礦井通風機停轉及恢復通風應急處置分析

王 俊

（晉能控股煤業集團安全監管五人小組，山西 大同 037000）

引言

礦山開采中煤礦通風機的主要功能是稀釋有害氣體和粉末層，同時為井下提供足夠的新鮮空氣，保證安全穩定的工作環境。隨著安全高效的現代化礦井建設的加快，煤礦綜合機械化水平大大提高，礦井通風技術也取得了很大的進步。通風系統合理、設備完好、風量充足、風量穩定等因素為高產、高效、安全集約化生產提供了保證。然而，由于煤礦生產條件非常差，煤礦通風機經常有各種故障，主要是停轉故障。因此，煤礦通風機的故障應急處置問題成為研究的熱點之一[1-2]。通風機的故障應急處置問題能有效地降低瓦斯事故和其他事故的發生率，促進煤礦安全穩定生產。

1 礦井通風機常見機械性故障分析

1.1 機構散熱故障

在煤礦通風機結構中，通風機的位置驅動輪相對固定，電機位置固定，通風機中的驅動輪與電機直接連接。由于煤礦瓦斯和粉塵含量高，為了保證電機的隔爆性能，在密封蓋上安裝了通風機電機。然而，由于礦井環境復雜，溫度相對較高，電機工作時產生的熱量很難散去。通風機長時間運行時，風機電機負荷大，散熱效果差，常因高溫燒毀電機環，嚴重影響礦井的穩定通風。這不僅大大降低了工作環境的舒適性，而且嚴重威脅到工作人員的安全。

1.2 連接螺桿故障

螺桿是通風機的常用部件，雖然螺桿體積小，但意義重大，當螺桿出現問題時，會給通風機的安全使用帶來不利影響。螺絲松動通常會引起通風機的兩種故障:一種是通風機燒壞，另一種是通風機停止運行。通風機螺釘松動的主要原因有三個:一是由于工作人員注意力不集中，導致通風機螺釘安裝不牢固，在使用過程中容易對通風機造成損壞。二是在通風機檢修時忽略對螺絲的檢查[3]。

同時，由于井下環境噪聲的存在，在煤礦開采過程中對監測系統的振動將會更加激烈，因此很難聽到設備報警的聲音，導致通風機螺桿失效無法及時被發現。三是設備長時間超載，在大振動條件下，螺絲容易松動和脫落。

1.3 機械故障

煤礦通風機在長時間運行期間，葉輪松動，葉輪與風道內壁發生碰撞摩擦。同時，由于礦井復雜環境的化學腐蝕，通風機葉輪經常損壞，通風機葉輪位于風道內部，在日常通風機的維護和保養過程中不能對葉輪進行全面檢查。軸承在運行過程中與其他部件之間的相對摩擦和碰撞使軸承表面產生摩擦等，從而導致軸承產生一定的機械磨損。軸承是通風機的關鍵部件之一，其損壞直接影響整個通風系統的正常運行。機械故障通常導致通風機停止運行，威脅煤礦的生產。

2 礦井通風機外部故障因素分析

2.1 外部其他設備振動影響

其他機械設備工作載荷壓力越大，振動現象就越嚴重。通風機異常振動的原因主要包括以下幾個方面[4]:

第一，通風機電機通過磁場的影響使定子座產生振動，當轉子不平衡時，電機振幅增大。第二，長期運行的風扇葉片將造成不同程度的磨損，導致破壞平衡時，葉輪旋轉。葉輪引起的振動主要是徑向振動，可能發生軸向振動。第三，當風機受到某些因素的影響時，旋轉失速將導致風機氣壓值的增加，從而使風機葉片產生共振。第四，在呼吸機運行過程中，由于安裝不當和部件損壞，動靜態部件之間的摩擦會增加。例如，軸承和其他部件之間的相對摩擦和碰撞會使軸承表面劃傷。在負載作用下，軸承對軸承產生強烈的激勵，導致軸承產生一定頻率的振動。

2.2 環境氣體影響

電機是煤礦通風機的重要設備。由于煤礦環境相對惡劣，電機長期保持高負荷運行，在煤礦生產過程中極易發生故障。在實際的煤礦開采工作中，由于地質情況的復雜性和惡劣的環境條件，往往會發生巖石松動等事故，對電機造成一定程度的損壞；同時，加上煤礦建設施工周圍環境瓦斯含量高，電機缺乏有效隔離措施，瓦斯很容易進入風機和電機。如果電機的保護和維護不當，電機很容易發生事故，導致風機不能正常運行，嚴重威脅井下工作人員的安全。

3 應急處置技術措施分析

3.1 通風機停轉應急處置

礦井通風機發生故障時，會造成通風機的停轉。此時應及時采取正確的應急處置措施，并且在通風機恢復供風時也應采取正確的應急措施，保障礦井的安全生產。停轉時應按以下步驟操作[5]：

1）將停風故障的信息報告至調度室，告知故障時間、地點及簡要概況等信息；

2）值班人員要立即確認備用通風機是否能夠工作并按照相應程序啟動；

3）現場瓦斯檢查工對礦井內的瓦斯等有害氣體進行實時的監測，并與帶班人員保持聯系。

4）在主要通風機停止工作后，如果主、備通風機在10 min內都不能啟動，打開井口防爆蓋、風門等設施[6]；

5）根據崗位重要程度對人員進行撤離，首先撤離非重要崗位人員，其余重要崗位人員在指揮部統一指令調度下進行撤離。

3.2 通風機恢復通風的操作流程

1）在恢復主要通風機的運行時，應首先檢查瓦斯濃度，并安排救護人員隨時待命；

2）在對主要工作面巷道進行恢復通風時，如果瓦斯濃度大于0.75%時，應嚴格控制瓦斯超限區域，并對瓦斯濃度較大的區域進行重點的通風換氣[7]；

3）其中恢復回采工作面通風系統的時候，應首先檢查工作面，當各個角落的瓦斯濃度超過了1%，應及時對通風量進行調整；

4）在恢復供電后，有效驅散瓦斯氣體，實現全巷道的通風作業。同時在局部實現全壓式通風，使得回風流的瓦斯濃度小于1%。

4 結語

隨著科學技術的飛速發展，通風機的故障安全應急處置已經取得了很大的進展，但是還存在一定的短板。礦井通風機是礦井作業人員的重要安全保障設備之一。它能有效降低空氣中有害氣體的濃度，保證礦井下的工作環境。然而，由于通風機長時間高負荷運行，也會存在很多故障。準確、可靠的通風機故障安全應急處置是降低礦井瓦斯濃度及相關事故的最有效手段之一。通過對礦井主要通風機的故障類型進行分析，結合工程實際，提出了主要通風機停轉以及恢復通風的應急處置措施。