掘进工作面气动式风流调控装置研究

龚晓燕¹，崔小强¹，雷可凡¹，赵宽¹，刘辉²，冯雄²

1. 西安科技大学机械工程学院2. 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司

摘 要：目前掘进工作面常用的通风总量控制方式难以动态调节风筒出风口风流,导致风量不足或风流分布不合理,造成瓦斯和粉尘积聚等安全隐患。以柠条塔矿S1200-Ⅲ掘进面为例,通过分析原始风场存在的问题及风流调控需求,设计了一种通过气压缸或气动马达驱动机械结构实现出风口偏转角度、口径大小及前后位移动态调节的气动式风流调控装置,介绍了该装置机械系统、气动执行系统和控制系统的设计方案。采用ANSYS Workbench软件对机械系统的安全性进行了有限元分析,结果为最大应力87.2 MPa,安全系数2.69,最大变形量0.84mm,平均变形量0.42mm。采用FluidSIM软件对气动执行系统进行了仿真分析,结果表明装置可完成既定动作,且运行平稳、可靠。井下测试结果表明,采用该装置后,司机处与行人呼吸带风流分布更合理,在风筒出风口距工作面5 m时,司机处与行人呼吸带粉尘浓度较调控前分别降低了45.3%和33.4%,出风口距工作面10m时分别降低了40.4%和34.3%。

关键词：掘进工作面;通风控制;风流调控;风速调节;粉尘浓度;气动执行结构;