双柳煤矿新型风门闭锁装置应用及改进

郝晋辉

（汾西矿业集团双柳煤矿，山西 柳林 033300）

风门是煤矿井下用于调整和控制风流的通风设施，其作用是既能隔断或控制风流，同时又能行人和通风。风门的材质有木制和铁制两种。风门的设置数量要求是不少于2道，其位置多数在进、回风巷之间。

为确保通风系统的稳定性，要求一个地点设置的两道风门要实现闭锁，即一道风门打开时，要采用闭锁装置确保另一道风门不能同时开启，从而防止局部通风系统出现风流短路或风量发生较大变化。

风门闭锁装置有机械和气动两种，但两种装置在维护方面的工作量较大，导致使用效果较差，影响矿井通风系统的安全和稳定。因此要对现有的风门闭锁装置进行改进，提高可靠性，并降低维护工作量。

煤矿井下风门闭锁装置是安装在风门上的，主要作用是控制两道风门，防止同时打开。要了解风门闭锁装置首先要了解井下风门的类型。

1 风门

风门主要由风门结构、门体材料、开启驱动装置和闭锁装置组成。风门结构设计主要考虑风门开启是否符合作业人员的活动习惯以及风门是否能自动关闭。目前常见的风门结构主要有普通风门、压力平衡风门和自动风门3种。

1.1 普通风门

常见的普通风门为门框固定支撑，以门轴为旋转轴的单扇或双扇风门。风门一般倾斜80～85°安装，依靠门体自身重力来实现自动关闭。由于其结构简单、成本低廉而被广泛使用。缺点为需设反向风门。

1.2 压力平衡风门

由于两扇风门的门扇迎风面积相等，作用在两扇风门上的矿井负压大小相等，使矿井负压通过四连杆机构相互抵消，达到压力平衡。风门依靠额外增加配重来实现自动关闭。其优点为开启力小(开启力与巷道内风压的大小和方向无关)，且双向隔风，无需再设反向风门。

1.3 自动风门

自动风门种类很多，常用的自动风门有以下几种：

（1）碰撞式风门

由木板、推门杠杆、门耳、缓冲弹簧、推门弓和铰链等组成。风门是靠矿车碰撞风门上的门弓和推门杠杆而自动打开的，借风门自重而关闭。

（2）气动或水动式风门

这种风门的动力来源是压缩空气或高压水，它是由电气触点控制电磁阀，电磁阀控制气缸或水缸的阀门，使气缸或水缸的活塞做往复运动，再通过联动机构控制风门开闭。

（3）电动风门

电动风门以电动机做动力，电机经过减速带动联动机构，使风门开闭。电机的启动和停止可采用车辆触及开关或光电控制自动控制。

2 风门闭锁装置

目前，矿山井下风门闭锁装置多数是由机械和气动装置来实现，通过杠杆等方式使两道风门在开启方式上实现连锁动作，达到两道风门的互锁，由于其结构简单而广泛应用。

在使用效果上，由于井下使用环境复杂和机械构造受安装使用维护等因素影响大，机械闭锁装置普遍采用钢丝绳进行闭锁，存在钢丝绳老化及断裂、钢丝绳拉伸变长问题，极易导致闭锁失效，可靠性差；气动闭锁装置主要适用于铁制风门，但进行闭锁的压风输送管路和接头过多导致保护困难，容易出现断开、漏气、堵塞等问题。两种闭锁装置锁均存在损坏率比较高这一问题，给井下风流管理和通风安全都造成影响，易发生通风安全事故。

双柳矿现井下实际主要使用双扇的木制风门，为了满足单轨吊的正常运行，风门的间距在30～40m之间，造成了两道风门间距较大，而现有的机械和气动闭锁装置不适用于木制风门，因此该矿根据矿井实际情况设计了电路、气路联合的新型风门闭锁装置。

2.1 新型风门闭锁装置工作原理

新型风门闭锁装置适用于所有单向开启的风门，安装于风门顶框横梁中间位置，在闭锁效果、使用过程中的正常率以及安装维护上都明显优于现有闭锁装置，能有效防止因风门无序开启所造成的通风安全问题。

设两道风门为A 和B，当风门A、B都处于闭合状态时，控制电路通过检测元件确定风门状态，不发出动作信号，此时装置处于待机状态。当两道风门其中一道（设为A）打开后，由于风门状态改变，检测电路发出信号给控制电路，控制电路通过设计要求，向B风门发出闭锁信号，通过气动执行机构，将风门B与门框锁定在一起，此时B风门状态指示灯由绿转为红并伴有语音提示。只有在被开风门A重新闭合后，符合电路设计的解锁要求后，B风门方可解除锁定，此时指示灯由红恢复为绿，风门B可以人工打开，闭锁装置回到待机状态，完成一个闭锁解锁的过程。在风门开启和闭锁的同时设计有声光语音提示，方便直观了解风门当下所处的状态，减少人为对风门造成的损坏。为防止特殊情况需要打开被锁风门，此装置设计有手动解锁按钮，点动解锁按钮后，闭锁风门解锁，此时设计有15s开启时间，15s内风门未打开将自动恢复闭锁状态。处于闭锁状态的风门通过手动解锁打开再次关闭后，自动恢复闭锁状态。

图1 新型风门闭锁装置外观

该装置克服了现有风门闭锁装置所存在的故障率高、维护成本高的问题和不足，使用低电压小电流驱动防爆电磁阀控制压风送入时间推动闭锁机构动作，达到闭锁状态，在闭锁效果、使用过程中的使用正常率以及安装维护上都明显优于现有闭锁装置，能有效防止因风门无序开启所造成的通风安全问题。由于其结构简单、设计模块化，日常安装维护和更换都比较方便。

图2 新型风门闭锁装置控制逻辑图

2.2 使用效果

双柳煤矿新型风门闭锁装置安装在人员和车辆通过频率较高的综掘工作面联巷。此处由于两道风门距离较远，如果无风门闭锁装置，无序开启风门现象比较多，对于局部通风管理产生较大影响，由于风压较大，还容易造成夹人事故。安装新型风门闭锁装置后，彻底地解决了上述问题，效果明显，一方面防止了由风门引起的通风事故的发生，确保了矿井和人员的安全，另一方面，也促进了职工良好工作纪律的养成。

2.3 使用和维护成本

由于新型风门闭锁装置控制和动作机构为独立运行，使用过程中动作机构或者执行机构出现故障不会影响闭锁机构的整体结构，只需单独更换或维修故障区即可恢复正常。整个闭锁机构由单元模块构成，结构简单，易于维护和故障排除，相比于现有的闭锁装置在维护和使用成本上大大降低，解决了现有闭锁装置故障率高、运行不正常、人员和资金投入大等问题。

新型闭锁机构可根据需要将风门状态上传中心控制站，实时显示风门状态。

3 结语

新型风门闭锁装置，实现了机构简单、维护便捷的目的，并能够保证装置的可靠性，成本在8000元左右，能够实现双扇风门的闭锁功能。双柳煤矿在井下进回风联巷进行了试用，验证了该装置的可靠性。