[发明专利]一种煤矿矿井不间断通风装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿矿井通风技术，尤其涉及一种矿井不间断通风装置及方法。

背景技术

目前矿井井下主要通风机倒换方式采用人工手动，倒换顺序为首先停止正在运行的通风机，接着切换风门，然后开启备用的通风机。经过调研和查阅资料发现，全国煤矿基本都采用这一倒换模式。使用这种通风倒换风机系统对高瓦斯突出的矿井进行主通风机倒机时，在短暂的停机时间内会出现瓦斯超限现象的问题，这对井下工作人员的生命造成了巨大的威胁。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种矿井不间断通风用装置及方法，能够实现矿井不间断通风并防止瓦斯超限，相比较现有的矿井通风系统，具有安全、可靠、稳定、经济、节能等优势。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种煤矿矿井不间断通风装置，包括风井、主用通风机和备用通风机，所述风井分为两段进风段和一段负压扩散段，所述两段进风段的出风口各自通过一个蝶形阀门与负压扩散段的进风口相连通；所述两段进风段的侧壁上各自设置有一个辅助对空平衡风道机构，所述辅助对空平衡风道机构包括与进风段连通的风筒，所述风筒上设置有风门；所述主用通风机和备用通风机分别设置在两段进风段内。

优选的，所述风门为由蝶阀构成的蝶形风门。

优选的，所述辅助对空平衡风道机构还包括电机和减速器，所述电机带动与减速器联接的蝶阀转动，实现风门的启闭。

优选的，所述风筒设置在主用通风机/备用通风机的侧面或上方。

优选的，所述蝶形阀门和风门通过PLC实现同步控制。

优选的，所述主用通风机和备用通风机均为对旋轴流风机。

闸阀是早期煤矿常用的风门结构，由于其结构简单，维护方便，被广泛使用。但由于闸阀着力点为单点结构，使其受力不均，容易出现卡板，在通风机运行过程中，单板结构的闸阀几乎不能调节。蝶阀在结构上完全克服了以上缺点，阀径中间的立柱作为整个蝶阀碟面的中心，两边受力均衡，理论上讲，无论是静态（风机不启动）还是动态（风机启动），其转动力矩几乎为0（除克服蝶阀自身的摩擦力）。这个在实际当中也有例证，同样的风井状态，用闸阀需要11kW通风机，而蝶阀只需要1.1kW通风机，而且其静态转动力矩电流非常小，几乎接近电机空载电流。

辅助对空平衡风道机构的主要工作原理是通过对风门的启闭控制，保障通风机能够轻车启动。具体为保证在主用通风机同时开启时候降低管路阻力，使得井下通风压力保持稳定，流量基本不变；同时在额外的风道内由于其面积较小承受的压力较小，可以更为方便的启闭。辅助对空平衡风道机构的主要作用表现在如下三个方面：

1）保证备用通风机的正常启动

轴流式通风机只能在风门全开或半开状态下启动，即带负载启动；为实现井下不间断通风的目标，备用通风机和主用通风机不可避免需同时运行，为保证备用通风机的正常启动，增加额外的辅助平衡风道是必须设置的。

2）调节矿井井下通风风量（压力）

辅助对空平衡风道机构的设置可平衡井下通风的压力，当备用通风机并入管网通风时，井下通风系统的压力和流量都会有所上升，由于辅助对空平衡风道机构的存在使得部分气流从大气中进入，保证从井下系统抽出风量保持较小的波动。

3）保证通风机运行稳定性

主用通风机和备用两主通风机同时运行时，由于通风机工况点发生了变化，单台通风机的压力升高，流量减少，通风机容易出现喘振现象容易而导致事故发生；辅助对空平衡风道机构可降低管路的阻力系数，使每台通风机的流量和压力基本维持不变。

蝶形阀门加辅助对空平衡风道机构方案能够完全实现通风机倒换过程中的不间断平稳井下通风，可操作性较高，无需对原系统作较大的改动。

一种煤矿矿井不间断通风方法，包括如下进风段切换步骤：

（1）主用通风机呈正常运行状态，主用通风机所在进风段上的风门关闭、蝶形阀门打开；备用通风机呈停运状态，备用通风机所在进风段上的风门打开、蝶形阀门关闭；

（2）打开备用通风机；

（3）控制备用通风机所在进风段上的蝶形阀门以及主用通风机所在进风段上的风门逐渐打开；同步控制主用通风机所在进风段上的蝶形阀门以及备用通风机所在进风段上的风门逐渐关闭；当备用通风机所在进风段上的蝶形阀门以及主用通风机所在进风段上的风门完全打开时，主用通风机所在进风段上的蝶形阀门以及备用通风机所在进风段上的风门完全关闭；

（4）关闭主用通风机。