煤礦井下大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門的設(shè)計(jì)與使用

摘要：文章主要分析了煤礦井下負(fù)壓為2800Pa時(shí)，常用異向同步平衡式自動(dòng)風(fēng)門無(wú)法正常使用，針對(duì)這一問(wèn)題經(jīng)過(guò)多次下井調(diào)研，了解常用自動(dòng)風(fēng)門的使用情況，設(shè)計(jì)出了大負(fù)壓對(duì)開自動(dòng)風(fēng)門，并得到了推廣使用。這對(duì)增強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：煤礦井下；大負(fù)壓；自動(dòng)風(fēng)門；設(shè)計(jì)；使用

近幾年，隨著煤礦行業(yè)科技的發(fā)展，礦用通風(fēng)設(shè)施的完善，國(guó)家對(duì)井下通風(fēng)系統(tǒng)的安全性要求也越來(lái)越高，那么，在井下通風(fēng)系統(tǒng)中為調(diào)節(jié)風(fēng)流量且便于操作維護(hù)而設(shè)計(jì)、使用的自動(dòng)風(fēng)門的要求也越來(lái)越高。因此，提高自動(dòng)風(fēng)門的實(shí)用性，不但可以增強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，也為提高礦井生產(chǎn)自動(dòng)化程度起著相當(dāng)重要的作用。

就目前市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)，自動(dòng)風(fēng)門的名目種類繁多，但使用最多的，且行人行車都能方便通過(guò)的自動(dòng)風(fēng)門是一種鋼制結(jié)構(gòu)的壓力平衡式異向同步開啟的風(fēng)門。這種風(fēng)門通過(guò)油缸斜推門扇，達(dá)到兩門扇異向同步開啟的效果，基本上滿足了常規(guī)條件下礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的要求。

通過(guò)多次下井實(shí)地調(diào)研及對(duì)這種異向同步平衡式自動(dòng)風(fēng)門的使用情況的了解，最后發(fā)現(xiàn)，這種自動(dòng)風(fēng)門一般只能用于井下巷道負(fù)壓在1000Pa左右的礦井，當(dāng)井下巷道負(fù)壓大于2000Pa甚至達(dá)3000Pa時(shí)，這種自動(dòng)風(fēng)門將無(wú)法正常使用，不能滿足巷道調(diào)節(jié)風(fēng)量的要求。

2012年，在黃陵二礦井下負(fù)壓2800Pa的大負(fù)壓礦井，通過(guò)兩次深入礦井了解自動(dòng)風(fēng)門的使用要求和直觀感受大負(fù)壓情況。結(jié)果看到的景象，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象，井下正使用的常規(guī)異向同步開啟的自動(dòng)風(fēng)門，由于負(fù)壓大，兩門扇無(wú)法完全閉合，兩扇之間始終有將近200mm的縫隙，手放到縫隙處，都能感覺(jué)到強(qiáng)大的吸力要拽走胳膊，風(fēng)聲大的猶如風(fēng)道大功率風(fēng)機(jī)的聲音，遠(yuǎn)在300m處的巷道都能聽(tīng)見(jiàn)。地鼓造成門的下框嚴(yán)重變形突起，門扇關(guān)不上。還了解到此門安裝才幾個(gè)月時(shí)間，油泵已換了3次，油缸接頭斷裂2次，鉸鏈斷裂2次。曾反復(fù)維修過(guò)多次也沒(méi)有解決漏風(fēng)、連接強(qiáng)度弱、門體嚴(yán)重變形等問(wèn)題。通過(guò)實(shí)地了解，掌握這些情況，我們果斷調(diào)整設(shè)計(jì)思路，從根本上改變市場(chǎng)上這種常規(guī)自動(dòng)風(fēng)門的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從以下幾方面設(shè)計(jì)大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門。

一、改變驅(qū)動(dòng)方式及承壓等級(jí)

將原驅(qū)動(dòng)方式由油缸斜推門扇改為油缸頂部直推門扇，油缸支座采用可旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，這樣油缸的推力全部垂直作用于門扇上，沒(méi)有平行分力，就不會(huì)有平行方向上油缸的推力對(duì)連接件的強(qiáng)度破壞。并將液壓系統(tǒng)部分由普通的承壓3.5噸提升為承壓10噸的。

二、兩門扇由異向同步開啟方式變?yōu)閷?duì)開方式

由于負(fù)壓大，平衡式異向同步風(fēng)門雖然開啟時(shí)能相互抵消一部分力，但存在問(wèn)題是迎風(fēng)面這扇門在平衡連桿的作用下還是關(guān)不住，始終有200mm寬的縫隙漏風(fēng)，為此，將風(fēng)門設(shè)計(jì)為對(duì)開式風(fēng)門，開啟方向背向風(fēng)向，這樣，在負(fù)壓的作用下，兩扇門都牢牢處于關(guān)閉狀態(tài)。

三、增大液壓系統(tǒng)配置數(shù)量

將常規(guī)自動(dòng)風(fēng)門的1組門1套液壓系統(tǒng)改為了2套液壓系統(tǒng)，每套系統(tǒng)2個(gè)油缸，分別控制2道風(fēng)門的1個(gè)門扇，以保證有足夠的推力。

四、提升門體材料整個(gè)規(guī)格，大力增強(qiáng)門體強(qiáng)度。

（一）門框

門框采用[22#槽鋼封δ8鋼板構(gòu)成，下框采用可拆卸δ8半圓拱形鋼板結(jié)構(gòu)，并在聯(lián)接處設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)余量，以至于出現(xiàn)地鼓時(shí)，下框可自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，這樣不會(huì)拉壞其余三邊門框。當(dāng)?shù)毓淖冃螄?yán)重時(shí)，可以拆掉下框螺栓，處理好地面鼓出部分后，繼續(xù)帶上下框，門框整體不會(huì)受到破壞。

（二）門扇

門扇采用矩管70×50×3焊接成框架結(jié)構(gòu)，里外面板采用δ3鋼板兩邊折彎35mm整體封與框架上下面及周邊焊接而成，這樣以來(lái)形成了一個(gè)56mm厚的實(shí)體鋼結(jié)構(gòu)門扇，這種門扇的強(qiáng)度比起常規(guī)異向同步自動(dòng)風(fēng)門的門扇強(qiáng)度增大了好幾倍，門扇上密封條采用8mm厚橡膠板通過(guò)壓條用通螺栓聯(lián)接，便于隨時(shí)拆卸更換。

（三）鉸鏈部分

鉸鏈部分全部設(shè)計(jì)成軸承帶軸承座的軸套式結(jié)構(gòu)。雖然為了保證強(qiáng)度門體整體用材材料規(guī)格提升后門體自重加大，但通過(guò)這種軸承座式鉸鏈結(jié)構(gòu)的使用，門扇在沒(méi)有負(fù)壓作用時(shí)一個(gè)人仍能靈活開啟。

五、生產(chǎn)、安裝使用

按照以上技術(shù)方案，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行理論計(jì)算，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出了第一批大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門。首批大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門于2012年8月在黃陵二礦安裝使用，通過(guò)幾個(gè)月的使用，風(fēng)門各種性能良好，使用靈活且能保證礦方設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)風(fēng)量。解決了常規(guī)異向同步開啟的自動(dòng)風(fēng)門在這種大負(fù)壓礦井難以正常使用的難題，得到了礦方的認(rèn)可，因此，設(shè)計(jì)的這種對(duì)開式大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門安裝實(shí)驗(yàn)成功。在黃陵二礦又相繼做了第二批、第三批這樣的大負(fù)壓對(duì)開自動(dòng)風(fēng)門，同時(shí)，這種大負(fù)壓自動(dòng)風(fēng)門這兩年來(lái)已經(jīng)在黃陵、神木好幾個(gè)大負(fù)壓礦井相繼投入了使用。

這種煤礦井下大負(fù)壓對(duì)開式自動(dòng)風(fēng)門設(shè)計(jì)與應(yīng)用解決了目前大負(fù)壓礦井自動(dòng)風(fēng)門難以正常使用的技術(shù)難題。這對(duì)增強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性起到了重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《煤礦安全規(guī)程》，煤炭工業(yè)出版社，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局。

[2]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（新版）第2卷，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)，編著—3版—北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年8月。