井下自動(dòng)風(fēng)門閉鎖監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)應(yīng)用

王小軍

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦，山西 陽泉 045000）

引言

煤炭是中國重要的能源資源，中國的煤炭開采業(yè)長期停留于人工開采，生產(chǎn)力低，安全風(fēng)險(xiǎn)大，如瓦斯爆炸、地下透水等事故常常發(fā)生。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在各行各業(yè)的普及和逐步推廣，煤炭生產(chǎn)水平自動(dòng)化、礦山安全數(shù)字化，生產(chǎn)效率大大提高。但地下巷道縱橫交錯(cuò)，互相貫通，為了使空氣流動(dòng)沿著設(shè)計(jì)的方向流動(dòng)，將風(fēng)門設(shè)置在聯(lián)絡(luò)巷道中控制風(fēng)流，風(fēng)門設(shè)施如果出現(xiàn)問題，會(huì)有風(fēng)泄漏、風(fēng)流短路和有害氣體涌出，使通風(fēng)系統(tǒng)失去控制，導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生。因此，風(fēng)門在通風(fēng)系統(tǒng)中起著重要的作用［1，2］。

多數(shù)煤礦早期使用木扇門，由于許多巷道存在高壓，巷道中通行著很多礦車，打開或關(guān)閉風(fēng)門時(shí)受到風(fēng)壓的影響，一個(gè)人的力量太小無法打開或關(guān)閉風(fēng)門，易發(fā)生風(fēng)門碰人碰車的事故。風(fēng)門閥閉鎖不可靠，會(huì)給通風(fēng)系統(tǒng)造成很大的風(fēng)險(xiǎn)［3］。一個(gè)自動(dòng)化程度低的自動(dòng)風(fēng)門，司機(jī)需要下車打開和關(guān)閉，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了運(yùn)輸效率。自動(dòng)風(fēng)門閉鎖裝置開發(fā)成功后，使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，地面或中央監(jiān)控可以直接監(jiān)控井下風(fēng)門，不僅直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場風(fēng)門的情況，也可以通過井下安裝的傳感器觀察風(fēng)門的開啟和關(guān)閉的情況，發(fā)現(xiàn)事故苗頭，在控制室的工作人員可以直接關(guān)閉和打開風(fēng)門，也為事后分析事故掌握了第一手的數(shù)據(jù)，為今后的安全生產(chǎn)提供了可靠的保證［4］。因此，研究設(shè)計(jì)了自動(dòng)風(fēng)門控制和風(fēng)門閉鎖報(bào)警裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、易于操作、切換靈活等特點(diǎn)［5］。

1 自動(dòng)風(fēng)門閉鎖監(jiān)控系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

氣缸裝置：氣缸空載狀態(tài)下，啟動(dòng)壓力不應(yīng)高于表1規(guī)定。

表1 氣缸空載壓力表

在氣缸活塞桿端軸向加入相應(yīng)的阻力負(fù)載，相當(dāng)于表2 規(guī)定的氣缸最大理論輸出力的百分值，活塞運(yùn)行速度約為150mm／s時(shí)，活塞運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，各部件應(yīng)無異常情況。

表2 最大理論輸出力的百分值

2 KXB24礦用本安型報(bào)警器

工作電源由分站電源提供18V（21V）直流電源，語音型最大工作電流，最大工作電流不大于50Ma。

語音聲光報(bào)警：聲強(qiáng)不小于90dB（報(bào)警聲）?？梢暰嚯x不小于20m（黑暗處，閃爍）。

3 自動(dòng)閉鎖監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 結(jié)構(gòu)

ZQMK－A 煤礦用風(fēng)門控制氣動(dòng)裝置主要由風(fēng)門、氣動(dòng)開關(guān)、氣缸、控制器、連鎖繩和橡膠軟管等組件組成。

3.2 工作原理

約定第一道風(fēng)門：A 門；第二道風(fēng)門：B門。

在兩道風(fēng)門（A和B）門框與門扇之間開閉手動(dòng)控制閥，如圖1所示。當(dāng)按動(dòng)A 道風(fēng)門兩側(cè)的手控閥時(shí)，A道風(fēng)門氣路開路狀態(tài)打開，A道風(fēng)門處氣缸動(dòng)作，A道風(fēng)門逆向打開；同時(shí)B道風(fēng)門氣路閉路狀態(tài)打開，B道風(fēng)門緊閉，此時(shí)按動(dòng)B道風(fēng)門兩側(cè)手控閥，B道風(fēng)門均無法打開，表明A 道風(fēng)門已開，B道風(fēng)門不能再開啟；行人或車通過后，再次按動(dòng)A道風(fēng)門兩側(cè)閥鈕，A道風(fēng)門氣路閉路狀態(tài)打開，A道風(fēng)門處氣缸動(dòng)作，A 道風(fēng)門關(guān)閉；A 風(fēng)門關(guān)閉后B風(fēng)門才可以開啟，一個(gè)動(dòng)作執(zhí)行完畢。同樣，行人或車通過B門時(shí)，與上述原理相同［6］。

圖1 風(fēng)門工作原理圖

3.3 KXB24礦用本安型報(bào)警器

工作原理：（風(fēng)門A、B）都關(guān)閉－不報(bào)警；（風(fēng)門A）開門－（報(bào)警A）語音報(bào)警“請(qǐng)注意隨手關(guān)門”；（風(fēng)門B）開門－（報(bào)警B）語音報(bào)警“請(qǐng)注意隨手關(guān)門”；（風(fēng)門A、B）同時(shí)被打開時(shí)－語音報(bào)警“為了您的安全，請(qǐng)隨手關(guān)門，謝謝”，如圖2所示。

圖2 KXB24礦用本安型報(bào)警器工作原理圖

1）ZQMK－A煤礦用風(fēng)門控制氣動(dòng)裝置的使用環(huán)境條件。第一，無嚴(yán)重滴水和濺水的井上井下環(huán)境；有爆炸性氣體和煤塵的礦井；有煤（巖）和瓦斯（CO2）突出性危險(xiǎn)的礦井。第二，氣壓溫度：－20℃～35℃。第三，氣源壓力：0.3～0.8MPa。第四，使用地點(diǎn)：井下主巷道、各聯(lián)絡(luò)巷、材料車場等處。

2）KXB24礦用本安型報(bào)警器的使用環(huán)境條件。環(huán)境溫度：－5 ℃～40 ℃；平均相對(duì)濕度：＜95%（＋25℃）；大氣壓力：80～106kPa；無劇烈震動(dòng)、沖擊和無水滴的場合；有爆炸性混合氣體，但無破壞絕緣的腐蝕性氣體的場合［7］。

4 改進(jìn)后的使用效果

自動(dòng)風(fēng)門閉鎖監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的廣泛應(yīng)用，解決了在礦井風(fēng)壓大的情況下難開門、車輛通過風(fēng)門耗時(shí)長、人員車輛通過容易被夾、井上不能監(jiān)測風(fēng)門開關(guān)等問題，大大提高了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠安全，提高煤礦的整體效率。因此，自動(dòng)風(fēng)門閉鎖監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，取得了良好的安全和經(jīng)濟(jì)效益，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）風(fēng)門的開啟或關(guān)閉速度平穩(wěn)，安全可靠，有效防止風(fēng)門破壞和傷人事故的發(fā)生，提高了安全效益［8］。

2）全自動(dòng)控制狀態(tài)下，車輛及人員通過時(shí)，風(fēng)門自動(dòng)打開，無需人力開啟，方便實(shí)用。

3）每道風(fēng)門均采用了反風(fēng)設(shè)計(jì)，保證了礦井停風(fēng)情況下可依靠人力開閉風(fēng)門。

4）兩道風(fēng)門之間通過連鎖繩實(shí)現(xiàn)了機(jī)械閉鎖，完全避免了兩道門同時(shí)都打開的情況，安全可靠。

5）采取壓縮空氣為動(dòng)力，無需任何電接入，手動(dòng)操作控制閥，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的整體自動(dòng)控制，可有效地減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)安全機(jī)能，提高工作效率。

6）兩道風(fēng)門相互閉鎖，同一時(shí)間內(nèi)只能開啟一道，并且關(guān)門優(yōu)先，能有效阻止通風(fēng)系統(tǒng)短路運(yùn)行（一道風(fēng)門打開時(shí)，另一道風(fēng)門在氣路不切斷的前提下手動(dòng)無法開啟）。

7）該系統(tǒng)簡單，部件之間使用帶航空插頭的電纜連接，易安裝、維護(hù)。

8）該系統(tǒng)進(jìn)入煤礦視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，在控制中心統(tǒng)一管理和使用?？梢栽诠究刂浦行碾娔X實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉和打開風(fēng)門的傳輸指令［9］。

5 結(jié)語

本次風(fēng)門技術(shù)改進(jìn)，投入了一定的資金和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)門的氣動(dòng)開啟和語音聲光報(bào)警，解決了井下負(fù)壓大的風(fēng)門人工開啟難題，消除了手動(dòng)開啟風(fēng)門不當(dāng)而傷人的安全隱患，同時(shí)有效地防止礦井電流短路的發(fā)生，保證了井下通風(fēng)系統(tǒng)的可靠，提高了生產(chǎn)管理水平，安全效益十分明顯。

［1］嚴(yán)儉祝，蔣曙光，楊茂田，等.煤礦常閉風(fēng)門組自控系統(tǒng)的研制［J］.礦山壓力與頂板管理，2002，19（3）：111－113.

［2］孟祥軍，付偉，王緒友.煤礦用全氣控自動(dòng)控制互鎖平衡風(fēng)門的研制及應(yīng)用［J］.煤炭工程，2011（2）：107－108.

［3］李長軍，張金富.一種礦井風(fēng)門氣動(dòng)控制閉鎖裝置的設(shè)計(jì)［J］.企業(yè)科技與發(fā)展：上半月，2012（3）：12－13.

［4］沈中武，韓宏杰，劉明輝，等.ZB型自動(dòng)風(fēng)門在小康煤礦的應(yīng)用［J］.煤礦安全，2007，37（12）：22－23.

［5］張德志.ZMK－127液壓自動(dòng)風(fēng)門在金鳳煤礦主要巷道中的應(yīng)用［J］.神華科技，2014，12（2）：34－36.

［6］楊樹軍.簡易風(fēng)門閉鎖［J］.西山科技，1992（1）：16.

［7］李旗，李國柱.自動(dòng)監(jiān)控閉鎖風(fēng)門研制［J］.山東煤炭科技，2002（7）：81－82.

［8］李劍峰.氣動(dòng)礦山井下自動(dòng)風(fēng)門的研制與應(yīng)用［J］.鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具，2013（2）：61－62.

［9］趙補(bǔ)根，李存珍.介紹一種簡易自動(dòng)風(fēng)門［J］.煤礦安全，1995（5）：6.