煤矿副立井安全门闭锁装置的研制

赵晓娥 孙 燕

（山西省大同市同煤集团马脊梁矿，山西 大同 037002）

1 工程概况

马脊梁矿兼并重组的中小型煤矿较多，在对所属煤矿进行安全检查时，大部分矿井的副立井罐笼与提升信号、安全门都没实现闭锁，给矿井的安全生产带来了巨大的隐患。为了解决这个问题，公司机电部设立专项课题，在现有罐笼安全门的基础上进行优化改进设计，研制了一种新型的安全闭锁装置。

2 安全门闭锁装置的优化改造设计

2.1 机械闭锁机构

该新型机械闭锁装置主要由两部分组成：一部分为弹簧销。该机构为一带套的销轴，在内置弹簧的作用下为常闭状态，弹簧销安装在井口护栏安全门对面的护栏上，根据弹簧销销轴的直径并在安全门上制作一个闭锁销插孔。由于处于常闭状态的弹簧销的闭锁作用，安全门打不开。另一部分为闭锁机械的控制和动力机构，安装在罐笼侧面的护栏和竖梁上。该机构采用杠杆原理，杠杆一端固定在井架上，另一端伸出至井口侧，由罐笼的提升和下降来提供动力，推动杠杆发生动作。两个机构之间采用钢丝绳连接。

当主罐笼提升至顶部与井口锁口盘平行位置时压在机械闭锁插销连杆机构上，杠杆机构的一端由于罐笼的压力而带动连接的钢丝绳上提，钢丝绳的另一端连在弹簧销上，由于钢丝绳的拉力作用而打开弹簧销回收，离开安全门闭锁孔的位置（如图1所示），从而可以打开安全门，即当罐笼提升至停止位置时，安全门可打开。反之，当主罐下至杠杆机构的下端时，杠杆机构因失去罐笼的作用力而放下，钢丝绳放松，自动解除作用在弹簧销上的拉力，安全门机械闭锁插销由自身及弹簧的作用力复位插入安全门闭锁孔内，实现安全门机械闭锁的全部过程。同理副罐也能实现机械闭锁安全门。

图1 机械闭锁装置示意图

2.2 信号闭锁机构

在机械闭锁机构的基础上，还加了信号闭锁。即在安全门的闭锁孔上端和护栏对应位置分别加装一个信号传感器，两个组成一组。当安全门关闭时两个传感器相互靠近，一个传感器发出的信号在另一个传感器上得到反馈时，绞车的信号回路畅通，才可以发出提升信号。反之，当罐笼处于停止位置，安全门打开时，两个传感器分开，一个传感器发出的信号没有在另一个传感器上得到反馈，绞车的信号回路不畅通，发不出提升信号。安全门的两个信号传感器串入绞车提升信号回路来实现提升信号与安全门的闭锁。信号闭锁装置示意图如图2所示。

图2 信号闭锁装置示意图

安全门的机械闭锁与信号闭锁配合使用，罐笼到位并发出停车信号后安全门才能打开；安全门未关闭，发不出开车信号；安全门关闭后才能发出开车信号；发出开车信号后，安全门打不开。

3 新型安全门闭锁装置的制作

（1）如图1所示，在杠杆机构上均匀分布着一排小孔，其为钢丝绳的连接位置，钢丝绳穿在不同的位置，在杠杆机构被罐笼抬起时，拉起的钢丝绳的行程是不一样的，可以根据实际需要选择合适的钢丝绳连接位置。

（2）弹簧销内弹簧的规格要符合弹簧销自动复位的要求，在没有拉力作用时弹簧销的销轴能自动复位。

（3）连接弹簧销和杠杆机构的钢丝绳的要求：① 需要够柔软。在通过导向轮时能与导向轮紧密接触，能轻易转变方向，不能有较大的刚性，产生较大的反作用力，在没有拉力作用的时候还能与导向轮紧密贴合，不脱离导向轮的导向槽。② 需要防锈。因为井口一般都比较潮湿，受各种恶劣环境的影响，如果钢丝绳没有经过防锈处理，就容易导致钢丝绳因锈蚀问题影响其机械性能，因此建议使用4mm的胶套钢丝绳。

（4）因为杠杆机构与罐笼接触的一端要经常在罐笼壁上滑动，时间久了难免会给罐笼造成划痕伤害，因此在杠杆机构的前段加装一个尼龙滚轮作为滑动轮，把滑动作用转变为滚动接触，这样就避免了因杠杆的滑动给罐笼带来划痕，有效地保护了罐笼的防锈性能。

（5）杠杆机构与井架结合处的固定端设计为铰接。经过计算，销轴的直径应使用7mm以上的销轴，这样能在承受较大的径向剪切力的作用下而不使销轴发生永久性形变。要在销轴涂上黄油，一是起到避免生锈的作用，二是又能对杠杆与销轴间的摩擦起到很好的润滑作用。

设计的机械闭锁机构利用立井罐笼在井口位置的上下移动为机械闭锁装置提供原动力，采用一组尼龙滚轮来改变传导力的方向，采用弹簧销来作为安全门的闭锁装置，利用杠杆原理制作了安全门闭锁销连杆机构，通过罐笼正常使用时的上升和下降给杠杆机构的动作提供了开启和复位的信号，为杠杆机构的机械转动原动力，通过钢丝绳的连接和传导来实现弹簧销的开启与闭合。该机构结构简单，性能可靠，且成本低廉，与信号传感器串入绞车提升信号回路闭锁一起很好地实现了井口安全门的闭锁，有效提高了立井提升的安全性。

4 实践应用效果分析

新型的安全门闭锁装置设计生产后，在马脊梁矿副立井提升机系统中进行了安装、调试与应用，当前已稳定运行两年有余。新型安全门闭锁装置的应用，消除了因误操作而造成的安全事故，装置应用期间没有发生一起因安全门打开而造成的安全事故。新型安全门闭锁装置的制作简单，投入资金较少，因此该装置的性价比较高，在提高了立井提升系统的安全性和可靠性的同时，降低了设备的生产成本，为企业创造了较好的安全经济效益。

5 结论

马脊梁矿副立井研制的新型安全门闭锁装置使用了两套独立机械控制系统，对主副罐笼的两个安全门的闭锁装置进行单独控制，配合串入绞车信号回路的开停传感器，共同实现了井口安全门与罐笼的机械闭锁，不但利用了罐笼提升下降时的原动力，还与罐笼提升时互不影响。该装置工作原理简单，制作、安装简便，实践应用效果理想，大大提升了副立井提升的安全系数。实践实用效果表明该安全门闭锁装置效果良好，提高了立井提升的安全性。该装置的制作简单，性价比高，可以在各中小型煤矿进行推广应用。