煤矿矿井风门闭锁装置的研究

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引言：风门是矿井巷道中用以隔断风流的通风设施，风门闭锁装置的好坏的好坏直接关系到通风系统是否稳定可靠。本文分析了原有风门闭锁装置存在的问题和不足，研制出一种新型风门闭锁装置，克服了原有风门闭锁存在的问题，确保矿井下通风系统的稳定可靠。

煤矿井下风门对于通风安全和生产运输系统都是至关重要的环节，对于井下生产运输系统，若主要进回风巷道间的风流短路，风阻突然变化，系统瞬间压力变化很大，不仅对主要通风机会造成很大的冲击，影响主要通风机的使用寿命，而且一侧风门有时会突然关闭，造成伤人或毁门事故，破坏通风系统的稳定性、可靠性。因此风门间如何有效、可靠地实现联锁一直是困扰煤矿通风安全的一大技术难题，若采用人工启闭风门，费时费力，影响运输效率。近年来，煤矿生产、设计、科研单位对此进行了一些探索，尤其随着煤矿生产能力的提升，井下综采面的扩大，煤矿井下风门闭锁装置的研究显得更为重要。

一、原有风门闭锁装置存在的不足

（一）传统的钢丝绳闭锁装置

目前大多数煤矿的风门闭锁都采用这种装置。钢丝绳闭锁装置，都采用滑轮原理，利用一根钢丝绳和滑轮组来实现风门之间的机械联锁，在钢丝绳中间连接有张紧调节器，即在动滑轮下悬挂一配重，通过控制钢丝绳的有效长度来实现风门间的联锁。该装置存在的主要问题：

1.风门联锁不可靠。

由于钢丝绳的有效长度大于风门间的直线距离，留有一定的伸缩量，且受钢丝绳拉伸变形影响，在运输通过风门时如果工人违章操作，存在着两道风门同时被打开一半，造成风流短路的弊端。

2.维修量大。

由于中间滑轮装置在井下受巷道支护条件及断面形状的限制，固定困难。风门开关时反向风门与钢丝绳相互干扰，造成磨损和拉伸变形，钢丝绳一旦磨损折断，就必须全部进行更换，造成材料浪费，且闭锁装置维修更换频繁。

（二）弹簧机械式风门闭锁装置

1.风门的使用寿命比较短，弹簧在潮湿的环境中使用，易锈蚀，而且时间过长会造成损坏或失灵。

2.存在风流短路的危险。在风门开启的瞬间，也存在两道风门同时打开的可能，形成风流短路。

（三）电气风门闭锁装置。安全系数大，但结构复杂（需磁力开关、行程开关、电磁铁等）成本高，安装维护困难，电气故障较多，并且有时因检修、电气故障造成停电的原因，致使风门无法正常使用【1】。

二、新型风门闭锁装置的结构及工作原理

（一）结构组成

该闭锁装置由滑轮，钢丝绳、配重、配种限位板，直角限位器等组成，见图1.

（二）工作原理

两道风门的门扇中部分别用1根钢丝绳经过滑轮与配种相连，钢丝绳一端固定在风门的门扇上，另一端固定在长方体配种上。当人或车通过风门1时，风门1被打开，风门带动钢丝绳1使配重1上升，带动直角限位器转过90°，并卡住配种2，使配重2不能上升，从而实现对风门2的闭锁，此时风门2无法打开。行人或车通过风门1后，风门1在自重和配重1的作用下自动关闭，此时风门2被解锁，恢复到原来两道风门正常关闭状态。当行人或车通过风门2时，风门2以同样的方式被闭锁和解锁，从而严格控制了两道风门被同时打开，杜绝了风流短路的现象。

三、新型风门闭锁装置下的主要技术参数

（一）闭锁装置的主要参数

钢丝绳直径：Φ25.4mm―Φ34mm ，其长度和与风门固定角度根据现场要求设定；

行程滑块：长度600mm 宽度150mm 厚度100mm；

直角限位器：边长75mm，直角顶点处有转动轴；

配重限位板：单板宽度：200mm 厚度：20mm

（二）对门框倾角的要求

门框与巷道底板的倾斜角应视巷道内风门大小而确定，一般情况下，门框与巷道底板的夹角（向关闭方向）应在80-85，之间。如果巷道内风压较小时，倾角可适当加大，反之减小【2】。

四、新型风门闭锁装置优点

限位闭锁风门与钢丝绳闭锁风门、弹簧机械风门、电动闭锁风门相比具有不可比拟的优越性【2】。

1.新型风门装置应用于井下，解决了原来钢丝绳联锁风门半开半闭的问题实现了真正意义上的闭锁，确保矿井下通风系统的稳定可靠。

2.经济、社会效益

研究矿井机械式风门闭锁装置有以下经济、社会效益：通过使用新型机械式风门闭锁装置进一步提高矿山通风系统的可靠性，从而提高企业的经济效益。直接经济效益：矿井风门闭锁装置使用后主要风门无需看管人员，每班人员工资按100元计算，一处风门，每年节约费用：100×3×365=10.95万元[；通过本项目的研究，提出切实可行的技改方案，为矿井通风系统技术进步，设备更新换代提供支持，间接经济、社会效益很大[4]。

3.该风门装置结构简单，安装简便，功能齐全，比其他风门更加安全，自动弹簧锁与自动闭门器的结合使风门实现了真正意义上的闭锁。

4.该装置不需电力，属于机械传动，与电气风门相比具有稳定可靠，成本低廉，操作简单，维修简单的特点。

五、结语

新型机械式互锁风门装置的研究与应用，完全避免了两道风门同时开启造成的风流短路隐患，并且成本低，使用寿命长，保证了行人安全，提高了通风门系统的稳定性，夯实了“一通三防”的基础工作，提高了矿井的防灾能力，安装方法易操作，实用性、安全性较高，在煤矿井下易被接受，具有较高的推广应用价值。

参考文献

[1]史俊伟，崔功刚，谭晓松.一种新型风门闭锁装置的设计[J].煤矿安全，2011（05）：78-79.

[2]姚德祥.新型风门闭锁装置的推广与应用[J]煤炭工程，2007（12）：102-103.

[3]郭胜义.轮滑式风门联锁装置的改进与推广[J].煤矿安全，2006（01）：18-19.

[4]朱维祖.煤矿矿井风门闭锁装置的研究及应用[J].甘肃科技，2010（02）：72-73.

（作者单位：青海大学化工学院化工机械系）