一種防止煤礦瓦斯超限通風裝置的分析與應用

王向偉

（沁和能源集團有限公司永安煤礦，山西 晉城 048000）

1 項目概況

煤礦瓦斯是在煤礦開采過程中釋放出的一種有害氣體，具有可引發燃燒、發生爆炸、使人缺氧窒息等危害。因此，在煤礦井下巷道的施工過程中，會設置一些通風裝置，及時用其通風功能來加快瓦斯的散除效率，降低巷道內部的瓦斯濃度，防止瓦斯濃度超限，進而消除瓦斯安全隱患，提高煤礦開采過程中的安全性[1-3]。

以往沁和能源集團有限公司永安煤礦井下巷道防止煤礦瓦斯超限使用的是傳統的通風裝置，這些傳統的通風裝置是直接設置一些通風管道，并在管道內設置一些濾網等過濾機構，從而能一邊對瓦斯進行散發，另一邊將瓦斯中所攜帶的煤粉進行過濾。從永安煤礦的實踐應用過程中發現，這類通風裝置的濾網多是直接固定在管道內部，當濾網的煤粉煤渣達到一定量后，后期在對濾網進行清理或更換時，需要將整根管道進行拆除，濾網的安裝拆除過程較為煩瑣。另外，通風裝置上的濾網在使用過程中，很容易被煤粉煤渣堵住，單次過濾時間較短，大幅度增加了對濾網的清理工作，人工清理時較為耗時耗力，影響通風效率。因此，提供一種方便拆除、提高濾網單次使用時長、操作便捷的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置是非常有必要的。

2 新型防止瓦斯超限通風裝置的結構及工作原理

2.1 結構

針對永安煤礦以往防止煤礦瓦斯超限通風裝置存在的不足，在原裝置的基礎上進行改進優化，提供了一種新型的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置，其結構如圖1 所示。該裝置主要包括過濾箱、通風管、氣缸、固位板、密封槽、蓋板、密封圈、插槽、隔板、過濾網、支撐板、轉軸、刮板、連桿、傘齒、電機等部件。

圖1 新型防止煤礦瓦斯超限的通風裝置結構

該通風裝置頂部設為開口的過濾箱和兩個通風管，兩個通風管分別轉動安裝在過濾箱的兩側；兩個氣缸分別固定安裝在兩個通風管上；兩個固位板分別固定安裝在兩個氣缸的輸出軸上，兩個固位板相互靠近的一側分別與過濾箱的兩側外壁相接觸；密封槽開設在過濾箱的頂部；蓋板設置在過濾箱的上方；密封圈固定安裝在蓋板的底部，密封圈的底部延伸至密封槽內，密封圈與密封槽相適配；插槽開設在過濾箱的頂部；隔板設置在插槽內并與插槽相適配，隔板的頂部延伸至插槽的上方并與蓋板固定連接；過濾網固定安裝在隔板上；支撐板固定安裝在過濾箱的底部內壁上；轉軸轉動安裝在支撐板上；刮板固定安裝在轉軸靠近隔板的一端，刮板與過濾網相接觸且適配；連桿轉動安裝在過濾箱的底部內壁上，連桿位于隔板和支撐板之間；傘齒一固定套設在連桿上；傘齒二固定套設在轉軸上，且傘齒二與傘齒一相嚙合；電機固定安裝在過濾箱的底部，其輸出軸與連桿的底端固定連接。

過濾箱的兩側外壁上均固定安裝有支板，支板通過螺栓與蓋板固定連接，蓋板的頂部固定安裝有提手。過濾箱的底部固定安裝有防護罩，電機位于所述防護罩內。過濾箱的兩側內壁上均開設軸承孔一，兩個通風管上均固定套設有密封軸承一，兩個軸承孔一的內壁分別與兩個密封軸承一的外圈固定連接。

支撐板的一側開設軸承孔二，轉軸上固定套設密封軸承二，軸承孔二的內壁與密封軸承二的外圈固定連接。過濾箱的底部內壁上開設有軸承孔三，連桿上固定套設有密封軸承三，軸承孔三的內壁與密封軸承三的外圈固定連接。

2.2 工作原理

初始狀態下氣缸的輸出軸為伸出狀態，且本裝置中兩個通風管相互遠離的一端分別與兩個外部管道固定連接。

在進行通風工作的同時，啟動電機，電機的輸出軸便會帶動連桿轉動，這樣便會帶動傘齒一轉動，這時通過傘齒一和傘齒二的嚙合傳動下，轉軸便會轉動，進而帶動刮板在過濾網上轉動，這樣便可將過濾網上的煤粉刮下，從而能夠使過濾網進行持續性的過濾。

當在使用一段時間并需要將過濾網拆出清理或更換，以及將過濾箱內的煤粉倒出時，只需將蓋板和支板上螺栓擰出，便可通過提手將蓋板連帶著隔板提出即可進行相應的清理或更換工作，然后啟動氣缸的輸出軸縮回，使得過濾箱失去夾持，將過濾箱進行翻轉，使過濾箱的頂部開口朝下，從而能夠將煤粉集中倒出，處理完畢后，將過濾箱轉回原位，然后啟動氣缸的輸出軸伸出，將過濾箱固定，然后將隔板再次插入插槽內，并將蓋板和支板再次固定即可。

3 工業性應用

3.1 工程概況

永安煤礦隸屬于沁和能源集團有限公司，位于沁水縣嘉峰鎮永安村，井田面積4.76 km2，地質儲量255.4 萬t。主采煤層為沁水煤田山西組3 號煤層，煤種屬高變質1 號無煙煤，具有發熱量大、機械強度大、灰分低、含硫低、固定碳好、化學活動性高、熔點高、塊碳率高等特性，是冶金、化工工業的理想原料。

永安煤礦3305 回采工作面走向長度239 m，塊段傾斜長度138 m，面積32 982 m2。主要開采3 號煤層，煤層結構簡單，煤層厚度6.36 m，煤層傾角7°，煤層埋藏較深，透氣性較差。瓦斯絕對涌出量為1.41 m3/min，二氧化碳絕對涌出量為0.3 m3/min。

其通風系統：新鮮風流下主斜井、副主斜井、安全出口斜井→材料下山（皮帶下山）→3305 運輸順槽→工作面；乏風狀態下工作面→3305 回風順槽→回風上山→總回風→回風立井排出地面。主要通風設施為風門和調節風窗。

永安煤礦以往其他工作面使用了防止煤礦瓦斯超限的通風裝置，降低巷道內部的瓦斯濃度，防止瓦斯濃度超限，進而消除瓦斯安全隱患。但是在應用過程中，發現通風裝置的濾網在使用過程中，很容易被煤粉煤渣堵住，單次過濾時間較短，大幅度增加了對濾網的清理工作，人工清理時較為耗時耗力，影響通風效率[4-6]。針對這一情況，3305 回采工作面采用了新型的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置。

3.2 應用效果分析

截至2020 年12 月，新型防止煤礦瓦斯超限的通風裝置在永安煤礦3305 回采工作面的應用效果理想。新型防止煤礦瓦斯超限的通風裝置的應用，有效地降低了巷道內部的瓦斯濃度，消除了瓦斯安全隱患。同時，裝置濾網方便拆除、可提高濾網單次使用時長、操作便捷。工作人員的清理濾網煤粉煤渣的勞動強度大幅度降低，通風效率大幅度提高。3305回采工作面應用新型的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置的工業性試驗的效果理想，為企業創造了較好的安全、經濟效益。

4 結語

永安煤礦在3305 回采工作面巷道進行了新型的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置的工業性試驗，截至2020 年12 月，裝置運行穩定，各項功能指標正常，應用效果理想，無一起煤礦瓦斯超限安全事故發生。同時對于裝置濾網的拆除、操作等作業過程都較為便捷，3305 回采工作面通風效率大幅度提高，保障了井下煤礦開采的通風要求。該新型的防止煤礦瓦斯超限的通風裝置制作成本低，具有較好的市場經濟價值，可以在煤礦進行大面積推廣應用。