局部通風機風筒保護裝置設計與應用

李 琨

（山西晉神沙坪煤業有限公司， 山西 河曲 036500）

引言

1 某礦生產概況

某礦1407工作面位于井田一采區北翼，其運輸巷自一采區膠帶上山開口施工，巷道設計總長度1 600 m，巷道設計為矩形斷面，高度和寬度分別為4.5 m和3.5 m，巷道為爆破工藝掘進。該工作面主采煤層為二疊系山西組4號煤層，煤層厚度平均5.32m，傾角6°。

1407運輸巷掘進過程中，在一采區膠帶上山距巷道開口南側20 m處安裝了兩臺型號為FBN0.6.3/60的局部通風機，該通風機額定功率30 kW，風筒采用長度10 m，直徑0.8 m的柔性阻燃風筒拼接，將新鮮風流導入運輸巷正頭，用于施工人員呼吸，同時排除粉塵和有害氣體。

根據1407運輸巷掘進作業規程，在巷道掘進期間，風筒利用鋼絲繩懸掛于巷道頂板上，距幫1 m。在實際施工中由于受到巷道爆破和設備運輸等的影響，正頭4節風筒破損嚴重，每次爆破后需要對前兩節風筒進行更換，增加了勞動工序和更換時間，使通風系統維護成本上升，風筒破損同時導致漏風量增大，使工作面正頭風量減少，影響巷道正常施工。為了解決對一問題，提高通風安全并節約成本，該礦通風部門通過對現場施工情況進行分析，設計了一款風筒保護裝置，并在現場進行了應用實踐。

2 風筒保護裝置結構組成及原理

2.1 結構組成

本裝置由風筒防護裝置、風筒復位裝置和立架支撐裝置三部分組成，主要包括防護殼、復位器、立架、防護網和支撐臺等，設備結構如下頁圖1所示，具體描述如下：

1）風筒防護裝置主要包括防護殼和防護殼復位器。防護殼呈圓弧形，弧度π/2，利用厚度為1 mm的鋼板制作，抗壓強度約40 MPa，單節防護殼的長度為3m，防護殼之間相互插接；立架頂部焊接深度為0.3 m的凹槽，利用滑桿與防護殼連接；防護殼復位器包括防護殼彈簧座、復位彈簧、斜架彈簧座和斜架等部件，其中斜架固定在立架內側，夾角45°，復位彈簧的兩端分別與防護殼和斜架的彈簧座相連。

2）風筒復位裝置由兩個風筒復位器組成，主要包括立架彈簧座、復位彈簧、連桿、緩沖板及彈簧座、滑輪等，其中立架彈簧座焊接在立架上，緩沖板彈簧座焊接在緩沖板上，復位彈簧的兩端分別連接兩個彈簧座，緩沖板的彈簧座焊接在連桿頂部，通過連桿和滑輪可實現水平方向的移動，移動范圍0.6～1.2 m。

3）立架支撐裝置主要包括立架、支撐臺和伸縮腿。其中兩根立架固定于支撐臺上，間距1.2 m；支撐臺由一根長、寬分別為1.5 m和0.5 m的槽鋼制作，中部帶有弧形凹槽，立架兩側的下端安裝伸縮腿，伸縮行程0.5～1.0 m。

4）兩組立架間通過長、寬分別為3.2 m和1.0 m的金屬網相連，抗沖擊強度22 MPa；風筒保護裝置通過相互拼接連成一體，實現對風筒的全方位立體防護。

會議要求，各市縣黨委、政府要盡快建立完善體制機制，將鄉村風貌提升工作擺上重要議事日程，建立完善工作協調機制，強化監督考核激勵，加強上下聯動、部門協作，抓好進度統籌、問題協調、資金籌措和項目推進；要創新宣傳方式和手段，全力營造全社會關心支持鄉村風貌提升的良好氛圍；要以鄉村風貌提升三年行動為抓手改進干部工作作風，加強執紀問責，嚴格落實項目管理、資金監管等要求，確保項目成為“民心工程”“暖心工程”；要按照目標任務和時間進度，層層壓實工作責任，優化考核流程，推動工作取得實效。

圖1 風筒保護裝置結構圖

2.2 安裝方法

1）首組立架設置在距正頭第一節風筒端部0.5 m處，立架安裝時可通過調節伸縮腿，確保兩側立架處于同一水平高度，以適應巷道局部不平整度。

2）立架支撐裝置安裝完成后可依次安裝風筒和防護殼的復位器，然后利用滑桿將防護殼與立架頂部的凹槽對接，最后固定復位彈簧和防護殼。

3）主要防護裝置安裝完成后，將金屬網安裝在防護殼的兩側，然后穿入風筒并利用風筒復位器加以固定。隨著風筒的延伸，逐架拼接。

2.3 防護原理

1）由于風量不穩定或風筒不平直，風筒在使用過程中會出現一定程度的晃動，此時，風筒復位裝置的緩沖板與風筒相接，復位彈簧受到壓力使緩沖板向受力側偏移，使連桿同向移動，并帶動滑輪在軌道中滾動，以減少風筒的晃動幅度，減輕風筒疲勞受損。

2）防護殼設計為弧形，當頂部出現落石接觸防護殼時，落石會自由滑下，避免落石在防護殼頂部堆積，同時防護殼復位器中的復位彈簧可以提供緩沖，減小落石沖擊對防護殼產生破壞。

3）立架之間安裝的防護網能夠有效阻止側向煤矸石和其他異物進入，避免與風筒直接接觸，從而減少風筒的破壞。

3 風筒保護裝置先進性及不足之處

3.1 裝置先進性

1）成本低。該保護裝置的結構較為簡單，可自行加工，設備成本僅為0.3萬元，成本低，維護難度較小。

2）適用性強。該裝置與傳統的剛性風筒相比，克服了剛性風筒易變形、安裝維護難度較大等技術問題，受掘進工藝和地質條件的影響相對較小，適用于復雜條件下的工作面掘進，且該防護裝置還可在隧道等其他工程領域通風系統中應用，適用性強。

3）保護效果好。該保護裝置能夠對風筒進行全方位立體保護，同時阻止了頂部和側部煤巖石及其他物質對風筒的破壞，防護效果較好。

3.2 存在不足

通過現場實際應用，該裝置還存在一定不足之處，主要表現為以下幾方面：

1）防護殼受到落石的長期撞擊仍然會發生變形，需要對變形嚴重的防護殼進行修復；

2）由于受到爆破飛濺煤巖石的長期撞擊，以及巷道施工、運輸過程中的誤撞，立架間防護網出現一定損傷，需要定期對損傷嚴重的防護網進行更換。

3）在上、下山掘進坡度較大時，會增加該裝置的安裝難度。

4 應用效果

在1407運輸巷對本次設計的風筒保護裝置進行了應用，為正頭的50 m風筒安裝了該保護裝置，在6個月時間內，通過對600 m巷道掘進施工的觀察，在應用該保護裝置后，共損壞2節風筒，更換了5塊防護網，更換4節防護殼，有效減少了爆破以及巷道施工對風筒的破壞情況，與無保護的傳統吊掛情況相比，預計全年可產生經濟效益近30萬元。

5 結語

為了解決礦井局部通風系統中正頭風筒容易受到破壞導致通風效率下降的問題，設計了風筒保護裝置，并進行了應用。實踐證明，該裝置具有成本低、適用性強和保護效果好等優點，可大大減少風筒的損壞和更換，提高正頭風流的穩定性，預計1407工作面全年可節省費用近30萬元，具有較好的經濟效益和安全效益。該保護裝備也存在一定的不足，例如保護裝置的損壞和在復雜條件下安裝困難等問題，需要在今后的實踐中進一步優化。鑒于該裝置的成功應用，今后可在其他工作面和其他礦井進行推廣。