撞桿式無壓風門的現場應用研究

赫海全，尹 彬，皮子坤

(1.窯街煤電 金河煤業公司通風滅火部，甘肅 蘭州 730080;2.遼寧工程技術大學 安全科學與工程學院，遼寧 阜新 123000)

風門是煤礦井下生產的主要通風設施之一。風門除了擔負井下風量調節、行車過人的作用之外，不同的風門位置還將對涉及區域的瓦斯防治、自燃發火、綜合防塵等產生較大影響［1－2］。窯街煤電集團公司金河煤礦一號井投產于1968年，經過多次改造后現設計生產能力達到120萬t/年。一號井六采區主采煤層煤二層瓦斯含量高，且具有煤與二氧化碳(含甲烷等復雜氣體)突出危險性，為了有效治理瓦斯，保證礦井安全生產，并使金河煤礦快速發展，達到在新采區布置2個綜放工作面的能力。一號井于2003年和2006年分別對1－3和1－4通風系統進行了技術改造，現采用兩翼對角抽風式高負壓通風方式。本文將重點論述撞桿式無壓風門在金河煤礦的現場應用。

1 傳統單開風門在現場的應用

傳統風門(見圖1)多用15 mm厚的雙層錯縫木板或30 mm厚的單層木板制作，可制成單刷或雙扇結構，需用人力開啟。這類風門的特點是，門扇與門窗呈斜面沿口接觸，接觸處有可縮性膠皮墊，比較嚴實，堅固，一般可用1 ～2 年［3－4］。

圖1 傳統風門原理示意圖

1)由于礦井通風系統的改造，在更換大功率主扇增加礦井風量的同時，也增加了礦井通風負壓。2007年測定礦井最大通風阻力4 389 Pa，礦井風門兩側壓差600～1 200 Pa，特別是七采區1530運輸大巷風門，由于七采區尚未準備出首采面，風門兩側壓差高達1 800 Pa。為了既滿足物料運輸的需要，又方便開關風門，該礦均采用上下扇，以減小開關阻力。

按照經常開關的下扇風門計算:

風門受力面積:

風門所受壓力:

以風門合頁為轉動軸，風門所受風壓力F1作用在風門中心，開啟風門人力F2作用在風門邊沿，按照力矩平衡:

相當于在摩擦系數為0.1，較為光滑的地面推動2 t重物，開啟非常困難。

2.2 2組治療前后膝關節屈曲AROM比較 術后4及12周后，2組患者AROM均較前一個時間點呈明顯增加趨勢(均P<0.05)；術后4周2組組間比較差異無統計學意義，術后12周觀察組患者AROM明顯高于同時間點對照組(P<0.05)。見表3。

為了解決這一難題，該礦又在風門上安置了泄壓小風窗，將風門開啟負壓降至600 Pa左右，但開啟風門仍需756 N的作用力，相當于在摩擦系數為0.1，較為光滑的地面推動0.75 t重物。身體較為虛弱者仍無法安全開啟風門，沒有徹底解決這一問題。

2)由于礦井通風負壓大，在風門開關過程中風門扇與風門框劇烈碰撞，相互作用力極大，容易造成風門扇變形和風門墻體裂縫、脫落。為此，該礦將原來加工風門所用的3 mm鐵皮變更為8 mm鐵板，并在風門扇上加焊角鐵，增加風門強度。但風門重量增加了2倍，又造成了風門運輸、安裝和維修的不便。

3)傳統風門閉鎖裝置利用鋼絲繩的固定長度直拉兩道風門實現閉鎖，當一道風門完全打開時，另一道風門才能完全拉緊，徹底閉鎖。若其中一道風門部分開啟時，另一道風門仍然可以開啟成半開狀態，無法實現真正意義上的閉鎖。

4)傳統風門長期開關，受風壓作用力的影響，與門框碰撞發生變形后，關閉不嚴，漏風較為嚴重。

2 無壓風門在現場的應用

1)ZWM型撞桿式無壓風門的工作原理。

ZWM型撞桿式無壓風門(見圖2)是利用風壓平衡原理，兩扇風門逆向同步開啟，兩合風門安裝有平衡機構，巧妙的把作用在風門上的負壓通過平衡機構轉化為一種內力，實現聯動，當其中一合風門運動方向與礦井通風壓力相同時，另一合風門則逆風向運動，兩合風門所受的動力和阻力相等，方向相反，實現了風壓平衡，僅需較小的外力就可開關風門。同時增加了滑道和撞桿，利用礦車或機車的側邊擠壓風門撞桿，使撞桿在滑道中運行，將門打開。行人或車輛通過后，通過風門配重可實現風門自動關閉，在風門關閉過程由于兩合風門風壓平衡，膨脹輕微，作用力小，風門不易變形。

圖2 撞桿式無壓風門原理示意圖

2)撞桿式無壓風門的優點。

a)利用風壓平衡原理，兩合風門實現聯動，僅需較小的外力，約200 N左右，即可打開風門，解決了人力開啟風門困難的問題。

c)兩合風門接觸嚴密，不變型，雙向密封，漏風量小。

d)兩合風門實現聯動，雙向隔風，無須再設反向風門。

e)閉鎖器采用彈簧復位、圓盤凸輪制動原理，當一道風門輕微開啟后，另一道風門就能實現完全閉鎖，避免了兩道風門的同時開啟。該裝置鋼絲繩始終處于張緊狀態，避免了單純采用鋼絲繩直拉時突然繃緊傷人的隱患。

3)應用撞桿式無壓風門取得的效益。

a)大幅度降低了高負壓通風礦井風門開啟時所需的外力，解決了單個職工無法安全開啟風門的問題。

b)避免了風門關閉過程中在高負壓作用下的劇烈碰撞，有效降低了風門和墻體在外力作用下的破損，大大減少了維修工作量。

c)風門始終處于完好狀態，關閉嚴密，雙向密封。與傳統單開風門相比漏風量減少了50%。

d)利用車輛側邊碰撞風門撞桿開啟風門，減少了電機車通過風門時需停車開啟風門的環節，并且不需要專職跟車工，只需機車司機一人就可完成該項工作。既減少了工作環節，提高了單班風門過車數量，又節約了人力資源。

e)閉鎖器靈敏可靠，切實做到了完全閉鎖。避免了人為因素開啟和故意松動鋼絲繩破壞現象。

f)在電機車行駛過程即便出現剎車失靈和人為操作失誤等意外情況，也可避免機車碰毀風門。

4)現場注意事項。

a)風門周圍應保持環境清潔、平整，防止風門前后淤泥積水，杜絕機械傳動部位銹蝕。

b)閉鎖器安裝處應保證墻壁平整，在吊桶行程范圍內無障礙物，發現問題應及時處理。

c)嚴禁機車或行人故意直接撞擊風門，無事不要在風門附近逗留。

d)定期對風門墻體進行安全檢查，進行防銹、密封處理。

e)車輛應輕輕撞擊風門撞桿，建議擠撞速度小于 0.5 m/s，最好小于 0.1 m/s。

3 結論

在高負壓礦井中，傳統的單開式風門不但開啟困難而且極易漏風。利用風壓平衡原理設計的撞桿式無壓風門具有較好的現場應用效果，當車輛和行人通過時，風門可以輕松打開，通過后風門自動關閉。既可以在安全生產、減少漏風、維護通風系統穩定等方面取得明顯的效果，為通車、行人提供諸多方便，也可以使礦井面貌發生大的轉變，推進礦井質量標準化和“兩型三化”礦井創建工作［5］，為現代化管理奠定基礎。

［1］徐永圻.煤礦開采學［M］.徐州:中國礦業大學出版社，2009:121－123.

［2］馬立偉，張 沛，黃雅君.合理構筑風門 確保通風安全［J］.中州煤炭，2006，141(3):86－87.

［3］黃元平.礦井通風［M］.徐州:中國礦業大學出版社，1986:46－47.

［4］馬維緒.中小型現代化煤礦使用生產技術手冊［M］.北京:煤炭工業出版社，2007:203－205.

［5］溫克珩.創建“兩型三化”礦井的工作實踐與思考［J］.煤礦安全，2011，42(8):184－186.