風(fēng)門聯(lián)鎖裝置在礦井生產(chǎn)中的改進(jìn)與應(yīng)用

吳亞雷 周長軍

（山西壽陽段王集團(tuán)友眾煤業(yè)，山西 壽陽 045400）

山西壽陽段王集團(tuán)友眾煤業(yè)公司井下輔助運(yùn)輸全部為單軌吊機(jī)車運(yùn)輸。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百四十四條：進(jìn)、回風(fēng)井之間和主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間的每條聯(lián)絡(luò)巷中，必須砌筑永久性風(fēng)墻；需要使用的聯(lián)絡(luò)巷，必須安設(shè)2道聯(lián)鎖的正向風(fēng)門和2道反向風(fēng)門。結(jié)合單軌吊機(jī)車運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，井下兩道風(fēng)門之間間距均不小于40m。風(fēng)門間距長給兩道風(fēng)門聯(lián)鎖控制帶來了很大的困難。

1 礦井風(fēng)門聯(lián)鎖的現(xiàn)狀

山西壽陽段王集團(tuán)友眾煤業(yè)公司主要采用無壓風(fēng)門和普通風(fēng)門。普通風(fēng)門主要應(yīng)用于進(jìn)、回風(fēng)巷之間單軌吊機(jī)車通過的聯(lián)絡(luò)巷中，聯(lián)鎖方式為：鋼絲繩拉緊式機(jī)械聯(lián)鎖。聯(lián)鎖繩具備一定長度的空繩余量，兩端同兩道風(fēng)門關(guān)閉方向牢固連接，當(dāng)完全打開一道風(fēng)門時(shí),聯(lián)鎖繩繃緊,另外的一道風(fēng)門在聯(lián)絡(luò)鋼絲繩的拉緊下處于無法開啟狀態(tài),從而體現(xiàn)兩道風(fēng)門聯(lián)鎖的功能。

在實(shí)際使用過程中，考慮到單軌吊系統(tǒng)中風(fēng)門間距離長、巷道彎曲、幫壁摩擦阻力大等現(xiàn)狀，對鋼絲繩拉緊式機(jī)械閉鎖進(jìn)行改進(jìn)，在風(fēng)門間根據(jù)巷道彎曲度設(shè)計(jì)安裝了聯(lián)鎖繩繩道。減少了幫壁對聯(lián)鎖繩的摩擦阻力，使風(fēng)門聯(lián)鎖效果進(jìn)一步提高。

2 鋼絲繩拉緊式機(jī)械聯(lián)鎖的弊端

2.1 彈性變化大，無法可靠聯(lián)鎖

因?yàn)橥ㄟ^單軌吊機(jī)車的風(fēng)門間距過大，聯(lián)鎖繩長度約為45m。聯(lián)鎖繩本身具有彈性，在該長度下，無法使兩道風(fēng)門進(jìn)行可靠的聯(lián)鎖。另外，結(jié)合井下人員流動(dòng)性較大，倘若通過風(fēng)門人員不按照要求開啟風(fēng)門，很容易造成兩道風(fēng)門同時(shí)打開，導(dǎo)致風(fēng)流短路事故發(fā)生，給礦井通風(fēng)安全埋下了很大的隱患。

2.2 聯(lián)鎖繩維修的工作量大、材料費(fèi)用高

受管壁同聯(lián)鎖繩摩擦、聯(lián)鎖繩同巷道幫壁摩擦、聯(lián)鎖繩同風(fēng)門摩擦等的影響，長期使用下會(huì)導(dǎo)致聯(lián)鎖繩折斷、磨斷等現(xiàn)象的發(fā)生，一旦發(fā)生，就必須更換整條聯(lián)鎖繩，增加了使用材料成本，給維修帶來很大的工作量。

3 風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的技術(shù)設(shè)計(jì)研究

3.1 風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的設(shè)計(jì)方案

考慮到通過單軌吊機(jī)車的風(fēng)門距離長，機(jī)械聯(lián)鎖難度大的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)可靠的風(fēng)門聯(lián)鎖，提出了兩種方案：第一種方案是采用電控式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置，第二種方案是采用氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置。

3.2 電控式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置方案的可行性研究

借助于風(fēng)門閉鎖語音信號的24V電源，采用互控方式在兩道風(fēng)門上分別安裝電磁鎖，當(dāng)兩道風(fēng)門同時(shí)關(guān)閉時(shí)，電磁鎖均處于解鎖狀態(tài)，當(dāng)打開其中一扇風(fēng)門時(shí)，另一扇風(fēng)門電磁鎖通電置鎖，待風(fēng)門關(guān)閉后，電磁鎖失電解鎖。經(jīng)過分析研究，這種方案存在以下弊端：（1）電磁鎖成本費(fèi)用高；（2）通電置鎖的電磁鎖市場供應(yīng)較少，調(diào)研難度較大；（3）電磁鎖需外接電源，對電氣設(shè)備防爆性能要求較為嚴(yán)格。（4）依據(jù)電氣設(shè)備使用環(huán)境的要求，電控室風(fēng)門聯(lián)鎖裝置存在有一定的局限性。

3.3 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置方案的可行性研究

使用井下壓風(fēng)管路中的壓縮空氣為介質(zhì)，購置氣缸、氣線、滾輪式氣控閥等配件，采用互控方式將氣缸、滾輪式氣控閥分別安裝在門扇和門框上。當(dāng)兩道風(fēng)門同時(shí)關(guān)閉時(shí)，兩個(gè)氣缸均處于解鎖狀態(tài)。當(dāng)打開其中一扇風(fēng)門時(shí)，另一扇風(fēng)門氣缸置鎖桿動(dòng)作，風(fēng)門處于置鎖狀態(tài)。待風(fēng)門關(guān)閉后，氣缸置鎖桿動(dòng)作，風(fēng)門處于解鎖狀態(tài)。經(jīng)過現(xiàn)場分析研究，這種方案具備可行性。

4 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的應(yīng)用情況

4.1 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的工作原理

該裝置由兩個(gè)氣缸、兩個(gè)滾輪式氣動(dòng)閥組成。

（1）當(dāng)A、B風(fēng)門均處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，滾輪式氣動(dòng)閥不動(dòng)作，控制風(fēng)門的兩個(gè)氣缸均處于解鎖狀態(tài)（如圖1）。

（2）當(dāng)打開A風(fēng)門時(shí)，控制B風(fēng)門氣缸的滾輪式氣動(dòng)閥動(dòng)作，在氣缸的作用下，使B風(fēng)門處于置鎖狀態(tài)（如圖2），關(guān)閉A風(fēng)門時(shí)，控制B風(fēng)門氣缸的滾輪式氣動(dòng)閥復(fù)位，使B風(fēng)門處于解鎖狀態(tài)。

（3）當(dāng)打開B風(fēng)門時(shí)，控制A風(fēng)門氣缸的滾輪式氣動(dòng)閥動(dòng)作，在氣缸的作用下，使A風(fēng)門處于置鎖狀態(tài)（如圖3），關(guān)閉B風(fēng)門時(shí)，控制A風(fēng)門氣缸的滾輪式氣動(dòng)閥復(fù)位，使A風(fēng)門處于解鎖狀態(tài)。為防止兩道風(fēng)門瞬間同時(shí)打開，調(diào)整風(fēng)門上兩個(gè)滾輪式氣動(dòng)閥位置，使其靈敏度出現(xiàn)偏差，另外在桿上安裝復(fù)位彈簧，保證風(fēng)門關(guān)閉性能。

圖1 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置應(yīng)用示意圖（A、B風(fēng)門均閉合狀態(tài)）

圖2 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置應(yīng)用示意圖（A風(fēng)門打開，B風(fēng)門置鎖狀態(tài)）

圖3 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置應(yīng)用示意圖（B風(fēng)門打開，A風(fēng)門置鎖狀態(tài)）

4.2 氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置優(yōu)點(diǎn)分析

（1）適用性

氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置采用壓縮空氣為介質(zhì)，風(fēng)門本身關(guān)閉時(shí)的壓力為動(dòng)力源控制滾輪式氣控閥，在滾輪式氣控閥行程彈簧受外力伸縮來控制氣缸置鎖桿的動(dòng)作，從而使風(fēng)門處于置鎖或解鎖狀態(tài)。故該裝置對現(xiàn)場環(huán)境無特殊要求，在長距離風(fēng)門中具有廣泛應(yīng)用、推廣的意義。

（2）安全性

氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置不需要外接電源，不存在電氣設(shè)備失爆、不完好現(xiàn)象，該裝置屬于強(qiáng)制性風(fēng)門閉鎖，杜絕了由于兩道風(fēng)門同時(shí)打開造成的風(fēng)流短路現(xiàn)象的發(fā)生,保證了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠。

（3）經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)過長期使用證明,該裝置閉鎖容易安裝，維修工作量小，使用壽命長，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語

山西段王集團(tuán)友眾煤業(yè)公司風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的改進(jìn)以及氣動(dòng)式風(fēng)門聯(lián)鎖裝置的成功研究應(yīng)用，解決了長期以來因風(fēng)門間距長而造成聯(lián)鎖困難的問題，保證了單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)中礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠，并對未來礦井氣動(dòng)式控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用具有十分重要的意義。