淺談煤礦副立井安全門閉鎖裝置的研制

姚洪平，崔冬雪

（1.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299；2.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000）

總的來說，整個(gè)礦井提升設(shè)備運(yùn)行性能會(huì)對(duì)礦井生產(chǎn)產(chǎn)生影響，同時(shí)與人員生命和財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。更為重要的是，在煤礦生產(chǎn)過程中，應(yīng)保證設(shè)備能夠處于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，盡可能降低相關(guān)事故問題的出現(xiàn)幾率，縮短檢修時(shí)間，保障工作人員的人身安全，為企業(yè)發(fā)展提供更多機(jī)會(huì)?，F(xiàn)階段，我國(guó)礦井安全門最為常見的形式有2種，即左右平移開閉式和上下開閉式。如果按照動(dòng)力源進(jìn)行劃分，主要包括人工操作式、罐籠帶動(dòng)垂直升降式以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式。

1 工程概況

某煤礦中，兼并重組了很多中小型煤礦，在執(zhí)行所述煤礦安全檢查操作任務(wù)時(shí)，很多礦井副立井罐籠和提升信號(hào)以及安全門均未執(zhí)行閉鎖操作，從而為整個(gè)礦井安全帶來極大安全隱患。為了將該項(xiàng)問題解決，企業(yè)內(nèi)部機(jī)電部門設(shè)立很多專項(xiàng)課題，以現(xiàn)有罐籠安全門為基礎(chǔ)，執(zhí)行全面的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終研究出一種新型安全門閉鎖裝置，為后續(xù)相關(guān)工作的開展創(chuàng)造有利條件。

2 閉鎖裝置的優(yōu)勢(shì)

首先，安全門電磁鎖借助于提升機(jī)信號(hào)程序，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開和關(guān)閉控制，還能與提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)建立合作關(guān)系，不需要工作人員進(jìn)行任何的手動(dòng)操作，使系統(tǒng)操作繁瑣性得到合理簡(jiǎn)化。其次，借助于鎖鉤鎖住安全門之后，無法憑借外力將其打開。再次，電磁鎖如果沒有鎖到位，便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該種情況下，即使開車信號(hào)出現(xiàn)，實(shí)際電磁鎖依舊不會(huì)保證電路聯(lián)通，安全門無法打開，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)安全性受到影響。最后，在實(shí)際礦井安全門研究上，最為常見的控制類型有油缸和氣缸控制，再加上液壓系統(tǒng)實(shí)際特點(diǎn)，倘若油缸驅(qū)動(dòng)安全門門體處于合適狀態(tài)，油缸閉鎖功能必然能夠被觸發(fā)。受上述情況影響，安全門將轉(zhuǎn)變成關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)的機(jī)械閉鎖也顯得十分可靠，外人很難將其打開，強(qiáng)化安全特性。但該液壓系統(tǒng)容易受到溫度和油質(zhì)影響，導(dǎo)致維護(hù)成本明顯提升。站在氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)角度來說，同樣容易受到礦井條件影響，之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)闅鈮合到y(tǒng)之中涉及到一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)能夠?qū)飧桩a(chǎn)生破壞，增加整個(gè)系統(tǒng)的故障出現(xiàn)幾率。對(duì)于電磁閉鎖裝置應(yīng)用，很難受到周圍環(huán)境影響，整體維護(hù)成本也較低。

另外，當(dāng)氣缸控制系統(tǒng)以及油缸控制系統(tǒng)之中出現(xiàn)故障問題之后，工作人員應(yīng)按照具體要求，將零部件拆卸下來，當(dāng)所有故障問題處理好后，便可以將安全門打開，但該過程需要消耗很長(zhǎng)時(shí)間。一旦電磁閉鎖裝置出現(xiàn)故障問題，應(yīng)立即使用應(yīng)急處理操作，該類操作十分簡(jiǎn)單，而且繼電器自身帶有強(qiáng)制開關(guān)，可以讓電磁鎖處于通電狀態(tài)，此時(shí)，安全門可以順利開啟。如果電磁鎖存在一些故障問題，工作人員應(yīng)做到及時(shí)將電磁鎖鎖頭復(fù)位，保證安全門順利開啟，放出罐內(nèi)工作人員，避免罐內(nèi)出現(xiàn)人員滯留問題。

3 煤礦副立井安全門閉鎖裝置的研制內(nèi)容

3.1 機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)

本文研究的新型機(jī)械閉鎖裝置的組成主要涉及到兩方面內(nèi)容：首先是彈簧銷，該機(jī)構(gòu)中所應(yīng)用的彈簧銷屬于是帶套銷軸，內(nèi)部設(shè)置內(nèi)置彈簧，平時(shí)處于常閉狀態(tài)，實(shí)際彈簧銷安裝上，主要集中在井口護(hù)欄周圍，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，工作人員應(yīng)提前測(cè)量好彈簧銷銷軸直徑，安裝相應(yīng)的閉鎖銷插孔。如果是在常閉狀態(tài)之下，安全門會(huì)受到彈簧銷閉鎖影響，無法正常打開。其次是常閉機(jī)械控制以及動(dòng)力機(jī)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)主要安裝在罐籠附近側(cè)面護(hù)欄上。縱觀整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，最為常見的原理為杠桿原理，工作人員應(yīng)提前將杠桿的一端固定在井架上，另一端安裝在井口一側(cè)。實(shí)際機(jī)構(gòu)相互連接時(shí)，最為常見的連接物質(zhì)為鋼絲繩。

當(dāng)主罐籠與井口鎖盤處于平行狀態(tài)時(shí)，會(huì)與機(jī)械閉鎖插銷連桿機(jī)構(gòu)發(fā)生接觸，此時(shí)，杠桿機(jī)構(gòu)一端需要承受極大壓力，讓連接鋼絲不斷上升，而鋼絲繩的另一端與彈簧銷連接在一起，受鋼絲繩的拉動(dòng)，能夠拉動(dòng)彈簧銷回收，最終原理安全門閉鎖孔，保證安全門能夠順利開啟。站在另一個(gè)角度來說，如果罐籠可以提升到停止位置，安全門同樣可以被順利打開。如果主罐下至杠桿機(jī)構(gòu)下端，整個(gè)鋼絲繩完全放松，彈簧銷也不會(huì)有拉力，安全門機(jī)械閉鎖插銷也會(huì)受到彈簧作用力，最終出現(xiàn)復(fù)位狀態(tài)，保證整個(gè)安全門機(jī)械閉鎖過程的合理性，強(qiáng)化機(jī)械閉鎖安全門的應(yīng)用效果。

3.2 信號(hào)閉鎖機(jī)構(gòu)

除了對(duì)機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用之外，信號(hào)閉鎖應(yīng)用同樣重要。相關(guān)工作人員可以選擇在安全門閉鎖上端等位置安裝可靠性較高的信號(hào)傳感器，一組之中需要安裝兩個(gè)。此時(shí)，如果安全門處于關(guān)閉狀態(tài)，傳感器之間的距離也會(huì)越來越近，保證信號(hào)能夠在傳感器之間進(jìn)行反饋，提升信號(hào)也能有效發(fā)出。倘若罐籠處于停止位置，當(dāng)安全門處于打開狀態(tài)時(shí)，傳感器之間的距離也會(huì)增加，如果其中一個(gè)傳感器發(fā)出信號(hào)，另外的傳感器無法做出回應(yīng)，最終不利于絞車信號(hào)的傳遞。當(dāng)安全門中的兩個(gè)傳感器信號(hào)與絞車醫(yī)生回路信號(hào)相互串進(jìn)之后，相應(yīng)的提升信號(hào)以及安全門閉鎖過程不會(huì)受到任何影響。站在整體角度來說，安全門閉鎖和信號(hào)閉鎖的相互合作，當(dāng)罐籠發(fā)出停車信號(hào)后，安全門能夠及時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。倘若安全門無法正常關(guān)閉，開車信號(hào)也不會(huì)正常發(fā)出，為實(shí)際工作的開展創(chuàng)造安全環(huán)境。

3.3 新型安全門閉鎖裝置的制作

一般來說，杠桿機(jī)構(gòu)之中均勻的分布著很多小孔，為鋼絲繩提供鏈接位置，而且鋼絲繩也會(huì)穿在不同位置處。當(dāng)杠桿機(jī)構(gòu)被罐籠抬起之后，被拉起的鋼絲無法發(fā)揮作用，人們可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的鋼絲繩連接位置。其次，對(duì)于彈簧銷內(nèi)彈簧規(guī)格的選擇，除了符合彈簧銷自動(dòng)復(fù)位要求之外，如果沒有拉力作用，彈簧銷軸銷也能處于自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。再次，主體操作應(yīng)滿足連接彈簧銷和杠桿機(jī)構(gòu)的鋼絲繩要求，具體內(nèi)容如下：第一，保持較高的柔軟度。在通過導(dǎo)向輪時(shí)，應(yīng)保證與導(dǎo)向輪形成緊密連接，還要保證能夠輕易轉(zhuǎn)變方向，剛性不能過大，在沒有拉力作用時(shí)，還需要與導(dǎo)向輪保持緊密貼合狀態(tài)，決不能脫離導(dǎo)向輪中的導(dǎo)向槽。第二，做好防銹操作。在井口處，潮濕度很高，環(huán)境也比較惡劣，倘若鋼絲繩沒有執(zhí)行防銹處理，后續(xù)使用時(shí)往往會(huì)對(duì)其機(jī)械性能產(chǎn)生影響。因此，人們應(yīng)盡可能應(yīng)用膠套鋼絲繩，直徑大約為4mm。

在杠桿機(jī)構(gòu)和罐籠接觸時(shí)，罐籠壁應(yīng)具備較強(qiáng)的滑動(dòng)能力，但如果長(zhǎng)期處于該種狀態(tài)，整個(gè)罐籠也會(huì)受到損傷。因此，在杠桿機(jī)構(gòu)前段，工作人員可以選擇加裝一個(gè)尼龍滾，使其發(fā)揮出滑動(dòng)輪的效果，只有這樣，才能有效避免罐籠結(jié)構(gòu)所引發(fā)的劃痕問題，強(qiáng)化抵御銹蝕的能力。在杠桿機(jī)構(gòu)和井架結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該以鉸接操作為主。相關(guān)研究表明，在銷軸直徑設(shè)計(jì)上，最為常見的數(shù)值為7mm以上，只有這樣，才能保證系統(tǒng)可以承受更大的徑向剪切力，上銷軸也不會(huì)出現(xiàn)永久性形變現(xiàn)象。所以說，工作人員需要在銷軸上涂上黃油，避免出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，還能增強(qiáng)杠桿和銷軸間的潤(rùn)滑作用，降低摩擦力。總的來說，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作比較簡(jiǎn)單，可靠性也能有所保障，能夠借助于信號(hào)傳感器串入絞車提升信號(hào)回路閉鎖效果，讓井口安全門閉鎖始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，保障立井提升的安全性。

4 實(shí)踐應(yīng)用效果分析

當(dāng)新型安全門閉鎖裝置設(shè)計(jì)好之后，該煤礦副立井提升系統(tǒng)也需要進(jìn)行穩(wěn)定的安裝和調(diào)試，現(xiàn)階段，整體運(yùn)行依舊沒有出現(xiàn)任何嚴(yán)重問題。對(duì)于新型安全門閉鎖裝置應(yīng)用，能夠避免由于操作失誤，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。在裝置應(yīng)用時(shí)，該企業(yè)沒有出現(xiàn)一起由于安全門打開而引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)事件。相比之下，安全門閉鎖裝置在制作上并不復(fù)雜，投入資金量有限，呈現(xiàn)出較高的性價(jià)比。另外，在提升系統(tǒng)安全性和可靠性同時(shí)，還能控制好設(shè)備主體生產(chǎn)成本，取得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文所研究的新型安全門閉鎖裝置應(yīng)用了2套獨(dú)立機(jī)械控制系統(tǒng)，實(shí)際主副罐籠中的安全門閉鎖裝置可以做到單獨(dú)控制，并與回路中的各種傳感器建立合作關(guān)系，保證安全門以及罐籠處于機(jī)械閉鎖狀態(tài)，借助于罐籠的升降動(dòng)力，還能保證不會(huì)相互影響，可以在實(shí)際工作中得到廣泛應(yīng)用。