井下自動風門閉鎖監控系統的改進應用

王小軍

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦，山西 陽泉 045000）

引言

煤炭是中國重要的能源資源，中國的煤炭開采業長期停留于人工開采，生產力低，安全風險大，如瓦斯爆炸、地下透水等事故常常發生。隨著計算機通信技術在各行各業的普及和逐步推廣，煤炭生產水平自動化、礦山安全數字化，生產效率大大提高。但地下巷道縱橫交錯，互相貫通，為了使空氣流動沿著設計的方向流動，將風門設置在聯絡巷道中控制風流，風門設施如果出現問題，會有風泄漏、風流短路和有害氣體涌出，使通風系統失去控制，導致災害的發生。因此，風門在通風系統中起著重要的作用［1，2］。

多數煤礦早期使用木扇門，由于許多巷道存在高壓，巷道中通行著很多礦車，打開或關閉風門時受到風壓的影響，一個人的力量太小無法打開或關閉風門，易發生風門碰人碰車的事故。風門閥閉鎖不可靠，會給通風系統造成很大的風險［3］。一個自動化程度低的自動風門，司機需要下車打開和關閉，增加了勞動強度，降低了運輸效率。自動風門閉鎖裝置開發成功后，使用遠程監控系統，地面或中央監控可以直接監控井下風門，不僅直觀地監視和記錄井下工作現場風門的情況，也可以通過井下安裝的傳感器觀察風門的開啟和關閉的情況，發現事故苗頭，在控制室的工作人員可以直接關閉和打開風門，也為事后分析事故掌握了第一手的數據，為今后的安全生產提供了可靠的保證［4］。因此，研究設計了自動風門控制和風門閉鎖報警裝置，該裝置具有結構簡單穩定、易于操作、切換靈活等特點［5］。

1 自動風門閉鎖監控系統主要技術參數

氣缸裝置：氣缸空載狀態下，啟動壓力不應高于表1規定。

表1 氣缸空載壓力表

在氣缸活塞桿端軸向加入相應的阻力負載，相當于表2 規定的氣缸最大理論輸出力的百分值，活塞運行速度約為150mm／s時，活塞運行應平穩，各部件應無異常情況。

表2 最大理論輸出力的百分值

2 KXB24礦用本安型報警器

工作電源由分站電源提供18V（21V）直流電源，語音型最大工作電流，最大工作電流不大于50Ma。

語音聲光報警：聲強不小于90dB（報警聲）。可視距離不小于20m（黑暗處，閃爍）。

3 自動閉鎖監控系統的結構及工作原理

3.1 結構

ZQMK－A 煤礦用風門控制氣動裝置主要由風門、氣動開關、氣缸、控制器、連鎖繩和橡膠軟管等組件組成。

3.2 工作原理

約定第一道風門：A 門；第二道風門：B門。

在兩道風門（A和B）門框與門扇之間開閉手動控制閥，如圖1所示。當按動A 道風門兩側的手控閥時，A道風門氣路開路狀態打開，A道風門處氣缸動作，A道風門逆向打開；同時B道風門氣路閉路狀態打開，B道風門緊閉，此時按動B道風門兩側手控閥，B道風門均無法打開，表明A 道風門已開，B道風門不能再開啟；行人或車通過后，再次按動A道風門兩側閥鈕，A道風門氣路閉路狀態打開，A道風門處氣缸動作，A 道風門關閉；A 風門關閉后B風門才可以開啟，一個動作執行完畢。同樣，行人或車通過B門時，與上述原理相同［6］。

圖1 風門工作原理圖

3.3 KXB24礦用本安型報警器

工作原理：（風門A、B）都關閉－不報警；（風門A）開門－（報警A）語音報警“請注意隨手關門”；（風門B）開門－（報警B）語音報警“請注意隨手關門”；（風門A、B）同時被打開時－語音報警“為了您的安全，請隨手關門，謝謝”，如圖2所示。

圖2 KXB24礦用本安型報警器工作原理圖

1）ZQMK－A煤礦用風門控制氣動裝置的使用環境條件。第一，無嚴重滴水和濺水的井上井下環境；有爆炸性氣體和煤塵的礦井；有煤（巖）和瓦斯（CO2）突出性危險的礦井。第二，氣壓溫度：－20℃～35℃。第三，氣源壓力：0.3～0.8MPa。第四，使用地點：井下主巷道、各聯絡巷、材料車場等處。

2）KXB24礦用本安型報警器的使用環境條件。環境溫度：－5 ℃～40 ℃；平均相對濕度：＜95%（＋25℃）；大氣壓力：80～106kPa；無劇烈震動、沖擊和無水滴的場合；有爆炸性混合氣體，但無破壞絕緣的腐蝕性氣體的場合［7］。

4 改進后的使用效果

自動風門閉鎖監控系統在煤礦的廣泛應用，解決了在礦井風壓大的情況下難開門、車輛通過風門耗時長、人員車輛通過容易被夾、井上不能監測風門開關等問題，大大提高了煤礦通風系統的自動化水平，確保通風系統穩定可靠安全，提高煤礦的整體效率。因此，自動風門閉鎖監控系統的開發和應用，取得了良好的安全和經濟效益，具有以下優點：

1）風門的開啟或關閉速度平穩，安全可靠，有效防止風門破壞和傷人事故的發生，提高了安全效益［8］。

2）全自動控制狀態下，車輛及人員通過時，風門自動打開，無需人力開啟，方便實用。

3）每道風門均采用了反風設計，保證了礦井停風情況下可依靠人力開閉風門。

4）兩道風門之間通過連鎖繩實現了機械閉鎖，完全避免了兩道門同時都打開的情況，安全可靠。

5）采取壓縮空氣為動力，無需任何電接入，手動操作控制閥，實現風門的整體自動控制，可有效地減輕職工的勞動強度，增強安全機能，提高工作效率。

6）兩道風門相互閉鎖，同一時間內只能開啟一道，并且關門優先，能有效阻止通風系統短路運行（一道風門打開時，另一道風門在氣路不切斷的前提下手動無法開啟）。

7）該系統簡單，部件之間使用帶航空插頭的電纜連接，易安裝、維護。

8）該系統進入煤礦視頻監控網絡傳輸平臺，在控制中心統一管理和使用。可以在公司控制中心電腦實時監控圖像，實現關閉和打開風門的傳輸指令［9］。

5 結語

本次風門技術改進，投入了一定的資金和設備，實現了風門的氣動開啟和語音聲光報警，解決了井下負壓大的風門人工開啟難題，消除了手動開啟風門不當而傷人的安全隱患，同時有效地防止礦井電流短路的發生，保證了井下通風系統的可靠，提高了生產管理水平，安全效益十分明顯。

［1］嚴儉祝，蔣曙光，楊茂田，等.煤礦常閉風門組自控系統的研制［J］.礦山壓力與頂板管理，2002，19（3）：111－113.

［2］孟祥軍，付偉，王緒友.煤礦用全氣控自動控制互鎖平衡風門的研制及應用［J］.煤炭工程，2011（2）：107－108.

［3］李長軍，張金富.一種礦井風門氣動控制閉鎖裝置的設計［J］.企業科技與發展：上半月，2012（3）：12－13.

［4］沈中武，韓宏杰，劉明輝，等.ZB型自動風門在小康煤礦的應用［J］.煤礦安全，2007，37（12）：22－23.

［5］張德志.ZMK－127液壓自動風門在金鳳煤礦主要巷道中的應用［J］.神華科技，2014，12（2）：34－36.

［6］楊樹軍.簡易風門閉鎖［J］.西山科技，1992（1）：16.

［7］李旗，李國柱.自動監控閉鎖風門研制［J］.山東煤炭科技，2002（7）：81－82.

［8］李劍峰.氣動礦山井下自動風門的研制與應用［J］.鑿巖機械氣動工具，2013（2）：61－62.

［9］趙補根，李存珍.介紹一種簡易自動風門［J］.煤礦安全，1995（5）：6.