葛玲軍

（山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦， 山西 呂梁 033102）

引言

風(fēng)門是門框的重要通風(fēng)設(shè)施之一，在不影響通車、行人的情況下通過風(fēng)門控制可對采掘工作面風(fēng)流方向、風(fēng)流大小進行控制，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：“為了防止風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，煤礦井下風(fēng)門在開啟時嚴禁同時打開兩道風(fēng)門”；目前我國煤礦井下風(fēng)門主要有人工開啟、鋼絲繩閉鎖以及風(fēng)電閉鎖三種開啟方式，人工開啟勞動作業(yè)強度大、安全系數(shù)低；鋼絲繩閉鎖風(fēng)門故障率高，在開啟第一道風(fēng)門后，第二道風(fēng)門還能同時打開；而風(fēng)電閉鎖風(fēng)門故障率高，一旦出現(xiàn)斷電時兩道風(fēng)門無法人工打開[1-3]；為了解決傳統(tǒng)風(fēng)門存在的弊端，本文以店坪煤礦為研究對象，對2042巷安裝了一套新型自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門，并對其應(yīng)用效果進行了分析。

1 店坪煤礦2042 巷概況

山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦2042 巷位于830 水平二采區(qū)左翼，工作面最高標高930 m，工作面最低標高828 m，工作面東為井田邊界，西為830 系統(tǒng)大巷，南為9-206 工作面，北與9-202 工作面相鄰。

2042 工作面設(shè)計走向長度為177 m，傾向長度為247 m，工作面沿9 號煤層底板進行回采，工作面的煤層傾角為0～8°，平均坡度為4°，煤層平均厚度為2.8 m，該面采用單一走向長壁式采煤法采煤，綜采采煤工藝，正巷、工作面采用全部垮落法管理采空區(qū)頂板，副巷采用沿空留巷管理巷道頂板。

2042 回采工作面采用W 型通風(fēng)即工作面風(fēng)流從2041 巷（運輸順槽）進入，流經(jīng)工作面延后從2042 巷（回風(fēng)順槽）進入總回風(fēng)巷；同時206 工作面風(fēng)流從2061 巷進入，回風(fēng)流從2042 巷流入回風(fēng)巷內(nèi)，構(gòu)成W 型通風(fēng)系統(tǒng)，2042 巷的配風(fēng)量為214 m3/min。

為了保證工作面回采期間正常通風(fēng)，防止風(fēng)流紊亂現(xiàn)象，決定在2042 巷距回風(fēng)繞道15 m 處安裝兩道風(fēng)門，風(fēng)門間距為5.0 m，初步設(shè)計安裝兩道氣動風(fēng)門，但是由于該風(fēng)門用風(fēng)量大，對工作面影響大，且故障率高，所以決定安裝兩道自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門。

2 自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門結(jié)構(gòu)組成及工作原理

2.1 自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門結(jié)構(gòu)組成

1）2042 巷安裝的自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門主要由風(fēng)門門體、重力錘、重力錘套件、鋼絲繩、紅外線感應(yīng)裝置、PLC 控制器、獨立供電裝置、液壓系統(tǒng)等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 2042 巷安裝的自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門結(jié)構(gòu)示意圖

2）2042 巷共計安裝兩道風(fēng)門，每道風(fēng)門由兩塊門體組成，兩道風(fēng)門安裝間距為5.0 m，每道風(fēng)門安裝一套液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)主要由液壓伸縮桿、液壓泵等部分組成；其中液壓伸縮桿安裝在風(fēng)門門體上。

3）紅外線感應(yīng)裝置安裝在兩道風(fēng)門外圍，距風(fēng)門距離為5.0 m，該裝置主要由紅外線發(fā)射器、接收器等部分組成，紅外線發(fā)射器可發(fā)射連續(xù)穩(wěn)定的紅外線。

4）PLC 控制器與兩道風(fēng)門液壓系統(tǒng)供電裝置連接，通過控制器可對兩道風(fēng)門開啟進行閉鎖作用；獨立供電裝置主要對兩道風(fēng)門紅外線感應(yīng)裝置、液壓系統(tǒng)進行獨立供電。

5）每道風(fēng)門的兩道門體之間安裝重力錘套件，在套件上方安裝定滑輪，然后采用一根鋼絲繩通過滑輪間固定重力錘，重力錘質(zhì)量為25 kg，鋼絲繩分別與兩道風(fēng)門連接。

2.2 工作原理

1）在未行人或通車狀態(tài)下紅外線感應(yīng)裝置發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定的紅外線，此時通過控制器控制作用兩道風(fēng)門處于關(guān)閉裝置，當有行人或行車時，人員或車輛阻擋了紅外線，當接收裝置連續(xù)5 s 未接收到紅外線時系統(tǒng)判斷為有物體通過，此時及時將檢測信號傳送至PLC 控制器內(nèi)。

2）PLC 控制器接收信號后及時對信號進行處理，并對液壓系統(tǒng)聯(lián)鎖開關(guān)發(fā)出“開啟”指令，此時聯(lián)鎖開關(guān)及時打開第一道風(fēng)門液壓伸縮桿電控液壓，液壓伸縮桿在液壓作用下打開第一道風(fēng)門門體。

3）由于第一道風(fēng)門門體上固定鋼絲繩，鋼絲繩另一端與重力錘連接，當?shù)匾坏里L(fēng)門打開時，鋼絲繩出現(xiàn)松弛，此時重力錘在重力作用下落入重力錘套件內(nèi)，實現(xiàn)第二道風(fēng)門閉鎖。

4）當人員或車輛進入風(fēng)門后，此時紅外線接收裝置再次接收連續(xù)穩(wěn)定的紅外光束后再次將接收信號發(fā)送至PLC 控制器內(nèi)，控制器接收信號后對信號進行處理，并通過聯(lián)鎖控制租用關(guān)閉第一道風(fēng)門液壓伸縮桿電控液閥，打開第二道風(fēng)門液壓伸縮桿電控液壓，此時第一道風(fēng)門關(guān)閉，第二道風(fēng)門打開。

5）第一道風(fēng)門在關(guān)閉時通過拉動鋼絲繩帶動重力錘棟套件內(nèi)拉出，第二道風(fēng)門閉鎖解除，當?shù)诙里L(fēng)門在打開時安裝在第二道風(fēng)門后方的鋼絲繩松弛，此時第一道風(fēng)門后方的重力錘落入重力錘套件內(nèi)，第一道風(fēng)門閉鎖。

3 自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

1）風(fēng)門成本費用低：相比傳統(tǒng)的氣動風(fēng)門，自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門成費用相對較低，裝置故障率低且便于操作維護，2042 巷內(nèi)安裝兩道感應(yīng)風(fēng)門成本費用不足0.52 萬元。

2）自動化水平高：與傳統(tǒng)人工開啟風(fēng)門相比，自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門利用紅外感應(yīng)裝置、PLC 控制裝置以自動判斷是否有人員及車輛通過風(fēng)門，并自動打開風(fēng)門，自動化水平高，全程無需人工干預(yù)，降低了人工開啟風(fēng)門勞動作業(yè)強度，同時保證了風(fēng)門開啟安全系數(shù)。

3）故障率低：與傳統(tǒng)氣動風(fēng)門相比，自動感應(yīng)風(fēng)門采用獨立供電系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)風(fēng)門在使用時因工作面停風(fēng)或風(fēng)壓不足，導(dǎo)致風(fēng)門無法打開等難題，若一旦出現(xiàn)斷電時風(fēng)門液壓系統(tǒng)失效，采用人工能夠開啟風(fēng)門，人工開啟風(fēng)門時同樣能夠?qū)崿F(xiàn)兩道風(fēng)門閉鎖。

4）實用性強：自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門可用于采掘工作面中，而且還可用于主巷道內(nèi)，受作業(yè)環(huán)境等影響小，實用性強、應(yīng)用區(qū)域廣。

3.2 缺點

但是自動感應(yīng)風(fēng)門在實際應(yīng)用中還存在一些不足，需進一步優(yōu)化改進，主要表現(xiàn)在以下幾方面：由于回風(fēng)順槽內(nèi)粉塵濃度大，液壓系統(tǒng)受回風(fēng)流中粉塵污染嚴重，需定期進行粉塵清理；風(fēng)門頻繁開啟，導(dǎo)致鋼絲繩磨損嚴重，需定期對鋼絲繩斷絲情況進行檢查，必要時必須及時更換。

4 實際應(yīng)用效果

店坪煤礦于2020 年5 月12 日對2042 巷原風(fēng)門進行優(yōu)化改造，安裝了一套自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門，主要包括門體四塊、紅外感應(yīng)裝置兩套、液壓系統(tǒng)兩套、PLC 控制裝置一套、獨立供電系統(tǒng)一套。

截止2020 年11 月17 日通過6 個月實際應(yīng)用效果來看，自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門在使用過程中未發(fā)生一起因系統(tǒng)斷電導(dǎo)致風(fēng)門無法打開等故障，通過預(yù)算采掘工作面安裝自動感應(yīng)閉鎖風(fēng)門相比傳統(tǒng)風(fēng)門全年可減少設(shè)備維修費用達40 余萬元。