高瓦斯掘進工作面應急自動通風裝置研究與應用

白青亮

摘要：局部通風機通風向井下掘進工作面連續不斷地輸送新鮮空氣，以稀釋井下氣體粉塵環境，創造良好的生產環境，保證安全生產 [1]。局部通風機或風筒管理不到位，引起工作面停電停風，導致瓦斯積聚超限。高瓦斯掘進工作面應急通風裝置利用壓風解決了在局部通風機或風筒發生故障停風或風量不足時的問題，防止瓦斯積聚，消除隱患。

關鍵詞：掘進工作面；局部通風機；壓風；應急通風

前 言：

（1）由于自然、人為、管理等因素造成供電系統故障，井下變電所或配電點突然停電，引起掘進工作面停電停風，導致瓦斯超限。

（2）機電設備發生故障，造成采掘工作面停電停風。如局部通風機開關、電機發生故障或供電電纜短路等[2]。

（3）局部通風機或風筒管理不到位導致風機停風、風筒脫節、漏風等，造成的瓦斯超限。

由于上述原因導致掘進工作面無風發生瓦斯積聚，存在安全隱患。通過設計高瓦斯掘進工作面應急自動通風裝置，利用壓風解決了在局部通風機或風筒發生故障停風或風量不足時可以向工作面連續不斷地供風的問題。

1.主要研究內容

高瓦斯掘進工作面應急自動通風裝置是在掘進工作面迎頭的壓縮空氣主管路上安裝常閉式礦用防爆電磁閥，使用礦用隔爆型備用電源在掘進工作面停電時為礦用防爆電磁閥提供工作電源，使用風筒開關傳感器和QJZ型礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器對礦用防爆電磁閥進行控制，在工作面風筒無風或風量不足時能迅速打開安設在壓風主管路上的防爆電磁閥，壓縮空氣通過迎頭主管路吹向工作面，達到通風的目的，保證了掘進工作面供風的連續性。

2.實施方案

（1）高瓦斯掘進工作面應急自動通風裝置介紹

該裝置的組成，如圖1所示。

①KG5009型風筒開關傳感器

該開關是應急通風裝置的控制設備，真空電磁起動器是該開關的關聯設備。

KG5009型風筒風量開關主要由一個LA10-1S型轉換開關和兩個彼此可張合的弓形夾組成。使用時，將它懸掛在風筒上方的吊環上，使弓形夾從上面夾住風筒。當風筒內風量充足時，風筒內的風壓使得弓形夾保持張開狀態，弓形夾上的控制螺栓壓下轉換開關的按鈕，使得轉換開關的常開觸點閉合。當風筒內的風壓下降時，兩個弓形夾會因自身的重量而合攏，此時控制螺栓便松開轉換開關的按鈕，其常開觸點斷開。將轉換開關的這一常開觸點信號引線與QJZ型礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器連接，便可以通過對風筒工作狀態的監測，并實現當風筒中無風或風量低于預定值時，控制QJZ型礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器來接通安設在壓縮空氣主管路上的防爆電磁閥電源，防爆電磁閥得電動作打開閥門，壓縮空氣主管路的壓風吹向迎頭滿足通風的需要。

根據被監測風筒直徑的大小，適當調節風筒風量開關的控制螺栓，使得當風量充足時，控制螺栓能壓下轉換開關的按鈕，使其常開觸點閉合，高瓦斯掘進工作面應急通風裝置停止工作；當無風或風量低于預定值時，控制螺栓能自動松開開關的按鈕，使其常開觸點斷開，高瓦斯掘進工作面應急通自動通風裝置開始工作，開啟壓風管路通風方法，滿足臨時應急通風需要。

②ZCZ常閉式礦用防爆電磁閥：當線圈通電時，先導閥芯吸合，先導孔打開，閥上腔卸壓，活塞靠下腔介質壓力推動，電磁閥打開；當線圈斷電時，先導閥芯靠彈簧復位，先導孔關閉，閥上腔由活塞節流孔增壓和復位彈簧的推力，電磁閥關閉。

③DXB127/127礦用隔爆型備用電源：額定輸入、輸出電壓為127V，額定輸出電流4.5A，蓄電池串聯供電，在額定負載下工作時間不小于2小時，在掘進工作面停電停風時，為壓縮空氣主管路防爆電磁閥提供工作電源。

④ZBZ-4.0M煤礦用隔爆型照明信號綜合裝置：為煤礦井下127V照明及信號負載供電同時對有關線路及負載進行短路、漏電保護及漏電閉鎖。

⑤QJZ型礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器：控制壓縮空氣主管路防爆電磁閥得電與失電。

（2）高瓦斯掘進工作面應急自動通風裝置工作原理

高瓦斯掘進工作面應急通風裝置工作原理如圖2所示。將QJZ-30礦用隔爆兼本質安全型真空電磁起動器隔離換相開關HK手動合閘，這時變壓器T1得電，T1輸出18V和36V兩組電源，18V電源供給保護器做電源使用，36V電源供給真空接觸器吸合及保護器內部的本安回路中的本安變壓器使用。保護器得電后首先進行自檢，設置為“遠控”模式，無故障則進入等待啟動的狀態。

當掘進工作面局部通風機正常運轉，風筒風量達到要求時，風筒開關傳感器內觸點閉合，起動器內部繼電器KB吸合，真空接觸KM得電吸合，輔助節點KM-4斷開，壓縮空氣主管路上防爆電磁閥線圈斷電，電磁閥關閉，壓縮空氣主管路停止向工作面進行供風，工作面采用局部通風機通風。

當掘進工作面風筒無風或風量不足時，風筒開關傳感器內觸點斷開，起動器內部繼電器KB釋放，真空接觸KM失電，輔助節點KM-4保持閉合，壓縮空氣主管路上防爆電磁閥線圈通電時，電磁閥打開，壓縮空氣主管路向工作面進行供風，到達應急通風的目的。

3.結語

該裝置通過風筒傳感器自動開啟壓縮空氣主管路供風，保證了工作面連續通風的應急需要，防止了瓦斯積聚，消除了隱患，在風筒風量滿足要求時高瓦斯掘進工作面應急通風裝置自動關閉，裝置簡單可靠。

參考文獻

[1] 程應強.煤礦通風系統及其重要性研究.《科技與創新》.2014，（18）

[2] 李榮水.礦井無計劃停電停風原因及預防措施.《江西煤炭科技》.2007，（1）

（作者單位：陜西麟北煤業開發有限責任公司機電動力部）