一种矿用通风机通风调节装置的设计及应用分析

薛昌盛

（晋能控股集团寺河矿， 山西 晋城 048400）

引言

目前我国煤矿井下开采作业过程中通过使用通风机对作业面进行通风，目的是有效地保证风量要求。在实际的操作过程中，一些煤矿井下通风机的通风口是在某个固定的位置，无法对其通风角度进行调节控制，所以采用该通风机的时候会出现一定的弊端，从而无法满足当前不同巷道的通风需求。此外，传统的通风机在工作的过程中会经常出现通风口堵塞的现象，而且通风口出现堵塞以后不容易被检查出，造成在通风口处瓦斯的含量较高，在生产过程中带来安全方面的问题，因此，面对通风机在工作过程中经常出现的以上问题，对煤矿局部通风机的通风方式进行分析研究，最终设计了一种能够对通风机通风角度进行控制的设备并进行分析。

1 局部通风机通风方式

1）压入式通风。如图1-1 所示，在煤矿作业巷道进风侧安装有局部通风机，距离进风侧约10 m 的位置处，通风机的工作原理是通过将新鲜的空气吸入风筒中，然后通过风筒的出风口将新鲜的空气传输到作业区域，并且由于气流的折返作用，会同时将污浊的气体及时的排出。采用压风式通风具有的优势是工作安全可靠、通风效率较高、成本较低等，采用该方式满足了巷道中排出瓦斯的要求[1]。

2）抽出式通风。如图1-2 所示，局部通风机的位置是在距离工作面巷道出风侧10 m 左右处，该通风机的工作原理是通过将风筒内吸收污浊的气体，在巷道的作业面会安装风筒的进风口，此时，污浊的空气在进风口处被吸入风筒中，从而出现了低压区，由于气压差的作用，导致了新鲜的空气被吸入巷道中。采用抽出式通风的优势是排尘效率高等，满足了主要排出矿尘的工作环境中。因为采用抽出式通风设备时吸程范围是有限的，所以在面对具有瓦斯风流的情况下，容易造成瓦斯泄漏甚至爆炸的现象，所以不适合瓦斯密度较大的场合。

3）混合式通风。如图1-3 和图1-4 所示，混合式通风是在抽出式和压入式方式相结合的基础上设计出来的，一般情况下，在巷道口和工作面应该选择不同的通风方式进行的，其工作原理是当面对新鲜空气是通过压入式通风进行输送的，当面对污浊空气是通过抽出式通风进行抽出的。在巷道口应该选择具有较长风筒的压入式通风，在工作面处应该选择具有较长风筒的抽出式通风，相应的情况下在工作面采用具有较短风筒的压入式通风，将这种方式也称之为长抽短压方式进行混合通风。采用混合式通风的方式具有的优势是成本比较高、耗能较高、效率高等，因此在大断面进行作业的巷道中比较常用[2]。

图1 局部通风机通风方式

2 煤矿通风机调节装置的设计分析

2.1 结构

为了能够处理通风机处通风口的角度无法进行控制的弊端，对煤矿通风机设备进行了改进和优化处理，具体设计如图2 所示。通风机调节装置包含转动板、安装板、固定块、螺纹杆等零部件。

图2 煤矿通风机调节装置的结构示意图

通风机调节设备在底端处的位置布置有多组支撑脚；在底板的上端面处设有安装板，并且安装板处装有出风口；电机位于安装板的位置处；固定块共有4 个，且是通过两两一组进行布置的；安装块和螺纹杆都是以两组的两组进行布置的，每组螺纹杆旋进的时候会连接固定块，并且会有一组螺纹杆的端部当穿过固定块的时候会和输出轴进行连接，通过传动的方式使得螺纹杆之间连接；安装块的位置位于固定块之间，两组安装块之间通过螺纹的方式将螺纹杆进行连接[3]。

第一连接杆采用两组的方式，在此前提下，需要保证每组的第一连接杆都会开设有第一条形通孔，还需要保证的是两组第一连接杆的端部位置是通过安装块相连的；在这种情况下，需要保证第二连接杆通过和两组的第一连接杆进行连接的，并且与安装块的断面距离较远，同样的情况下，在第二连接杆上也是开设有第二条形通孔。

在调节装置设计了照明设备；其安装的位置位于底板上，通过蓄电池进行供电；照明设备的主要作用是实现在矿道内照明，从而能够有效地防止工作人员不熟悉周边作业的环境，导致碰撞到设备上。

通风机调节装置上设计了第二伸缩装置；根据实际作业过程的需要，必须采用分布多组第二伸缩装置，其位置是在支撑脚和底板连接处进行安装布置，在伸缩端的位置处于支撑脚相连；由于在矿道内部的作业环境比较复杂，可以采用对第二伸缩装置进行调节的方式来进行平稳的放置，从而有效地增加了安全可靠性。

通风机的调节装置固定轴需要满足于转动板之间的距离应该小于固定轴到通风机的距离，从而能够满足转动板和通风机所偏移的角度值一样，当出现转动板偏移量小于通风机的偏移量时，在这种情况下，能够便于第一伸缩装置通过小距离的伸缩方式实现位于第二连接杆上的通风机进行大范围转动。

2.2 工作原理

当要求对通风机的位置需要调节时，首先需要启动电机，当电机在转动的过程中会将两组螺纹杆进行带动，此时，两组安装块将会通过两组螺纹杆进行运动，并带动两组第一和第二连接杆进行上下位置的变动，从而能够有效地改变通风机位置状态；当要求对通风机角度方向进行调节时，需要将两组第一伸缩装置进行启动，此时将会出现一组装置伸长，另一组装置将会缩短，从而会导致转动板进行转动，进一步使得通风机进行运动，满足了对通风机角度的控制，实现了通风机位置可以针对不同的工作情况进行调节。

2.3 甲烷浓度检测仪

通风机的调节装置处还增设甲烷浓度监测器、报警器、蓄电池等相关的部件。在底部安装有控制器，底板上设有凹槽；在凹槽内部装有蓄电池；报警器在底板的上端面安装；甲烷浓度监测器位置处于安装板上。

当矿道内出现浓度较大的甲烷时，由于甲烷的特性时易燃易爆，所以安装有甲烷浓度监测器进行对矿内甲烷气体浓度的实时监测，并且将监测出的信息及时地传输到控制器，此时，控制器将对传输的信息进行接收并分析，根据其浓度的大小来判断是否触发警报，从而能够便于让工作人员及时地了解到通风口是否被堵塞的情况。

3 实践应用分析

3.1 工程概况

对晋能煤业公司某矿的开采模式进行研究可知，该矿采用斜井开拓的方式作业；具有4 个井筒；开采的水平可以达到+1 125 m；目前开采的煤层为9+10号，11 号；所用到的工艺为综采放顶煤；低瓦斯等级。该煤矿的通风模式是使用中央并列机械式进行，配有3 个进风口和一个回风立井。采用的通风机型号为FBCDZ-NO.25，具有防爆抽出式对旋轴流式的工作特点，其功率为2×315 kW，排风量能够达到4 800～9 600m3/min；目前对51006 工作面，总面积约为168000 m2，9+10 号合并煤层，夹矸 0.25～0.6 m，该煤层的倾角约为4°。对51006 工作面使用的通风机具有噪声小、旋轴流的特点，并配有直径为Φ800 mm 风筒压入式供风。

3.2 通风机调节装置的应用

51006 掘进工作面中使用的传统通风机由于具有固定通风口的弊端，导致在针对不同挖掘位置进行对通风口的调节时，难度较大。因此，设计了具有新特点的低噪声对旋轴流式局部通风机，并且进行在实际工作过程中的试验。根据2021 年11 月—2022 年3月的试验结果得知，该通风机的整体稳定性较好，能够对不同的需求进行通风口的调节，且还能够实时地监测通风口处的甲烷的含量来判断通风口是否堵塞的情况，在该矿中实现了高效率开采的优势。