劉毅

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

成莊礦新型分區(qū)風(fēng)門的研制及應(yīng)用

劉毅

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

摘要：長(zhǎng)期以來成莊礦三五分區(qū)風(fēng)門主要采用手動(dòng)開啟和機(jī)械閉鎖方式，可靠性差，同時(shí)該處巷道服務(wù)年限長(zhǎng)，礦山壓力顯現(xiàn)，嚴(yán)重影響風(fēng)門的正常使用，礦井安全得不到保障。針對(duì)上述問題，從門框及其固定裝置、風(fēng)門平衡開合機(jī)械系統(tǒng)、風(fēng)門程控系統(tǒng)方面進(jìn)行研究，研制出可自動(dòng)控制的抗壓風(fēng)門，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：風(fēng)門；防礦壓；自動(dòng)控制

成莊礦當(dāng)前開采煤層為3號(hào)煤，為高瓦斯礦井，采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方式，現(xiàn)共有3個(gè)主通風(fēng)機(jī)房，分別為中央回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)、2號(hào)風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)、3號(hào)風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)。其中中央回風(fēng)立井通風(fēng)機(jī)主要擔(dān)負(fù)礦井二、三盤區(qū)的通風(fēng)任務(wù)，2號(hào)、3號(hào)風(fēng)井通風(fēng)機(jī)分別為四盤區(qū)、五盤區(qū)獨(dú)立通風(fēng)。

風(fēng)門是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的重要裝置，作為既要通行車輛、人員，又要起到隔斷風(fēng)流的變動(dòng)性設(shè)施，目前的風(fēng)門閉鎖、風(fēng)門材質(zhì)和自動(dòng)化確實(shí)有一定的進(jìn)步，但由于數(shù)量多，條件限制，許多風(fēng)門仍然存在著許多的漏洞和隱患，特別是受礦壓變形的風(fēng)門，不能完全的開關(guān)，漏風(fēng)嚴(yán)重，給通風(fēng)管理特別是系統(tǒng)的穩(wěn)定造成危險(xiǎn)［1］。

1　礦井概述

成莊礦三五分區(qū)風(fēng)門主要采用手動(dòng)開啟和機(jī)械閉鎖方式，在運(yùn)輸或行人通過時(shí)人工開啟風(fēng)門，但因機(jī)械閉鎖裝置可靠性差，兩道風(fēng)門同時(shí)開啟現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，一旦發(fā)生同時(shí)打開兩道風(fēng)門的現(xiàn)象，就會(huì)使風(fēng)流短路，造成通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，失去了隔斷風(fēng)流的意義，系統(tǒng)經(jīng)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，礦井安全得不到保障。

三五分區(qū)風(fēng)門原先采用的是雙扇無壓風(fēng)門，它借助人力、杠桿原理以及拉桿與拐臂的換向作用，使兩扇門同時(shí)向相反的方向開啟，這樣在開啟的時(shí)造成風(fēng)量流失，一個(gè)人不用費(fèi)力就能把門打開。它的缺點(diǎn)是：第一，易受巷道動(dòng)壓的影響，巷道底板會(huì)突然或緩慢地在不同位置鼓起現(xiàn)象，風(fēng)門變形示意圖，見圖1，同時(shí)側(cè)面也會(huì)在不同的部位發(fā)生變形，嚴(yán)重時(shí)軌道扭曲，道木傾斜，風(fēng)門被卡死不能正常打開或開閉，造成漏風(fēng)或變形，形成重大安全隱患；第二，由于風(fēng)門是人工進(jìn)行開啟，經(jīng)常行車的風(fēng)門都必須配備專門人員管理，費(fèi)工又費(fèi)力；同時(shí)采用的機(jī)械閉鎖裝置主要是通過鋼絲繩來完成，并不能真正起到閉鎖的作用，可靠性差，對(duì)風(fēng)門的管理和維護(hù)十分不利。

圖1　風(fēng)門變形示意圖

2　新型風(fēng)門系統(tǒng)

本系統(tǒng)由門框及其固定裝置，風(fēng)門平衡開合機(jī)械系統(tǒng)，風(fēng)門程控系統(tǒng)三個(gè)主要部分組成。

2.1門框及其固定裝置

風(fēng)門在實(shí)際使用時(shí)，門框的支撐面出現(xiàn)不同程度的變形，尤其是底部變形嚴(yán)重，側(cè)面上部分基本不變形，主要是下部分變形。由于風(fēng)門門框的支撐面底面的受力情況是一種蠕變或突變，所受力的大小以及受力部位都沒有任何規(guī)律，且變形部分的受力大小以及受力部位無法確定。因此，風(fēng)門門框的設(shè)計(jì)和固定方法上必須解決門框隨巷道固定面變形而變形的問題，在解決門框防變形問題的同時(shí)，還得考慮風(fēng)門在使用過程中的安全和耐用性能，在車或其它外力的突然沖撞下，門框不會(huì)發(fā)生變形甚至倒塌。所以，門框及其固定裝置部分的設(shè)計(jì)成為本為系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，綜合各方面因素且在設(shè)計(jì)安裝等環(huán)節(jié)經(jīng)過多次修改，門框及固定裝置圖，見圖2。

圖2 門框及固定裝置圖

鋼質(zhì)門框底面與巷道地面水平通過上下各兩個(gè)地腳螺栓將門框固定，兩個(gè)錐狀混凝土墩豎直放置于碎石塊中，安裝時(shí)先將鐵皮制成的錐狀桶放置于門框安裝位置的底下，通過碎石將其放置平衡。將門框按要求放置于安裝位置后通過左右巷道內(nèi)壁凹槽基本穩(wěn)定，調(diào)整好下面兩個(gè)地腳螺栓位置后澆注混凝土，固化后擰緊螺絲即可。頂部的固定在最后通過兩個(gè)打入巷道頂部的地腳螺栓完成［2-5］。

門框左右側(cè)面的固定方法，見圖3，巷道側(cè)面凹槽在門框安裝前于制定位置開挖完成，加裝軟性填充物后再固定門框，門框與巷道側(cè)面縫隙處用水泥砂漿抹平。

圖3　門框側(cè)面安裝示意圖

2.2風(fēng)門平衡開合機(jī)械系統(tǒng)

風(fēng)門平衡開合機(jī)械系統(tǒng)由主要滑道、推桿、壓力平衡門以及連桿等組成，通過氣缸、調(diào)速閥、防爆電磁閥等控制門的開合，氣缸固定在風(fēng)門的上部，另一端固定在門上，風(fēng)門動(dòng)力來源于井下管網(wǎng)的壓縮氣體。平衡風(fēng)門機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，見圖4。

圖4　平衡風(fēng)門機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)?shù)V車經(jīng)過風(fēng)門前后的傳感器時(shí)，由傳感器將信號(hào)傳送到控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)通過氣缸、調(diào)速閥、防爆電磁閥等控制門的開合，氣動(dòng)電磁閥控制汽缸的伸縮，同時(shí)配有調(diào)速閥可以控制風(fēng)門開關(guān)的速度。門的上方裝有連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)一扇門受力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿驅(qū)動(dòng)另一扇門向反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即使在巷道內(nèi)負(fù)壓情況下風(fēng)門亦可輕松開啟。

2.3風(fēng)門程控系統(tǒng)

風(fēng)門程控系統(tǒng)主要由單片機(jī)、聲光報(bào)警輸出、紅外霍爾輸入、電機(jī)控制輸出、本安電源等部分組成，見圖5。

由于用在煤礦井下，所以風(fēng)門程控系統(tǒng)按礦用隔爆兼本安型來設(shè)計(jì)。在本安電路與隔爆部分之間全部采用光電耦合器來進(jìn)行全面的隔離。根據(jù)有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場(chǎng)使用情況，確定風(fēng)門程控系統(tǒng)為兩道風(fēng)門（簡(jiǎn)稱A門、B門）。每個(gè)風(fēng)門不僅有自己獨(dú)立的傳感系統(tǒng)（包括開門到位傳感器、關(guān)門到位傳感器、左來車傳感器、右來車傳感器及門障傳感器），而且有獨(dú)立的聲光信號(hào)系統(tǒng)，其紅、綠、黃三種顏色的發(fā)光指示出了不同的工作狀態(tài)，長(zhǎng)短發(fā)聲的組合提示開、關(guān)門的時(shí)間信息。其基本通行原則：一是A、B門不能同時(shí)開啟，任一時(shí)刻只允許一個(gè)門打開；二是先請(qǐng)求光通過；三是請(qǐng)求記憶功能；四是沒有通行時(shí)自動(dòng)開閉。

圖5 程控系統(tǒng)組成

3　應(yīng)用及結(jié)論

新型風(fēng)門經(jīng)過一年時(shí)間的應(yīng)用，有效減少了風(fēng)門維修工作量，主要的維修工作是清理礦壓作用擠壓出的碎石。人員、礦車經(jīng)過時(shí)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開啟和關(guān)閉，更加安全可靠。

新型分區(qū)風(fēng)門針對(duì)成莊礦三五盤區(qū)連接巷道服務(wù)年限長(zhǎng)、受礦壓影響較大和運(yùn)輸頻繁等問題，研制出可自動(dòng)控制的抗壓風(fēng)門。與傳統(tǒng)的風(fēng)門相比具有如下特點(diǎn)：a.用優(yōu)質(zhì)鋼板及阻燃填充材料制作，外框有自由伸縮量，可有效抵消礦井地質(zhì)變化。b.風(fēng)門的推桿、連桿等機(jī)構(gòu)使風(fēng)門具備防撞功能，即使車輛失控的情況下，也不會(huì)撞壞風(fēng)門。c.具有雙門互鎖自動(dòng)控制功能，操作更方便、更安全。d.可拆卸組裝，重復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：武曉平）

中圖分類號(hào)：TD 724

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5050（2016）03-021-03

DOI：10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxm t.2016.06.006

收稿日期：2016-02-05

作者簡(jiǎn)介：劉毅（1972-），男，山西侯馬人，大學(xué)本科，工程師，從事通風(fēng)安全管理工作。

Study and App lication of New Sectional Air-door in Chengzhuang M ine

LIU Yi
（Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group，Jincheng 048006，China）

Abstract：Manual opening and mechanical shutting method has been used for No.35 sectional air-door in Chengzhuang Mine for a long time，which has poor reliability.Besides，long service life of roadway and obvious pressure appearance seriously affect the normal operation of the air-door and fail to guarantee themine safety.To solve the above problems，，an automatic control compressive air doorwas developed based on the analysis of door frame，fixing appliances，balanced opening and shutting mechanical system，and programmed control system of the air-door，which has ideal popularization and application value.

Keywords：air-door；ground pressure prevention；automatic control