高负压矿井手控气动风门开关的设计.pdf

2 0 1 0年第9期 中州煤炭 总第 1 7 7 期 高负．压矿井手控气动风门开关的设计 程 磊 河南神 火煤 电股份 有限公 司 泉店煤矿 ， 河 南 许 昌4 6 1 6 0 0 摘要 泉店煤矿 属 中央并列式通风 ， 负压较大 ， 进 回风巷之 间的风 门难 以开启 ， 给安全生产带来较 大隐患。以 泉店矿东翼充 电硐 室回风联巷风 门为例 ， 阐述 了所需手控气动式风 门开关 的选 型计算， 提 出了风 门开关装 置 的设 计 方 案 并 应 用 于 实 际 ， 效 果 良好 ， 促 进 了矿 井 的 安全 生产 。 关键词 高负压 ； 手控 气动 ； 气缸； 风 门开关 中 图 分 类 号 T D7 2 6 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 30 5 0 6 2 01 0 0 90 0 2 30 2 Swi t c h De s i g n o f Ha nd Co nt r o l l e d Pn e um a t i c Ai r Do o r i n H i g h Ne g a t i v e Pr e s s u r e M i ne Ch e n g Le i 、 Qu a n d i a n Mi n e ， He n a n S h e n h u o C o a l＆ E l e c t r i c i t y C o ．， L t d ．， Xu c h a n g 4 6 1 0 0 0， C h i n a Ab s t r a c t Ve n t i l a t i o n wa y o f Qu a n d i a n Mi n e w a s c e n t r a l p a r a l l e l v e n t i l a t i o n， b e c a u s e o f h i g h n e g a t i v e p r e s s u r e ， a i r d o o r w a s h a r d t o o p e n， wh i c h w a s a g r e a t h i d d e n d a n g e r t o s a f e t y p r o d u c t i o n ． T a k i n g a i r d o o r o f c h a r g i n g c h a mb e r i n r e t u r n a i r wa y i n w e s t w i n g o f Qu a n d i a n Mi ne a s e x a mp l e， i t i n t r o du c e d t h e s e l e c t i o n c a l c u l a t i o n o f pn e u ma t i c h a n d c o n t r o l l i n g s wi t c h o f a i r d o o r ． Th e de s i g n o f s wi t c h o n a i r d o o r de v i c e wa s p r o p o s e d a n d wa s a pp l i e d i nt o pr a c t i c e， whi c h g a i ne d g o o d e f f e c t s ． Sa f e t y p r o du c t i on h a d b e e n g r e a t l y i mp r o v e d， t o o． K e ywo r ds h i g h ne g a t i v e p r e s s u r e； p ne uma t i c h a n d c o n t r o l l i n g； c y l i nd e r ； s wi t c h o f a i r do o r 河南神 火煤 电股 份有 限公 司泉店 煤 矿设计 生产 能力 为 1 ． 2 M t ／ a ， 单水 平 立 井 上 、 下 山 开拓 ， 矿井 通 风方式 为抽 出式 ， 通 风 系 统 为 中 央并 列 式 ， 副 井 、 主 井进 风 ， 风井 回风 ， 风 机房安 装 2台 防爆 抽 出式对 旋 轴流 式 风机 ， 其 型号 为 B D K 一 8 一 N o ． 2 9 ， 风量 为 4 9 8 0 ～ 1 9 9 8 0 m ／ mi n， 风 压 为 2 1 0 0～5 6 0 0 P a， 转 速 为 7 4 0 r ／ mi n。 目前 ， 泉 店煤 矿布 置有 2个综 采工 作 面和 1 7个 开拓掘 进工 作 面 ， 矿 井 总 进 风 量 1 0 7 8 0 m ／ mi n ， 风 压 负压 2 9 0 0～ 3 0 0 0 P a 。主要 进 回风 都 设有 2～ 3道永 久 风 门 。为 了 开关 方 便 ， 在 风 门 上 安 装 卸 压 窗 ， 同时增 加 配重 ， 但 负压 过大 ， 需 要 3～ 4人 同时 用 力 才能打 开 ， 给行人 、 运输 带来 不便 ， 对安 全也 不利 。 随后 又试用 了多数高 风压 矿井 应用效 果较 好 的 自动 无压 风 门 ， 但泉店 煤矿 的巷 道 多数设 在砂 质泥 岩 中 ， 地压较 大 、 巷道变 形 量 大 ， 无 压 风 门 受 压变 形 ， 无 法 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 3 作者简介 程磊 1 9 7 2 一 ， 男， 河南永城 人 ， 工程 师 ， 1 9 9 3年毕业 于焦作煤炭工业学校 ， 长期从事 通风技术工作 ， 现任泉店煤矿通风安 全 科 科 长 。 使用 ， 现 已报 废 4套 ， 不适 合 泉 店 煤矿 使 用 。为 此 ， 研制 了手 控气 动式 风 门开关 装置 。 1设计方案 的确定 新 的开关 装置 产生 的力 应能 克服 通风 负压产 生 的力 ， 所使 用 的设备 材料 简单 ， 同时能 利用 井下 的一 些 资 源 ； 重 要 的是能 满 足于术 质单 扇风 门 ， 既便 于安 装 操作 又经 济 ， 同时 也 应 符合 安 全 生 产 要 求 。经 过 多种 方法试 验 ， 最后 确定 采用 人工 控制 气缸 ， 再利 用 气 缸 的伸缩 杆带 动风 门 ， 达到 安全 开启 风 门的 目的 。 该 装置 简 称 “ 手 控 气 动 式 开 关 装 置 ” 原 理 如 图 1 所 示 。 图 1 手控气动式开关装置原理示意 如果需 要 打开 风 门时 ， 将 手 阀顺 时 针拨 动 ， 压 风 2 3 2 0 1 0年第9期 中州煤炭 总第 1 7 7期 通 过手 阀 、 三通 、 管路 2进 入 气 缸 ， 伸缩 杆 回缩 拉 动 风 门 ， 从而将 风 门打 开 ； 如 需 要 关 闭风 门时 ， 逆 时针 拨 动手 阀 ， 压 风通 过手 阀 、 三通 、 管 路 1 进 入气 缸 ， 伸 缩杆伸 出 ， 推动 风 门关 闭 ， 从 而将 风 门关 闭 。手 阀 1 和手 阀 2安 装在 风 门两 侧 ， 从 而 使 风 门 两侧 均 能 打 开和关 闭 。需说 明的是 ， 目前 使 用 的 手 阀不 能 自动 复位 ， 每 次开 门或关 门后 ， 都 要 将 手 阀复 位 ， 否 则 无 法打开 风 门。 2气缸的选 型 为保 证 气缸 的拉 力能 把 风 门打 开 ， 气 缸 的选 型 很重要 。首 先确 定 风 门两 端 的风 压差 ， 再用 力 学 公 式和 圆面 积公式 计算 出气 缸 的直 径 。 以泉 店 矿东 翼 充 电硐 室 回风联 巷 风 门为 例 ， 东 翼充 电硐 室 回风 联 巷 为木 质 风 门 ， 风 门上 开有 卸 压 窗 ， 当主要 通风 机 负压为 3 k P a时 ， 由于 东翼 充 电硐 室风 门位 于总进 风 和 总 回风 之 间 ， 风 门 前后 静 压 差 达 1 ． 4 6 k P a ， 即使打 开风 门上 的卸压 窗 ， 单 人开启 风 门仍 然很 困难 。 由 于 风 门前 后 巷 道 变 形 量 可 以忽 略 ， 风 门前 后巷 道基 本平 直 ， 根 据伯努 利方 程 ， H P 一 P 2 lp 。 一 P 一 g P Z 。 一g P Z 2 ， 厶 得 出风 门受到 压力 基 本 来 自于静 压 差 ， 木 风 门 的规 格 为 2 0 0 0 m m X 2 2 0 0 mm， 得到 风 门两端 的压力 达 6 4 2 4 N。考虑 风 门 自身 阻力 ， 所 以需 要气 缸 至少 能 产 生 6 5 0 0 N的推力 和拉 力 。 由于 泉 店 矿 井 下 风 门处 风 管 压 力 一 般 维 持 在 0 ． 4 5 MP a以上 ， 根 据 公 式 F P a X S ， 5v R ， 计 算 出气缸 的直径 。可 以算 出至 少 需 要 2 j 1 3 5 ． 6 m m 的 气 缸 ， 根 据市 场上 现 有 的气 缸 性 能指 标 和 风 门的 自 重 问题 ， 选择 了 1 5 0 mm 的气 缸 。 3 安 装 说 明 该 风 门开 关 装 置 不需 要 直 接 与 风 门 固定 在 一 起 ， 如 图 2所示 管路 未 画 出 ， 可根 据 巷道 形 状 自行 布置 。利 用定 滑轮 折 向连 接 的原 理 达 到开 启 风 门 的 目的 。如果有 必 要 ， 可 在牵 引 钢 丝绳 上 固定 1根 钢丝 绳连 接风 门 的卸压 窗 ， 打开 风 门 前先 打 开 卸压 窗 ， 以确保 风 门开启 的安 全 顺 畅 。如 出现 特 殊情 况 没有 压风 ， 可保证 人工 将风 门打 开。 卸压窗 阀1 口 图 2风 门 开 关 安 装 示 惹 4应用效果 随着 技术 水平 的 日益 提高 及施工 工艺 的不断 提 高 ， 相信 该装 置会进 一步 改进 ， 使用范 围也会 进一 步 扩大。该风门开关装置结构简单， 实用经济 ， 便于安 装 ， 符合 安全 方面 的要求 ， 同时 也解决 了人 力开启 风 门困难 的问题 。以前 需要 2～ 3人 才能 打开 的风 门 ， 现 在 只需 轻拨 手 阀 ， 风 门就 自动 打开 ， 1个 人也 可 安 全 通过 风 门 ， 切实 解 决 了 生产 中的安 全 问题 。该 装 置 已在全矿井推广使用 ， 适合高负压矿井使用。 参考 文献 [ 1 ] 张国枢． 通风安全学 修订版 [ M] ． 徐州 中国矿业大学 出版 社 ． 2 0 0 7 ． 责任编 辑 ； 剖 欢欢 上接 第 8页 重 视 凿 岩 、 爆 破 、 装 岩 、 运 输 、 支护 五大工序的衔接与配合 。对完不成正规循环 的掘进 小班严肃追查 ， 令其找 出原因 ， 全队吸取教训 。 用 ， 提 高 了工效 ， 降低 了成 本 投入 ， 对 提 升 钻爆 法 岩 巷单进水平具有重要作用 ， 具有科学性、 实践性 ， 经 济效 益 明显 ， 有 较好 的推广 应用 价值 。 5 结 语 参考文献 通过试 验研 究和实 践应 用得 出结 论 改进 的 “ 一 掘 一初 喷 复喷 ” 施工工 艺 、 优化 的 “ 四八 ” 交 叉 平行 作业 劳动组 织 、 中深孔 爆破 技术 、 双循 环作业 法 以及 动车 组管理 法 等 技术 、 管 理创 新 成 果 的综 合 应 2 4 [ 1 ] 赵学社． 煤矿高效掘进技 术现状与发 展趋势 [ J ] ． 煤炭科 学技 术 ， 2 0 0 7， 3 5 4 1 1 0 ． [ 2 ] 马贵纯 ， 杨伟 光． 浅谈提 高岩 巷施工 速度 的途径 [ J ] ． 建 井技 术 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 2 7 2 9 ． 责任 编 辑 秦 爱新