煤矿立风井防爆门液压控制系统设计

郭江涛

摘 要：针对煤矿立风井MFBL型防爆门在自然通风时会出现无法自动打开，反风时需人工操作压板装置等问题，本文提出改造一套防爆门液压控制系统，实现远程一键按钮操控打开/压紧防爆门。在保证MFBL型防爆门的工作原理和功能不变的条件下，实现两套系统独立运行、互为备用。运行时相互配合，解决了不易打开防爆门、压紧防爆门操作烦琐等问题。在发生紧急情况时，能第一时间实现自然通风，为职工生命安全增加一道防护墙。

关键词：防爆门;液压站;液压缸;自动控制

中图分类号：TD726文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0052-03

Abstract： In view of the problems that MFBL explosion-proof door of coal mine vertical air shaft can not be opened automatically in natural ventilation， and the pressure plate device needs to be manually operated in case of reverse air， this paper proposed to reform a set of explosion-proof door hydraulic control system to realize remote one key button control to open / compress the explosion-proof door. Under the condition that the working principle and function of mfbl explosion-proof door remain unchanged， the two sets of systems can operate independently and be standby for each other. It can solve the problems such as difficult to open the explosion-proof door， press the explosion-proof door tightly， and so on. In case of emergency， the system can realize natural ventilation at the first time and add a protective wall for the life safety of employees.

Keywords： explosion proof door;hydraulic station;hydraulic cylinder;automatic control

目前，國内煤矿立风井防爆门的主流产品为MFBL型防爆门，由防爆盖、反风装置、重锤装置等部件组成。矿井主通风机停运时，依靠重锤装置自动打开防爆门，实现自然通风;反风时，手动操作反风装置（压板）压紧防爆门，及时开机反风。但是，该产品也存在诸多问题：第一，矿井主通风机长期稳定运行，防爆门长期未打开，防爆门密封槽内积有煤尘、杂物、油渍等混合物，在紧急情况下，会出现因阻力大而无法自动打开防爆门的现象，影响矿井安全通风;第二，在人工打开防爆门时，需要组织人力、增加配重、增加处理时间，影响矿井应急处置，且会危及井下职工生命安全;第三，自然通风和反风时增加人力、物力投入[1]。

针对以上问题，本文提出在原有MFBL型防爆门基础上设计安装一套液压控制系统，以实现第一时间自动打开/压紧防爆门，无须投入大量人力和物力，确保矿井安全通风和应急处置。

1 防爆门液压控制系统设计原则

设计安装一套防爆门液压控制系统，自然通风时自动打开防爆门，反风时自动压紧防爆门。防爆门原设计人工打开/压紧操作功能不变。两套系统互为备用、独立运行。

2 设计方案

防爆门液压控制系统选用1台ZYJ-250/16.5D型液压站、4根HSG-63/35E-1000型液压缸用于打开防爆门，4根HSG-63/32E-200型液压缸用于压紧防爆门，并配备液压管、电磁阀、调速阀、阀板、电控箱、视频监控系统等设备，实现防爆门的远程监测监控，提高矿井的应急处置能力和安全通风。

2.1 防爆门装置改造

在4组重锤装置支架外侧、重锤内侧安装4根HSG-63/35E-1000型液压缸，如图1、2所示。自然通风时打开防爆门，同时将重锤装置的单股钢丝绳轮改造为双股绳轮，并加装一个液压缸张紧绳轮。两根钢丝绳通过双股绳轮分别连接重锤装置和液压缸，确保液压缸和重锤装置在打开防爆门时独立工作、互不影响。

在4组重锤装置支架内侧安装4根HSG-63/32E-300型液压缸，如图1、2所示。反风时压紧防爆门，实现代替手动操作反风装置，节约人力投入，降低职工劳动强度。

2.2 液压缸选型

2.2.1 防爆门基本情况

①立风井防爆门型号为MFBL-5.5/450，总重量为5 630 kg（防爆门重量2 200 kg），最大负压为4 413 Pa。

②西风井运行负压为2 000 Pa，反风时风压为1 200 Pa（反风正压取正常运行负压值的50%，且安全系数取1.2）。

③配重铁：防爆门设置4组配重，每组配重由8块直径45 cm×厚度5 cm、1块直径45 cm×厚度15 cm圆饼状配重铁和1根直径2.8 cm×长度135 cm圆钢组成。每个圆饼状配重铁开槽规格为长24 cm×宽4.5 cm;铁的密度为7.87 g/cm3。配重铁质量为：

2.3 液压站选型

防爆门液压控制系统选用1台ZYJ-250/16.5D型液压站，运行压力为6 MPa。为保证打开/压紧防爆门时，液压缸同步运行，8根液压缸安装16个调速阀。建立液压缸冗余控制回路，确保防爆门液压系统安全运行[2]。液压控制原理如图3所示。

2.4 电控系统

在主通风机房控制室安装一套电控箱，显示液压站的电源信号、液压缸电磁阀控制信号、液压缸到位信号（8根液压缸安装限位开关）等，液压站的电源和控制系统接入双回路电源。同时，在防爆门处安装2台防爆摄像头，并接入主通风机房的视频监控系统，便于远程操作和监控，实现远程监测监控。

3 应用效果

在原有MFBL型防爆门基础上增加一套液压控制系统，通过远程操作，实现自动打开/压紧防爆门。在紧急情况下，不需要增加人力和物力，主通风机司机即可在第一时间打开防爆门，实现自然通风，为矿井应急处置争取宝贵时间，安全效益显著。

反风时，主通风机司机通过控制箱，一键操作压紧防爆门，不需要人工操作反风装置压紧防爆门，减少人工投入，降低职工劳动强度。

4 结论

本文在保证原MFBL型防爆门设备完好、功能不变的情况下，设计了一套液压控制系统，实现防爆门的远程操控。两套系统独立运行、互为备用，运行时相互配合，解决不易打开防爆门、压紧防爆门操作烦琐等问题。在发生紧急情况时，能第一时间实现自然通风，为职工生命安全增加一道防护墙，对煤矿安全通风具有重要的推广意义。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册：第5卷[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]魏宏玲.液压气动传动与控制[M].北京：机械工业出版社，2012.