雙柳煤礦新型風(fēng)門閉鎖裝置應(yīng)用及改進(jìn)

郝晉輝

（汾西礦業(yè)集團(tuán)雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

風(fēng)門是煤礦井下用于調(diào)整和控制風(fēng)流的通風(fēng)設(shè)施，其作用是既能隔斷或控制風(fēng)流，同時又能行人和通風(fēng)。風(fēng)門的材質(zhì)有木制和鐵制兩種。風(fēng)門的設(shè)置數(shù)量要求是不少于2道，其位置多數(shù)在進(jìn)、回風(fēng)巷之間。

為確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求一個地點(diǎn)設(shè)置的兩道風(fēng)門要實(shí)現(xiàn)閉鎖，即一道風(fēng)門打開時，要采用閉鎖裝置確保另一道風(fēng)門不能同時開啟，從而防止局部通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)風(fēng)流短路或風(fēng)量發(fā)生較大變化。

風(fēng)門閉鎖裝置有機(jī)械和氣動兩種，但兩種裝置在維護(hù)方面的工作量較大，導(dǎo)致使用效果較差，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。因此要對現(xiàn)有的風(fēng)門閉鎖裝置進(jìn)行改進(jìn)，提高可靠性，并降低維護(hù)工作量。

煤礦井下風(fēng)門閉鎖裝置是安裝在風(fēng)門上的，主要作用是控制兩道風(fēng)門，防止同時打開。要了解風(fēng)門閉鎖裝置首先要了解井下風(fēng)門的類型。

1 風(fēng)門

風(fēng)門主要由風(fēng)門結(jié)構(gòu)、門體材料、開啟驅(qū)動裝置和閉鎖裝置組成。風(fēng)門結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮風(fēng)門開啟是否符合作業(yè)人員的活動習(xí)慣以及風(fēng)門是否能自動關(guān)閉。目前常見的風(fēng)門結(jié)構(gòu)主要有普通風(fēng)門、壓力平衡風(fēng)門和自動風(fēng)門3種。

1.1 普通風(fēng)門

常見的普通風(fēng)門為門框固定支撐，以門軸為旋轉(zhuǎn)軸的單扇或雙扇風(fēng)門。風(fēng)門一般傾斜80～85°安裝，依靠門體自身重力來實(shí)現(xiàn)自動關(guān)閉。由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉而被廣泛使用。缺點(diǎn)為需設(shè)反向風(fēng)門。

1.2 壓力平衡風(fēng)門

由于兩扇風(fēng)門的門扇迎風(fēng)面積相等，作用在兩扇風(fēng)門上的礦井負(fù)壓大小相等，使礦井負(fù)壓通過四連桿機(jī)構(gòu)相互抵消，達(dá)到壓力平衡。風(fēng)門依靠額外增加配重來實(shí)現(xiàn)自動關(guān)閉。其優(yōu)點(diǎn)為開啟力小(開啟力與巷道內(nèi)風(fēng)壓的大小和方向無關(guān))，且雙向隔風(fēng)，無需再設(shè)反向風(fēng)門。

1.3 自動風(fēng)門

自動風(fēng)門種類很多，常用的自動風(fēng)門有以下幾種：

（1）碰撞式風(fēng)門

由木板、推門杠桿、門耳、緩沖彈簧、推門弓和鉸鏈等組成。風(fēng)門是靠礦車碰撞風(fēng)門上的門弓和推門杠桿而自動打開的，借風(fēng)門自重而關(guān)閉。

（2）氣動或水動式風(fēng)門

這種風(fēng)門的動力來源是壓縮空氣或高壓水，它是由電氣觸點(diǎn)控制電磁閥，電磁閥控制氣缸或水缸的閥門，使氣缸或水缸的活塞做往復(fù)運(yùn)動，再通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制風(fēng)門開閉。

（3）電動風(fēng)門

電動風(fēng)門以電動機(jī)做動力，電機(jī)經(jīng)過減速帶動聯(lián)動機(jī)構(gòu)，使風(fēng)門開閉。電機(jī)的啟動和停止可采用車輛觸及開關(guān)或光電控制自動控制。

2 風(fēng)門閉鎖裝置

目前，礦山井下風(fēng)門閉鎖裝置多數(shù)是由機(jī)械和氣動裝置來實(shí)現(xiàn)，通過杠桿等方式使兩道風(fēng)門在開啟方式上實(shí)現(xiàn)連鎖動作，達(dá)到兩道風(fēng)門的互鎖，由于其結(jié)構(gòu)簡單而廣泛應(yīng)用。

在使用效果上，由于井下使用環(huán)境復(fù)雜和機(jī)械構(gòu)造受安裝使用維護(hù)等因素影響大，機(jī)械閉鎖裝置普遍采用鋼絲繩進(jìn)行閉鎖，存在鋼絲繩老化及斷裂、鋼絲繩拉伸變長問題，極易導(dǎo)致閉鎖失效，可靠性差；氣動閉鎖裝置主要適用于鐵制風(fēng)門，但進(jìn)行閉鎖的壓風(fēng)輸送管路和接頭過多導(dǎo)致保護(hù)困難，容易出現(xiàn)斷開、漏氣、堵塞等問題。兩種閉鎖裝置鎖均存在損壞率比較高這一問題，給井下風(fēng)流管理和通風(fēng)安全都造成影響，易發(fā)生通風(fēng)安全事故。

雙柳礦現(xiàn)井下實(shí)際主要使用雙扇的木制風(fēng)門，為了滿足單軌吊的正常運(yùn)行，風(fēng)門的間距在30～40m之間，造成了兩道風(fēng)門間距較大，而現(xiàn)有的機(jī)械和氣動閉鎖裝置不適用于木制風(fēng)門，因此該礦根據(jù)礦井實(shí)際情況設(shè)計了電路、氣路聯(lián)合的新型風(fēng)門閉鎖裝置。

2.1 新型風(fēng)門閉鎖裝置工作原理

新型風(fēng)門閉鎖裝置適用于所有單向開啟的風(fēng)門，安裝于風(fēng)門頂框橫梁中間位置，在閉鎖效果、使用過程中的正常率以及安裝維護(hù)上都明顯優(yōu)于現(xiàn)有閉鎖裝置，能有效防止因風(fēng)門無序開啟所造成的通風(fēng)安全問題。

設(shè)兩道風(fēng)門為A 和B，當(dāng)風(fēng)門A、B都處于閉合狀態(tài)時，控制電路通過檢測元件確定風(fēng)門狀態(tài)，不發(fā)出動作信號，此時裝置處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)兩道風(fēng)門其中一道（設(shè)為A）打開后，由于風(fēng)門狀態(tài)改變，檢測電路發(fā)出信號給控制電路，控制電路通過設(shè)計要求，向B風(fēng)門發(fā)出閉鎖信號，通過氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將風(fēng)門B與門框鎖定在一起，此時B風(fēng)門狀態(tài)指示燈由綠轉(zhuǎn)為紅并伴有語音提示。只有在被開風(fēng)門A重新閉合后，符合電路設(shè)計的解鎖要求后，B風(fēng)門方可解除鎖定，此時指示燈由紅恢復(fù)為綠，風(fēng)門B可以人工打開，閉鎖裝置回到待機(jī)狀態(tài)，完成一個閉鎖解鎖的過程。在風(fēng)門開啟和閉鎖的同時設(shè)計有聲光語音提示，方便直觀了解風(fēng)門當(dāng)下所處的狀態(tài)，減少人為對風(fēng)門造成的損壞。為防止特殊情況需要打開被鎖風(fēng)門，此裝置設(shè)計有手動解鎖按鈕，點(diǎn)動解鎖按鈕后，閉鎖風(fēng)門解鎖，此時設(shè)計有15s開啟時間，15s內(nèi)風(fēng)門未打開將自動恢復(fù)閉鎖狀態(tài)。處于閉鎖狀態(tài)的風(fēng)門通過手動解鎖打開再次關(guān)閉后，自動恢復(fù)閉鎖狀態(tài)。

圖1 新型風(fēng)門閉鎖裝置外觀

該裝置克服了現(xiàn)有風(fēng)門閉鎖裝置所存在的故障率高、維護(hù)成本高的問題和不足，使用低電壓小電流驅(qū)動防爆電磁閥控制壓風(fēng)送入時間推動閉鎖機(jī)構(gòu)動作，達(dá)到閉鎖狀態(tài)，在閉鎖效果、使用過程中的使用正常率以及安裝維護(hù)上都明顯優(yōu)于現(xiàn)有閉鎖裝置，能有效防止因風(fēng)門無序開啟所造成的通風(fēng)安全問題。由于其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計模塊化，日常安裝維護(hù)和更換都比較方便。

圖2 新型風(fēng)門閉鎖裝置控制邏輯圖

2.2 使用效果

雙柳煤礦新型風(fēng)門閉鎖裝置安裝在人員和車輛通過頻率較高的綜掘工作面聯(lián)巷。此處由于兩道風(fēng)門距離較遠(yuǎn)，如果無風(fēng)門閉鎖裝置，無序開啟風(fēng)門現(xiàn)象比較多，對于局部通風(fēng)管理產(chǎn)生較大影響，由于風(fēng)壓較大，還容易造成夾人事故。安裝新型風(fēng)門閉鎖裝置后，徹底地解決了上述問題，效果明顯，一方面防止了由風(fēng)門引起的通風(fēng)事故的發(fā)生，確保了礦井和人員的安全，另一方面，也促進(jìn)了職工良好工作紀(jì)律的養(yǎng)成。

2.3 使用和維護(hù)成本

由于新型風(fēng)門閉鎖裝置控制和動作機(jī)構(gòu)為獨(dú)立運(yùn)行，使用過程中動作機(jī)構(gòu)或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障不會影響閉鎖機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)，只需單獨(dú)更換或維修故障區(qū)即可恢復(fù)正常。整個閉鎖機(jī)構(gòu)由單元模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和故障排除，相比于現(xiàn)有的閉鎖裝置在維護(hù)和使用成本上大大降低，解決了現(xiàn)有閉鎖裝置故障率高、運(yùn)行不正常、人員和資金投入大等問題。

新型閉鎖機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要將風(fēng)門狀態(tài)上傳中心控制站，實(shí)時顯示風(fēng)門狀態(tài)。

3 結(jié)語

新型風(fēng)門閉鎖裝置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)簡單、維護(hù)便捷的目的，并能夠保證裝置的可靠性，成本在8000元左右，能夠?qū)崿F(xiàn)雙扇風(fēng)門的閉鎖功能。雙柳煤礦在井下進(jìn)回風(fēng)聯(lián)巷進(jìn)行了試用，驗(yàn)證了該裝置的可靠性。