均壓工作面皮帶過風墻擋風裝置設計應用

王衛東

(同煤集團云岡礦機電科，山西 大同 037017）

云岡礦81125工作面位于311盤區11-1#層，北部為解放煤礦，西部為上深澗煤礦破壞區，東部為11-1#層81123工作面，南部為11-2#層311-4盤區。2016年10月，21125巷掘進期間與西部存在的上深澗煤礦破壞區貫通兩次，貫通后監測上深澗煤礦破壞區氧氣濃度低于10%，后由救護隊施工密閉與之隔離。

為增加氧氣濃度，保證生產安全，決定將81125工作面建為均壓工作面，需要在進風巷口加設兩臺風機并設立兩道風門，風機風筒穿過兩道風門，為均壓工作面供風。為保證風量，就需要減少皮帶過風墻時的漏風量。

1 皮帶過風墻密閉裝置的風量計算

均壓工作面在21125巷口，在21125巷交回風以里、51125巷交回風繞道口以里各施工均壓風門兩座。皮帶在穿過兩道風墻時，風墻處漏風量是最大的，是設計擋風裝置的關鍵所在。為保證工作面的配風量達到設計要求，需計算出工作面所需風量。

1.1 按氣象條件計算

式中：

Vcf-采煤工作面的風速，現場測量1.0m/min；

Scf-采煤工作面平均有效斷面積，81125工作面平均斷面積11.85m2；

Kcf-采煤工作面長度調整系數，一般按10%調整，即Kcf=1.1；

Kcl-采煤工作面采高調整系數，一般按10%調整，即Kcf=1.1。

計算得：Qcf=60×70%×1.0×11.85×.1.1×1.1=602.2m3/min。

1.2 按瓦斯濃度計算

式中：

qcg-采煤工作面回風巷風流中平均絕對瓦斯涌出量，現場實際測量取平均值為1.8m3/min；

kcg-采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數，一般取2.5；

0.8%-《煤礦安全規程》要求，采煤工作面回風流中瓦斯濃度不應超過0.8%。

計算得：Qcf=125×1.8×2.5=562.5m3/min。

1.3 按二氧化碳涌出量計算

式中：

qcc-采煤工作面回風巷風流中平均絕對二氧化碳涌出量，現場實際測量取平均值為1.2m3/min；

kcc-采煤工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數，一般取2.5；

1.5%-《煤礦安全規程》要求，采煤工作面回風流中二氧化碳濃度不應超過 1.5%。

計算得：Qcf=67×1.2×2.5=201m3/min。

1.4 按工作面回采同時作業人數計算

式中：

Ncf-采煤工作面同時工作的最多人數，根據實際取50人；

計算得：Qcf=4×50=200m3/min。

根據以上計算確定工作面配風量為610m3/min。

選擇吸風量大于610m3/min的風機，而只有2×75kW風機開雙級后吸風量達到900m3/min滿足工作面所需風量，因此計算的風墻（包括風門）漏風不得大于30%。

2 皮帶過風墻密閉裝置的設計

為了保證裝置穩定可靠，保證漏風量小于30%的要求，設計時，先分成兩組擋風裝置，包括風墻擋風板和輔助擋風裝置兩組。風墻擋風板作為主要的擋風位置，在兩道風墻上共設計了四道擋風板；而相應的輔助擋風裝置在進風口和出風口設計兩道擋風板。前后總共有六道擋風板，這樣就有效地解決了漏風的問題。施工時需在外風門的均壓墻上安設U型壓差計，均壓期間可根據壓差觀測風量，在試驗中擋風裝置也完全符合設計要求。

2.1 風墻擋風板

風墻擋風板加工的大小尺寸是相同的，位置分別安裝在兩道風墻的兩側，共四組裝置。為了便于安裝，每組裝置在設計時將擋風板設計成了上、中、下三部分（如圖1所示）。擋風板外圍的孔是擋風板的安裝孔，可直接安裝于風墻預留的位置上，里面一圈孔安裝膠帶。上擋煤板為了過煤，安裝的膠帶割成簾狀，而中、下擋煤板的膠帶則是為了防止運輸帶與鐵板的剛性摩擦，損壞運輸帶。風墻擋風板的安裝形式如圖2所示。

圖1 風墻擋風板

圖2 風墻擋風板安裝位置圖

2.2 輔助擋風裝置

為了強化密閉效果，保證送風量，在風墻擋風板前后又加了一組輔助擋風裝置。輔助擋風裝置包括兩道擋風板，分別安裝在兩道風墻外側。

第一道輔助擋風板（如圖5擋風板1）主要起緩解風速的作用，安裝位置在第一道風墻外，也是第一道阻風板，受到的風力也是最大的。在設計時，在擋風板上多加了兩道扁鐵（5#），使皮帶在受到風力作用時產生的形變較小，以此來增加受風強度（如圖3所示）。

圖3 擋風板1

圖4 擋風板2

第二道輔助擋風板（如圖5擋風板2）安裝在擋風裝置的最后方，為了便于加工，設計時和第一道擋風板一樣。

輔助擋風板與風墻擋風板之間也設計成密閉的，兩者采用鐵板連接，使中間形成密閉的緩沖風道（如圖5所示）。而在兩道風門內本身就是密閉的空間，就沒加設密閉裝置。在第二道緩沖風道內，設計安裝了一道噴霧灑水噴頭，也起到了降塵的作用；并且在第二道輔助擋風板口（進煤口）加設了堆煤保護探頭，以保證帶式輸送機安全的運行，如圖4所示。

3 皮帶過風墻密閉裝置的啟動條件

在正常生產中不使用均壓系統，若達到工作面氧氣濃度小于18%、一氧化碳濃度大于24ppm或者進回風風量差值大于100m3/min三項中的任何一項時，由礦領導組織研究、分析，決定是否立即啟動均壓通風系統。均壓系統投入使用前，必須調試均壓通風系統。調試通風系統期間工作面嚴禁生產，并做到斷電撤人。

4 過風墻密閉裝置的優點

（1）加工簡單，安裝方便，用料少，可以現場取材，也便于維護；（2）總共六道擋風板，更進一步加強了擋風性能；（3）擋風裝置一經安裝，就可以實現自動控風的作用，不需再進行人為的操作，在斷電撤人期間，有效地保證了人身安全。

圖5 過風墻密閉裝置總裝圖

5 結語

皮帶過風墻擋風裝置的使用，可以達到自動控風的作用，提高了設備的開機率，降低工人的勞動強度。