同向气动风门在矿井均压通风系统中的应用

刘文祥

（同煤集团云冈矿管路区，山西 大同 037000）

1 工程概况

同煤集团云冈矿11-2#311盘区81110综采工作面采用的均压通风技术，在应用平衡式电动风门过程中出现了一些问题，当风门内外压差达410Pa后，漏风现象越来越严重，并会产生自动泄压现象，达不到均压通风效果。因此设计了同向气动风门，用来取代均压通风系统中的传统平衡式电动风门，同向气动风门的应用增加了风门的密封性，达到了通风系统均压效果。

2 同向气动风门的设计

同向气动风门的设计需要注意以下要求：（1）风门结构简单、配件少，安装施工简单；（2）当两扇风门同向开启后，必须保障随着负压的增大风门的密封度越高，同时要求在受压长时间内能保持其不变型；（3）风门采用气动方式来实现开启、关闭及联锁功能。技术部门根据风门的功能需求及云岗矿井下掘进工作面均压通风系统的实况，确定了同向气动风门设计的整体方案，如图1所示。从图1可以看出，该设计利用气缸传动实现风门的开关，同时利用传感器、PLC控制板、电磁阀来实现风门自动安全的开关。风门结构分析如下。

图1 同向气动风门整体设计关系示意图

2.1 同向自动风门主体结构

该同向自动气动风门主要由门框、门扇、动力气缸、风门推拉臂、红外传感器、开关控制系统等部分组成。门框在安装时主要通过风门墙体直接施工固定在巷帮和顶上，门扇采用合页挂接，门扇四周包边沿口，确保严密。两扇门在开启时向同一方向，具体原理如图2所示。

图2 风门开启方向示意图

2.2 同向自动风门泄压装置

该同向自动风门装置为两扇门向同一方向开启，因此必须要在扇门上设置泄压装置—泄压窗，保障在高风压巷道使用时方便开启。选择在两扇门的其中一扇上部位置设泄压窗，当两扇风门开始同一动作时，让泄压窗与风门异步动作，打开泄压窗，保障泄压效果降低风门开启动力。

3 同向气动风门的实践应用

3.1 井下均压通风系统简介

在对同煤集团云冈矿11-2#311盘区81110综采工作面的通风方式设计时，使用U型负压通风，工作面回风隅角、工作面中部、回风区域呈现低氧现象，严重危害工作面开采安全，需要进行治理。因此对该工作面采用了均压通风技术，形成均压通风系统，杜绝低氧现象的发生。

（1）调压风门的应用。在巷道内某处设定调节风压的风门，目的是在改变和调整设定地区风压分布状态的同时，仍然保持一定的风量，并不妨碍行人和运输。它改变和调整风压分布的特性类似于调压风墙，但调压幅度较缓，通过调节风门的密实性、风窗的窗口大小来调整调节的幅度。适用于需要调整风压，又要维持适当风量的场合，在区域和局部均压中皆可应用。

（2）调压风机。调压风机包括主要通风机、辅助通风机和局部通风机，用于调整矿井某一阶段水平、某一既定区段的风压分布状态，其能力可根据需要选定，主要是与调压风门组合使用。

结合81110综采工作面的实况设计均压通风系统如图3所示。

3.2 风门在均压通风系统中的作用分析

由图3中可以看出，51110巷装有两套均压风门，21110巷装有两套均压风门。21110巷的均压风门靠近该巷道的均压风机，当均压风机作业时，会导致均压风门内外压差较大。对该均压风门进行数据测试表明：均压风机单风机、双风机运转时，均压风门内外压差分别达到 410～510Pa、630～730 Pa。在如此高压差下，为保障均压效果，需要均压风门具有非常好的关闭密封性，同时还需要抗压。

图3 81110综采工作面均压通风系统示意图

3.3 同向气动风门的使用

81110综采工作面采用的均压通风技术，在实践当中平衡式电动风门出现了很多问题，当风门内外压差达410Pa后，漏风现象越来越严重，并会产生自动泄压现象，达不到均压通风效果。当地面大气压力下降幅度达510Pa后，均压通风机会启动双风机运转，此时风门内外压差可高达730Pa，会导致风门无法闭合的现象，泄压失压，工作面压力升不起来，导致安全隐患的发生。

因此采用新设计研制的同向气动风门替代平衡式电动风门，通过对21110巷口同向气动风门的使用观察发现：该风门能够实现通车自动启闭，满足辅助运输通车要求；当风门内外压差高达730Pa时，两扇风门同向启闭，因此闭合严密，手触无感觉。同向气动风门的使用降低了风门的漏风量，保证了均压通风效果，工作面压力到达设定效果，降低了低氧现象的发生。

4 同向气动风门使用过程注意事项

（1）气动风门开启延长时间可根据使用现场的实际情况进行调节。

（2）对风门配套的感应传感器探头进行维护和保养，保障其感应的灵敏度。

（3）风门打开过渡阶段，不可用力猛撞风门。

（4）当传感器供电中断时，可以实现人工开启、关闭风门。

5 同向气动风门应用效果分析

2016年1月，同向气动风门在该矿81110综采工作面进行了安装试运行。从2016年1月至2017年1月，该同向气动风门的应用保障了该工作面均压通风系统的均压效果，提高了均压可靠性。对同向气动风门与以往平衡电动风门的使用情况进行了检测对比，结果如表1所示。

表1 同向气动风门使用对比表

从表1所示数据可以看出：

（1）同向气动风门的应用，将风门内外压差从410Pa提高到560Pa，工作面总进风量由2150m3/min提高到2350m3/ min。因此同向气动风门具有更好的密封性，漏风量明显降低，均压效果好。

（2）同向气动风门的安全性能好，发生故障的概率低，从1年的维修费用来看，风门故障维护费用从2.75万元降低到0.75万元，节约了2万元。

（3）同向气动风门在安装时通过风门墙体直接施工固定在巷帮和顶上，不需要开关和硐室，每套风门的安装费用可节约1.35万元。

（4）同向气动风门功率低，耗电量小，风门开启仅需0.4MPa气压，安全性能高。

（5）同向气动风门开启时间可调性较高，在支架安装车等特殊车辆通过期间，可以延迟风门开启响应时间，提高运输安全性能。

6 结论

同向气动风门在81110综采工作面均压通风系统中进行了实践应用，表明该风门的增压效果良好，能提高均压通风系统的稳定性。数据分析表明同向气动风门的应用，将风门内外压差从410Pa提高到560Pa，工作面总进风量由2150m3/ min提高到2350m3/ min。同向气动风门具有更好的密封性，漏风量明显降低，均压效果好。