炭鉱主扇は、炭鉱の地上換気所に設置され、鉱井全体の通気を駆動する主換気送風機です。一般に主扇と呼ばれるこの設備は、炭鉱の通気システムにおいて最も重要な役割を担い、坑内に新鮮空気を送り込み、メタンガス、二酸化炭素、粉じん、熱を含んだ空気を継続的に地上へ排出します。炭鉱ではガス突出や粉じん爆発のリスクが高く、炭鉱主扇の性能と信頼性は、法令遵守のみならず、作業員の安全と安定生産を左右する要因となります。そのため、炭鉱主扇は高い防爆性、耐久性、冗長性を備えた設計が求められます。
炭鉱主扇には軸流型と遠心型があり、鉱山の通気網の構成や必要静圧に応じて最適な形式が選定されます。多くの炭鉱では、大風量が求められることから、対向回転軸流主扇や大口径軸流主扇が採用されます。対向回転型は、一次羽根車と二次羽根車が逆方向に回転する構造により、高静圧と高効率を両立でき、長大な坑道網や複数の採掘区域を持つ炭鉱で威力を発揮します。排気式とするか送入式とするかは、通気計画や立坑配置に応じて決定されますが、いずれの場合も炭鉱主扇は、通気立坑との組み合わせで鉱井全体に安定した圧力差を与えます。
安全性を確保するため、炭鉱主扇には多くの場合、防爆電動機と防爆制御装置が採用されます。主扇の電動機、ケーブル、起動装置は、関連規格に準拠した防爆仕様となっており、異常な温度上昇やスパークが外部の爆発性雰囲気に影響を与えないよう設計されています。また、炭鉱主扇は冗長性が重視され、二台構成や予備機構成など、故障時に迅速に切り替え可能なシステムが採用されます。風量・風圧・電流・振動・軸受温度・騒音などの運転データは総合的に監視され、異常が検知された場合には、安全側に制御が働くように設定されます。
炭鉱主扇の運用・保守では、長期連続運転に伴う疲労や摩耗への対応が重要となります。羽根車の摩耗や粉じん付着は、効率低下だけでなくアンバランス振動の原因となるため、定期的な清掃とバランス調整が必要です。軸受や潤滑装置、シール部は、炭鉱の粉じん環境にさらされやすく、油脂管理とシール点検を適切に行うことで寿命を大きく延ばすことができます。また、通気計算の見直しと現場測定結果を比較し、炭鉱主扇の運転点が計画どおりの範囲にあるかを継続的に評価することも欠かせません。適切な設計、運転管理、保守体制を整えることで、炭鉱主扇は炭鉱換気システムの心臓部として、長期間にわたり炭鉱の安全操業を支え続けます。
