風門聯鎖裝置在礦井生產中的改進與應用

吳亞雷 周長軍

（山西壽陽段王集團友眾煤業，山西 壽陽 045400）

山西壽陽段王集團友眾煤業公司井下輔助運輸全部為單軌吊機車運輸。根據《煤礦安全規程》第一百四十四條：進、回風井之間和主要進、回風巷之間的每條聯絡巷中，必須砌筑永久性風墻；需要使用的聯絡巷，必須安設2道聯鎖的正向風門和2道反向風門。結合單軌吊機車運輸的特點，井下兩道風門之間間距均不小于40m。風門間距長給兩道風門聯鎖控制帶來了很大的困難。

1 礦井風門聯鎖的現狀

山西壽陽段王集團友眾煤業公司主要采用無壓風門和普通風門。普通風門主要應用于進、回風巷之間單軌吊機車通過的聯絡巷中，聯鎖方式為：鋼絲繩拉緊式機械聯鎖。聯鎖繩具備一定長度的空繩余量，兩端同兩道風門關閉方向牢固連接，當完全打開一道風門時,聯鎖繩繃緊,另外的一道風門在聯絡鋼絲繩的拉緊下處于無法開啟狀態,從而體現兩道風門聯鎖的功能。

在實際使用過程中，考慮到單軌吊系統中風門間距離長、巷道彎曲、幫壁摩擦阻力大等現狀，對鋼絲繩拉緊式機械閉鎖進行改進，在風門間根據巷道彎曲度設計安裝了聯鎖繩繩道。減少了幫壁對聯鎖繩的摩擦阻力，使風門聯鎖效果進一步提高。

2 鋼絲繩拉緊式機械聯鎖的弊端

2.1 彈性變化大，無法可靠聯鎖

因為通過單軌吊機車的風門間距過大，聯鎖繩長度約為45m。聯鎖繩本身具有彈性，在該長度下，無法使兩道風門進行可靠的聯鎖。另外，結合井下人員流動性較大，倘若通過風門人員不按照要求開啟風門，很容易造成兩道風門同時打開，導致風流短路事故發生，給礦井通風安全埋下了很大的隱患。

2.2 聯鎖繩維修的工作量大、材料費用高

受管壁同聯鎖繩摩擦、聯鎖繩同巷道幫壁摩擦、聯鎖繩同風門摩擦等的影響，長期使用下會導致聯鎖繩折斷、磨斷等現象的發生，一旦發生，就必須更換整條聯鎖繩，增加了使用材料成本，給維修帶來很大的工作量。

3 風門聯鎖裝置的技術設計研究

3.1 風門聯鎖裝置的設計方案

考慮到通過單軌吊機車的風門距離長，機械聯鎖難度大的特點，為實現可靠的風門聯鎖，提出了兩種方案：第一種方案是采用電控式風門聯鎖裝置，第二種方案是采用氣動式風門聯鎖裝置。

3.2 電控式風門聯鎖裝置方案的可行性研究

借助于風門閉鎖語音信號的24V電源，采用互控方式在兩道風門上分別安裝電磁鎖，當兩道風門同時關閉時，電磁鎖均處于解鎖狀態，當打開其中一扇風門時，另一扇風門電磁鎖通電置鎖，待風門關閉后，電磁鎖失電解鎖。經過分析研究，這種方案存在以下弊端：（1）電磁鎖成本費用高；（2）通電置鎖的電磁鎖市場供應較少，調研難度較大；（3）電磁鎖需外接電源，對電氣設備防爆性能要求較為嚴格。（4）依據電氣設備使用環境的要求，電控室風門聯鎖裝置存在有一定的局限性。

3.3 氣動式風門聯鎖裝置方案的可行性研究

使用井下壓風管路中的壓縮空氣為介質，購置氣缸、氣線、滾輪式氣控閥等配件，采用互控方式將氣缸、滾輪式氣控閥分別安裝在門扇和門框上。當兩道風門同時關閉時，兩個氣缸均處于解鎖狀態。當打開其中一扇風門時，另一扇風門氣缸置鎖桿動作，風門處于置鎖狀態。待風門關閉后，氣缸置鎖桿動作，風門處于解鎖狀態。經過現場分析研究，這種方案具備可行性。

4 氣動式風門聯鎖裝置的應用情況

4.1 氣動式風門聯鎖裝置的工作原理

該裝置由兩個氣缸、兩個滾輪式氣動閥組成。

（1）當A、B風門均處于關閉狀態時，滾輪式氣動閥不動作，控制風門的兩個氣缸均處于解鎖狀態（如圖1）。

（2）當打開A風門時，控制B風門氣缸的滾輪式氣動閥動作，在氣缸的作用下，使B風門處于置鎖狀態（如圖2），關閉A風門時，控制B風門氣缸的滾輪式氣動閥復位，使B風門處于解鎖狀態。

（3）當打開B風門時，控制A風門氣缸的滾輪式氣動閥動作，在氣缸的作用下，使A風門處于置鎖狀態（如圖3），關閉B風門時，控制A風門氣缸的滾輪式氣動閥復位，使A風門處于解鎖狀態。為防止兩道風門瞬間同時打開，調整風門上兩個滾輪式氣動閥位置，使其靈敏度出現偏差，另外在桿上安裝復位彈簧，保證風門關閉性能。

圖1 氣動式風門聯鎖裝置應用示意圖（A、B風門均閉合狀態）

圖2 氣動式風門聯鎖裝置應用示意圖（A風門打開，B風門置鎖狀態）

圖3 氣動式風門聯鎖裝置應用示意圖（B風門打開，A風門置鎖狀態）

4.2 氣動式風門聯鎖裝置優點分析

（1）適用性

氣動式風門聯鎖裝置采用壓縮空氣為介質，風門本身關閉時的壓力為動力源控制滾輪式氣控閥，在滾輪式氣控閥行程彈簧受外力伸縮來控制氣缸置鎖桿的動作，從而使風門處于置鎖或解鎖狀態。故該裝置對現場環境無特殊要求，在長距離風門中具有廣泛應用、推廣的意義。

（2）安全性

氣動式風門聯鎖裝置不需要外接電源，不存在電氣設備失爆、不完好現象，該裝置屬于強制性風門閉鎖，杜絕了由于兩道風門同時打開造成的風流短路現象的發生,保證了礦井通風系統安全可靠。

（3）經濟性

經過長期使用證明,該裝置閉鎖容易安裝，維修工作量小，使用壽命長，具有較高的經濟性。

5 結束語

山西段王集團友眾煤業公司風門聯鎖裝置的改進以及氣動式風門聯鎖裝置的成功研究應用，解決了長期以來因風門間距長而造成聯鎖困難的問題，保證了單軌吊運輸系統中礦井通風系統的安全可靠，并對未來礦井氣動式控制系統的研究與應用具有十分重要的意義。