导致风筒受压变形，同时因风筒内没有设置逆向隔断装置，无法阻止风流反向的发生。因此针对这一情况，必须对该风筒进行优化改造，确保井下通风系统的安全。

2.2 煤矿井下通风的逆向隔断装置的制作

将3～5 mm 钢板制作成与井下通风系统的风筒等径、长度为1 300 mm 的通风风筒，利用两个半圆形的铁板和多个合页来制作两个通风阻挡板，并将两个通风阻挡板铰接在逆向固定杆上，并将逆向固定杆焊接在通风风筒内。

在正向正常通风时，两个通风阻挡板靠拢，风流正常通过；当受到冲击，风流反向时，两个通风阻挡板展开，防止风流逆转进入局部通风机或串联风造成瓦斯爆炸事故。

3 应用效果分析

南凹寺煤矿井下通风逆向隔断装置安装在3308 工作面一回防突风门处，通风系统工作正常，当发生与瓦斯突出事故中后，大量高浓瓦斯由工作面涌出，并经迎头风筒口倒灌入风筒，当高浓瓦斯通过风筒，流经矿用风筒逆向隔断装置时触动矿用风筒逆向隔断装置使其动作，阻止高浓瓦斯涌入新鲜风流中，实践应用效果理想。

该煤矿井下通风逆向隔断装置的成本较低。原制作一个铁质风筒原材料为废旧油桶，人工费300 元，仅为一次性使用，按照一个掘进工作面挪移3 次风机，构筑3 次防突风门，一组风门需要2 个，需制作6个，合计1 800 元；现制作一个逆向隔断装置，原材料成本大约1 000 元，人工费500 元，合计1 500 元，一组风门需要2 个，共计3 000 元，可重复使用。该装置安全经济效益显著，具有较好的市场推广价值。