雙柳煤礦新型風門閉鎖裝置應用及改進

郝晉輝

（汾西礦業集團雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

風門是煤礦井下用于調整和控制風流的通風設施，其作用是既能隔斷或控制風流，同時又能行人和通風。風門的材質有木制和鐵制兩種。風門的設置數量要求是不少于2道，其位置多數在進、回風巷之間。

為確保通風系統的穩定性，要求一個地點設置的兩道風門要實現閉鎖，即一道風門打開時，要采用閉鎖裝置確保另一道風門不能同時開啟，從而防止局部通風系統出現風流短路或風量發生較大變化。

風門閉鎖裝置有機械和氣動兩種，但兩種裝置在維護方面的工作量較大，導致使用效果較差，影響礦井通風系統的安全和穩定。因此要對現有的風門閉鎖裝置進行改進，提高可靠性，并降低維護工作量。

煤礦井下風門閉鎖裝置是安裝在風門上的，主要作用是控制兩道風門，防止同時打開。要了解風門閉鎖裝置首先要了解井下風門的類型。

1 風門

風門主要由風門結構、門體材料、開啟驅動裝置和閉鎖裝置組成。風門結構設計主要考慮風門開啟是否符合作業人員的活動習慣以及風門是否能自動關閉。目前常見的風門結構主要有普通風門、壓力平衡風門和自動風門3種。

1.1 普通風門

常見的普通風門為門框固定支撐，以門軸為旋轉軸的單扇或雙扇風門。風門一般傾斜80～85°安裝，依靠門體自身重力來實現自動關閉。由于其結構簡單、成本低廉而被廣泛使用。缺點為需設反向風門。

1.2 壓力平衡風門

由于兩扇風門的門扇迎風面積相等，作用在兩扇風門上的礦井負壓大小相等，使礦井負壓通過四連桿機構相互抵消，達到壓力平衡。風門依靠額外增加配重來實現自動關閉。其優點為開啟力小(開啟力與巷道內風壓的大小和方向無關)，且雙向隔風，無需再設反向風門。

1.3 自動風門

自動風門種類很多，常用的自動風門有以下幾種：

（1）碰撞式風門

由木板、推門杠桿、門耳、緩沖彈簧、推門弓和鉸鏈等組成。風門是靠礦車碰撞風門上的門弓和推門杠桿而自動打開的，借風門自重而關閉。

（2）氣動或水動式風門

這種風門的動力來源是壓縮空氣或高壓水，它是由電氣觸點控制電磁閥，電磁閥控制氣缸或水缸的閥門，使氣缸或水缸的活塞做往復運動，再通過聯動機構控制風門開閉。

（3）電動風門

電動風門以電動機做動力，電機經過減速帶動聯動機構，使風門開閉。電機的啟動和停止可采用車輛觸及開關或光電控制自動控制。

2 風門閉鎖裝置

目前，礦山井下風門閉鎖裝置多數是由機械和氣動裝置來實現，通過杠桿等方式使兩道風門在開啟方式上實現連鎖動作，達到兩道風門的互鎖，由于其結構簡單而廣泛應用。

在使用效果上，由于井下使用環境復雜和機械構造受安裝使用維護等因素影響大，機械閉鎖裝置普遍采用鋼絲繩進行閉鎖，存在鋼絲繩老化及斷裂、鋼絲繩拉伸變長問題，極易導致閉鎖失效，可靠性差；氣動閉鎖裝置主要適用于鐵制風門，但進行閉鎖的壓風輸送管路和接頭過多導致保護困難，容易出現斷開、漏氣、堵塞等問題。兩種閉鎖裝置鎖均存在損壞率比較高這一問題，給井下風流管理和通風安全都造成影響，易發生通風安全事故。

雙柳礦現井下實際主要使用雙扇的木制風門，為了滿足單軌吊的正常運行，風門的間距在30～40m之間，造成了兩道風門間距較大，而現有的機械和氣動閉鎖裝置不適用于木制風門，因此該礦根據礦井實際情況設計了電路、氣路聯合的新型風門閉鎖裝置。

2.1 新型風門閉鎖裝置工作原理

新型風門閉鎖裝置適用于所有單向開啟的風門，安裝于風門頂框橫梁中間位置，在閉鎖效果、使用過程中的正常率以及安裝維護上都明顯優于現有閉鎖裝置，能有效防止因風門無序開啟所造成的通風安全問題。

設兩道風門為A 和B，當風門A、B都處于閉合狀態時，控制電路通過檢測元件確定風門狀態，不發出動作信號，此時裝置處于待機狀態。當兩道風門其中一道（設為A）打開后，由于風門狀態改變，檢測電路發出信號給控制電路，控制電路通過設計要求，向B風門發出閉鎖信號，通過氣動執行機構，將風門B與門框鎖定在一起，此時B風門狀態指示燈由綠轉為紅并伴有語音提示。只有在被開風門A重新閉合后，符合電路設計的解鎖要求后，B風門方可解除鎖定，此時指示燈由紅恢復為綠，風門B可以人工打開，閉鎖裝置回到待機狀態，完成一個閉鎖解鎖的過程。在風門開啟和閉鎖的同時設計有聲光語音提示，方便直觀了解風門當下所處的狀態，減少人為對風門造成的損壞。為防止特殊情況需要打開被鎖風門，此裝置設計有手動解鎖按鈕，點動解鎖按鈕后，閉鎖風門解鎖，此時設計有15s開啟時間，15s內風門未打開將自動恢復閉鎖狀態。處于閉鎖狀態的風門通過手動解鎖打開再次關閉后，自動恢復閉鎖狀態。

圖1 新型風門閉鎖裝置外觀

該裝置克服了現有風門閉鎖裝置所存在的故障率高、維護成本高的問題和不足，使用低電壓小電流驅動防爆電磁閥控制壓風送入時間推動閉鎖機構動作，達到閉鎖狀態，在閉鎖效果、使用過程中的使用正常率以及安裝維護上都明顯優于現有閉鎖裝置，能有效防止因風門無序開啟所造成的通風安全問題。由于其結構簡單、設計模塊化，日常安裝維護和更換都比較方便。

圖2 新型風門閉鎖裝置控制邏輯圖

2.2 使用效果

雙柳煤礦新型風門閉鎖裝置安裝在人員和車輛通過頻率較高的綜掘工作面聯巷。此處由于兩道風門距離較遠，如果無風門閉鎖裝置，無序開啟風門現象比較多，對于局部通風管理產生較大影響，由于風壓較大，還容易造成夾人事故。安裝新型風門閉鎖裝置后，徹底地解決了上述問題，效果明顯，一方面防止了由風門引起的通風事故的發生，確保了礦井和人員的安全，另一方面，也促進了職工良好工作紀律的養成。

2.3 使用和維護成本

由于新型風門閉鎖裝置控制和動作機構為獨立運行，使用過程中動作機構或者執行機構出現故障不會影響閉鎖機構的整體結構，只需單獨更換或維修故障區即可恢復正常。整個閉鎖機構由單元模塊構成，結構簡單，易于維護和故障排除，相比于現有的閉鎖裝置在維護和使用成本上大大降低，解決了現有閉鎖裝置故障率高、運行不正常、人員和資金投入大等問題。

新型閉鎖機構可根據需要將風門狀態上傳中心控制站，實時顯示風門狀態。

3 結語

新型風門閉鎖裝置，實現了機構簡單、維護便捷的目的，并能夠保證裝置的可靠性，成本在8000元左右，能夠實現雙扇風門的閉鎖功能。雙柳煤礦在井下進回風聯巷進行了試用，驗證了該裝置的可靠性。