主通风机立式风门提升装置的优化改造研究

刘小涛

（山西焦煤霍州煤电临汾宏大锦程煤业，山西 临汾 041000）

1 工程概况

1.1 概况

临汾宏大锦程煤业有限公司隶属于山西焦煤霍州煤电集团，地处山西省临汾市尧都区一平垣乡，设计生产能力90 万t/a。该煤矿采用斜井开拓方式，井筒数量4 个，开采水平为+1125 m，现主要开采9+10#、11#煤层，综采放顶煤采煤工艺，低瓦斯矿井，水文地质类型为中等，自燃倾向性为自燃。

1.2 主通风机现状分析

临汾宏大锦程煤业公司设置有1 个主通风机房，其主要设备及配套设备有：BD-Ⅱ-8-No36 型隔爆对旋轴流式主通风机1 台；启闭JMB-6 隔爆型风门绞车2 台；KYN28-12 kV 高压开关柜 5 台；GKD-1600 A 矿用低压配电柜4 台；0.69 kV 矿井防爆变压器1 台；西门子G150-0.69 kV 变频器2 台；立式风门4.3 m×0.11 m×4.8 m，2 个。

该煤矿主通风系统按照煤矿相关规定采用双主通风机运行模式，一用一备，每月定期切换一次主通风机，同时定期对主通风机进行检修和保养。该煤矿每套主通风机均有其独立的风道，在对主通风机进行切换时，通过设置的立式风门来实现风道的切换。主通风机房已实现无人值守，切换主通风机通过远程集控方式一键切换来实现。

2 主通风机立式风门运行现状及存在问题分析

矿井井下立式风门由框架和门板两部分组成，规格为4.3 m×0.11 m×4.8 m，重量1.3 t，主要实现主通风机后方节流空气以及风道内转换风流方向的作用。

井下立式风门通过启闭JMB-6 隔爆型风门绞车实现提升，下降时通过风门绞车进行牵引，基于风门自重实现下降。

该煤矿BD-II-8-No36 型隔爆对旋轴流式主通风机共设有2 个立式风门，当井下主通风机处于正常工作状态下，其中1 个立式风门处于开启状态，打开风道保持巷道的风流畅通；而另1 个立式风门处于关闭状态，使得备用风道处于封闭状态，目的是为了防止风流短路。在对井下主通风机工作进行切换时，必须要对相应的立式风门进行切换，保障巷道的风流畅通。井下风道布置情况如图1。

图1 井下风道布置示意图

《煤矿安全规程》规定：井下主通风机切换倒机时间必须在10 min 之内完成。如果主通风机切换后，立式风门出现卡阻现象而无法及时进行切换，将会导致主通风机无法正常倒机，影响井下主通风系统的正常运行，会存在安全事故隐患。该矿为解决立式风门卡阻现象，在立式风门顶部备有1 台手拉葫芦，当立式风门依靠风门绞车牵引和风门自重无法正常实现落下时，工作人员手动操作手拉葫芦让立式风门进行降落。从使用情况来看，该解决方案解决立式风门卡阻问题的时间较长，工人劳动强度大，必须进行优化调整。

对该煤矿井下立式风门的切换现场情况观察发现，立式风门下降时卡阻现象的主要原因为立式风门门板在长期的升降过程中发生了严重的变形。针对这一情况，提出了解决立式风门下降时卡阻问题的两种方案：（1）对变形的立式风门进行更换，但是在风道处作业会导致风流短路，影响通风系统的安全性；（2）对立式风门的提升装置进行优化改造升级，调整以往依靠风门自重实现下降的办法，当立式风门出现卡阻现象的情况下也能实现其升降。

综合井下风道的施工现场情况，结合安全性和成本因素，决定对立式风门提升装置进行优化改造以解决井下立式风门卡阻现象。

3 立式风门提升装置优化改造方案

立式风门提升装置以往采用JMB-6 隔爆型风门绞车，现调整为多级活塞伸缩式液压缸进行替代。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒，从而达到较长工作行程，实现对立式风门的升降作业[1-6]。

3.1 搭建液压缸安装支架

在原立式风门外框上加工制作1 个框架，规格为6.5 m×0.5 m×4.5 m，11 号矿工钢，在框架上设置6 个支腿，底座采用膨胀螺丝进行固定。

3.2 安装固定多级活塞伸缩式液压缸

将多级活塞伸缩式液压缸倒立安装在支架顶部，安装时必须保证多级活塞伸缩式液压缸中心线与立式风门中线的一致性。液压缸顶部与立式风门采用焊接工艺进行固定连接，进而当液压缸进行伸缩的过程即可实现立式风门的升降过程。其工作原理如图2。

图2 多级活塞伸缩式液压缸工作原理图

当多级活塞伸缩式液压缸动作处于关闭状态时，带动立式风门上升动作表现为打开状态；当多级活塞伸缩式液压缸动作，带动着立式风门的下降动作表现为关闭状态。

3.3 配电系统的优化改造

改造后的液压泵电源仍采用原启闭风门绞车电源，但是功率变大后导致配电系统负荷变大，原接触器更换为CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接触器，原电缆更换为MYP-0.66/1.14 kV 3×25+1×16 mm2矿用移动屏蔽橡软套电缆。

3.4 升降装置的调试运行

（1）调试已改造完成的立式风门提升装置，CKJ5-80 A/1.14 kV 真空交流接触器闭合通电，通过低压控制柜来控制多级活塞伸缩使液压缸在15 cm的距离内实现升降动作。

（2）确定立式风门提升装置工作正常后，对主通风机进行倒机操作，进而实现立式风门全行程的升降作用。

4 效果分析

临汾宏大锦程煤业主通风机立式风门提升装置优化改造完成，于2021 年2 月投入了实际应用。现场应用结果：提升装置优化改造后，立式风门的升降动作安全稳定，当主通风机切换后立式风门的切换工作较为顺利，保障了巷道风流畅通，有效地消除了以往立式风门下降时的卡阻问题，无一起因立式风门的升降而导致的通风安全事故发生。