摘要：煤礦井口安全門是為了防止人員、礦車誤進入危險區(qū)域，從而保證安全生產(chǎn)而設(shè)置的重要的安全設(shè)施。目前八礦副井井口采用折疊式安全門、鏈條拉動滑移式安全門及我國煤礦常用的罐籠頂開門、鋼絲繩牽引式安全門、電動安全門等均存在不同程度的缺點。文章以煤礦提升系統(tǒng)安全為基準，對擺動折疊式安全門的研究與應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：礦用擺動折疊式安全門；煤礦井口；安全設(shè)施；煤礦生產(chǎn)建設(shè)；副井提升 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD544 文章編號：1009-2374（2017）06-0209-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.104

1 概述

在煤礦生產(chǎn)建設(shè)中，副井提升是礦井人員上下、物料、設(shè)備運輸?shù)难屎硪?，而井口安全門的保護作用又是提升系統(tǒng)的重中之重。每年因井口安全門使用不當(dāng)或保護不全，閉鎖不可靠，造成井口墜物，掉落礦車，甚至有墜落人員惡性事故發(fā)生，給煤礦安全生產(chǎn)帶來嚴重影響。擺動折疊式安全門具有動作靈活、開閉速度快、便于大/長物料或設(shè)備入罐、運行可靠、運動學(xué)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，既滿足八礦副井井口空間條件，又具有良好的經(jīng)濟技術(shù)性能，可從根本上解決目前我國立井安全門存在的不足，為副井提升的高效、安全、綠色運行提供保障。

2 研究內(nèi)容與技術(shù)方案

2.1 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

（1）閉鎖功能：滿足《煤礦安全規(guī)程》要求，可實現(xiàn)與操車系統(tǒng)的可靠閉鎖；（2）良好的通過能力：有利于大/長物料或設(shè)備入罐下井；（3）開閉速度快：可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)安全門的開閉速度，最快開閉時間可達2.5s，從而大大提高產(chǎn)能；（4）可靠性高：結(jié)構(gòu)合理，動作可靠，故障率低，維護工作量?。唬?）抗沖擊強度高：能夠防止跑車事故；（6）開閉終點位置精確；（7）操作方便，運行平穩(wěn)，振動噪聲50分貝以下；（8）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點

該項目針對目前我國煤礦常用的立井安全門存在維護工作量大、噪聲大、開閉時間長、下放大/長物料時需拆除安全門耗時耗力、故障率高、突然開停時加速度大容易傷人、容易發(fā)生誤操作等難題，研究了擺動折疊式技術(shù)，在安全可靠性、減振降噪、減員增效方面取得了突破和技術(shù)創(chuàng)新。具體為：

2.2.1 主要科技創(chuàng)新之一：研究了擺動折疊式技術(shù)，增加了安全門的安全、可靠性。

新型安全門采用了平行四邊形機構(gòu)（圖1）。安全門最下部橫梁為主動橫梁，由液壓缸驅(qū)動。主動橫梁的高度滿足搖臺開啟要求，且具有足夠的強度和剛度。其余橫梁為從動橫梁，且與主動橫梁平行。各橫梁之間采用多根相互平行的傾斜連桿連接。橫梁與連桿成為一個由多個平行四邊形構(gòu)成的網(wǎng)狀整體結(jié)構(gòu)。

安全門開啟時，液壓缸驅(qū)動主動橫梁向上擺動，主動橫梁帶動各從動橫梁和傾斜連桿一起向上擺動。安全門上擺過程中，縱向連桿始終保持初始傾角。當(dāng)門完全開啟后，各橫梁處于垂直狀態(tài)且相互之間幾乎沒有間隙，緊密貼合。而縱向連桿之間也平行貼合在一起，從而使安全門在開啟狀態(tài)下具有最小的水平結(jié)構(gòu)尺寸。這不僅有利于節(jié)省安全門的安裝和工作空間，防止安全門受到意外撞擊而損壞，而且有效地改善了橫梁開啟狀態(tài)下的受力狀態(tài)。

在安全門工作過程中，無論是開啟還是關(guān)閉狀態(tài)，本安全門都具有極高的安全可靠性。安全門完全開啟時（圖3）。此時縱向連桿為傾斜安裝狀態(tài)，傾角經(jīng)計算確定。整個門扇的重力中心位于轉(zhuǎn)動支撐銷軸的左側(cè)（圖4），避免了安全門開啟狀態(tài)下停電時的自動下落關(guān)閉現(xiàn)象，提高了門的可靠性和安全性。

如果縱向連桿垂直布置，則門開啟后的狀態(tài)如圖3所示。當(dāng)安全門開啟到位后，整個門扇的中心位于轉(zhuǎn)動支撐銷軸的右側(cè)。這時安全門的重心在支撐點的右側(cè)，安全門開啟狀態(tài)下停電時，會出現(xiàn)在自重的作用下有自動下落關(guān)閉的現(xiàn)象。

此外，安全門的液壓系統(tǒng)中采取了液壓閉鎖措施，可有效地避免安全門開、閉過程中停電事故引起的安全門失控現(xiàn)象。

2.2.2 主要科技創(chuàng)新之二：研究了液壓缸驅(qū)動控制技術(shù)，延長了安全門的使用壽命，減少了安全門的維護工作量。

在安全門液壓控制回路中裝設(shè)了雙作用液控單向閥和調(diào)速閥，能夠?qū)Π踩T的開閉進行無級調(diào)速，從根本上消除了安全門開啟和關(guān)閉時的沖擊振動現(xiàn)象，提高了安全門運行的可靠性和安全性，延長了安全門的使用壽命，減少了安全門的維護工作量。

2.2.3 主要科技創(chuàng)新之三：研究了運動學(xué)優(yōu)化技術(shù)，提高了開、閉靈活性，增強了運行穩(wěn)定性，取得了減振降噪的效果。

該安全門采用具有穩(wěn)定運動學(xué)特征的平行四邊形機構(gòu)，且針對具體情況（罐籠結(jié)構(gòu)、立井生產(chǎn)條件等），優(yōu)選了安全門關(guān)鍵運動件的運動學(xué)特征參數(shù)，并確定了安全門的最優(yōu)開閉運動軌跡，使安全門機構(gòu)具有良好的開、閉靈活性，且運動阻力小、動作平穩(wěn)。

為了減小安全門關(guān)閉時與位于副立桿內(nèi)的門端承接底座之間的沖擊，從兩個方面采取了措施：（1）在承接底座上設(shè)置了彈簧緩沖裝置，以吸收二者相互接觸瞬間產(chǎn)生的輕微沖擊能量；（2）在液壓操作系統(tǒng)方面進行了完善，實現(xiàn)了安全門開、閉的無極調(diào)速，從而能夠根據(jù)實際情況在較大范圍內(nèi)對安全門開、閉速度進行調(diào)節(jié)，為提升設(shè)備安全高效生產(chǎn)提供了保障。而且從根本上消除了安全門關(guān)閉時的沖擊振動、噪聲現(xiàn)象，保證了安全門動作可靠性，延長了安全門的使用壽命，減少了維護工作量，且顯著改善了井口工作人員的工作環(huán)境。

2.2.4 安全門運動學(xué)優(yōu)化。該安全門采用具有穩(wěn)定運動學(xué)特征的平行四邊形機構(gòu)，且針對具體情況（罐籠結(jié)構(gòu)、立井生產(chǎn)條件等），優(yōu)選了安全門關(guān)鍵運動件的運動學(xué)特征參數(shù)，并確定了安全門的最優(yōu)開閉運動軌跡，使安全門機構(gòu)具有良好的開、閉靈活性，且運動阻力小、動作平穩(wěn)。

2.2.5 安全門減振降噪。為了減小安全門關(guān)閉時與位于副立桿內(nèi)的門端承接底座之間的沖擊，從兩個方面采取了措施：（1）在承接底座上設(shè)置了彈簧緩沖裝置，以吸收二者相互接觸瞬間產(chǎn)生的輕微沖擊能量；（2）在液壓操作系統(tǒng)方面進行了完善，實現(xiàn)了安全門開、閉的無極調(diào)速，從而能夠根據(jù)實際情況在較大范圍內(nèi)對安全門開、閉速度進行調(diào)節(jié)，為提升設(shè)備安全高效生產(chǎn)提供了保障。而且從根本上消除了安全門關(guān)閉時的沖擊振動、噪聲現(xiàn)象，保證了安全門動作可靠性，延長了安全門的使用壽命，減少了維護工作量，且顯著改善了井口工作人員的工作環(huán)境。

2.2.6 安全門驅(qū)動方式。本安全門采用液壓缸驅(qū)動，主要基于如下原因：（1）液壓缸驅(qū)動控制準確，說停即停，而氣缸驅(qū)動存在爬行、脈動等問題，供氣開始時，由于開門阻力的作用，門并不動作，隨著繼續(xù)供氣，氣壓上升，推力增大，當(dāng)達到開門阻力后，門才開始動作。當(dāng)開門到位后，停止供氣，這時高壓氣體還會繼續(xù)作用氣缸工作一段距離，氣壓逐步下降，直到推力小于阻力時才停止工作，因此氣缸驅(qū)動存在滯后問題；（2）新安全門的橫梁采用60×40×5的矩形空心鋼制作，斜豎桿為40×5的鋼板制作，整個門扇的重量比較大，如果采用氣缸驅(qū)動，則氣缸的體積很大；（3）新安全門的液壓缸安裝在門柱的內(nèi)部空腔內(nèi)，其周圍的三面是10mm的鋼板擋護，只有安裝進出油口的一面是敞開的，且該面正對巷道壁，能徹底保護液壓缸不受到外部物體的碰撞；（4）液壓缸桿伸出方向向下。因為開門時需要的推力大，這時是液壓缸的無桿腔進油。關(guān)門時需要的力小，這時是有桿腔進油，實現(xiàn)了液壓缸的最小化，能有效地節(jié)省井口安全門處的安裝空間。另外，液壓缸向下安裝，活塞桿始終向下，可以防止外部淋水到達活塞腔入口，且淋水難以滯留在活塞桿上，減少淋水對活塞桿的侵蝕（為防淋水，設(shè)計中在門柱的上端面加有水平檔板，能有效防止淋水滴落到液壓缸上）。

3 結(jié)語

總而言之，在煤礦礦井提升運輸方面，擺動折疊式安全門的應(yīng)用有著非常深遠的意義。它的應(yīng)用可以使施工企業(yè)以最小化的生產(chǎn)成本為基點，獲取最大化的經(jīng)濟利潤。同時，擺動折疊式安全門能夠避免安全事故的發(fā)生，提高設(shè)備自身的安全、穩(wěn)定性能。它能夠很好地提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，提高煤炭資源的利用率。從長遠來說，擺動折疊式安全門具有很好的推廣價值。隨著擺動折疊式安全門應(yīng)用范圍的不斷擴大，我國煤炭行業(yè)必將會擁有更好的發(fā)展前景，走上可持續(xù)發(fā)展道路，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益。

作者簡介：林國分（1981-），男，內(nèi)蒙古通遼人，天安煤業(yè)股份有限公司八礦運輸二隊助理工程師，研究方向：煤礦機電管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）