杠桿式開啟風門裝置

(河南能源義煤公司洛陽義安礦業有限公司 河南 新安 471800)

一、義安礦業通風系統簡介

義安礦業主井、副井及回風井均為立井，設置在工業區，通風方法為抽出式通風，通風方式屬中央并列式，主、副井進風，中央風井回風。全礦井現有2個進風井(副井、主井)，1個回風井。進風井風量分別為：主井:4360m3/min；副井：8595m3/min；回風井風量為：13045m3/min。

(一)難以正常開啟風門

由于義安礦業東西翼軌道大巷均沒有擋風墻和風門，因此部分巷道風壓大，開啟風門困難，且義安礦業井下無自動化開啟式風門。風門全靠人力開啟，部分巷道的風門需要3人以上共同努力才能打開，給行人和礦車運送物料造成了很大的困難。甚至還會造成人員被擠壓受傷。

圖1.1 風門門扇對風門門墻的結構示意圖

(二)義安礦業井下風門構造圖

圖1.2 風門構造圖

二、風門受力分析

(一)當風門關閉時，作用在風門上的力有三種，風門兩側壓差產生的阻力F1，動壓產生的阻力F2，f是門軸的摩擦力，因此風門的受力情況為 FA=F1+F2+f

(二)當風門開啟時，作用在風門上的力有兩種，風流產生的全壓作用在風門上的力F2，門軸的摩擦阻力f。因此風門受力情況為FB=F2+f

風門壓力 F1=PS

ΔS=hlcosθ

因此當人員正常開啟風門時，自身對風門的拉力要大于FA，才能克服兩側壓差產生的阻力F1，進而轉變為克服FB，完全開啟風門。

FA>FB

因此，只要克服最初階段的阻力，將風門進行泄壓，則開啟風門時將會更加省力。

三、杠桿式開啟風門裝置的設計

根據2的分析可知，只需將風門兩側的壓力差進行泄壓，則可以花費更少的力氣便將風門打開。本人根據羊角錘拔釘子想到可以根據杠桿平衡條件撬動風門，使風門兩側快速泄壓，達到靜壓平衡。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即：動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數式表示為F1·L1=F2·L2。

式中:F1表示動力，

L1表示動力臂，

F2表示阻力，

L2表示阻力臂。

由此，我們可以得出，當L1?L2時，則F1?F2。更加省力。

圖3.1 杠桿式風門結構示意圖

上圖中，鐵質卡板卡在風門上，并用鉚釘使其固定，中部的限位器焊接于卡板之上，作用是防止手動杠桿向上抬起超過轉軸的水平位置時，猛然翹起打傷人員。因此，開啟風門時，只需將手動杠桿向上抬起，利用杠桿原理將門打開。

四、本設計在井下的應用

安裝杠桿式風門開啟裝置后，開啟的同時進行卸壓，壓力平衡后，風門正常開啟，大大降低了人工開啟風門的體能消耗，防止了傷人事故。

五、設計實施后所取得的效果

①利用杠桿平衡原理可省力并快速開啟風門；

②在發生煤與瓦斯突出、瓦斯(煤塵)爆炸事故時風門可及時打開工人可快速撤離。

③可節省材料、人力、保護風門門扇。

六、結語

本設計可以極大地改善義安礦業井下部分風門開啟困難的狀況，不再使用泄壓窗，可有效降低漏風率，為本礦礦井安全生產提供了有力保障。