矿井气动风门及气动闭锁装置的设计.pdf

2 0 1 1 年第 1 1 期 中州煤炭 总第 1 9 1 期 矿井气动风 门及气动闭锁装置的设计 王长 富 河南煤业化 工集团 焦煤公 司赵 固二矿 ， 河 南 新 乡4 5 3 6 3 3 摘要 为解决煤矿井下风 门开启 困难的 问题 ， 设计 了气动风 门及气动 闭锁装置。介绍 了矿井气动风 门及 气动 闭锁装置的设计思路， 阐述 了其工作原理及使用 中应注 意的事项。该气 动风 门及 闭锁装 置采用压 缩空气控 制， 无任何 电气设备 ， 安装及 维护简单 ， 适合在瓦斯矿井使用 ， 尤其在 高瓦斯矿 井或煤 与瓦斯 突 出矿井 ， 可 以 避免电气设备 失爆 的问题 。 关键词 机械化矿井 ； 气 动风 门； 气动闭锁 中图分类号 T D 7 2 6 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 30 5 0 6 2 0 1 1 1 1 0 0 1 7 0 2 赵固二矿是焦煤与宝钢合资新建的大型现代化 矿井 ， 设计生产能力为 1 8 0万 t ／ a 。矿井通风方式为 中央并列式 ， 通风方法为抽 出式， 风井安装 了 2台 M A F ． 2 6 0 0 ／ 1 5 0 0 ． 1 G Q轴 流 式 主 要 通 风 机 。矿 井 总 回风 为 6 2 0 3 m ／ mi n ， 负 压 为 2 0 0 0 P a 。矿 井 瓦 斯 等级为煤与瓦斯突 出矿井 ， 一8 5 0 m 以浅为无突 出 危险区。采掘工作面采用综采、 综掘采掘工艺。 综采、 综掘采掘工艺需要大型 的采掘设备 。在 施 工 风 门时 ， 选取 风 门的面 积较 大 ， 以适 应 通过大 型 设备的需要 。但 由于矿井风压大 ， 风门前后压差大 ， 风 门开启困难 ， 容易出现风门伤人事故 。因此 ， 研制 了气动风门和气动控制 闭锁装置 ， 解决了风门开启 困难和风门闭锁问题。 1 设计 思路 气动风门采用人工操作 ， 井下压缩空气作为动 力 ， 通过 气缸 伸缩 来 带 动 风 门 开关 。 在 每个 风 门两 侧 ， 各安装有操作阀。人员走近风门时， 操作阀门 ， 气缸 收缩 ， 风 门打开。通过风 门后 ， 操作另一个 阀 门， 气缸伸出， 风门关闭。一组风门中的 2道风门必 须具有闭锁装置 ， 一个风门打开后 ， 另一个风 门气缸 闭锁 ， 风门不能打开。操作流程如 图 1所示。气动 风门控制原理如图 2所示。 2风 门受力测试 2 ． 1 风 门受 力状 态分 析 收稿 日期 2 0 1 1 0 71 O 作者简介 王长富 1 9 7 2 一 ， 男 ， 河南焦作 人 ， 助理 工程师 ， 1 9 9 3年 毕业 于徐州煤炭工业学校 ， 现从事煤矿生产技术工作。 正常情况下 ， 2道风门处于关闭状态 ， 作用在风 门上力的大小与风门两侧 风压差和风 门的面积有 关 。风 压差 越大 ， 风 门面积越 大 ， 开启风 门所需 要 的 力就越大； 反之 ， 风压差越小 ， 风门面积越小 ， 开启风 门所需要的力就越小。风门开启后 ， 风 门两侧 风压 相等 ， 继续开启风门只需要很小的力 即可。因此， 通 过测量风门两侧风压差就可知道开启风门所需要的 力。 萝一 图 1 气 动风 门操作流程 4 一 接气缸开；5 - 控制；6 - 供阀门气源； 7 一 供阀门气源；8 - 接气缸开；9 - 控制；l O 一 操作阀；1 1 - 气缸 图 2 气动 风门控制原理 2 ． 2 测试 仪 器 测试仪器为 J F Y ． 2型矿井通风参数检测仪。该 仪器是一种能同时测量井下绝对压力 、 相对压力 、 风 速 、 温度 、 湿度的精密手持式便携式仪器。该仪器的 1 7 2 0 1 1 年第 1 1 期 中州煤炭 总第 1 9 1 期 防爆类 型为 矿用 本质 安 全 型 。 可适用 于煤 矿井 下 。 2 ． 3 测 试 结果及 受力计 算 防爆标志为 E x ib I， 3 气缸的选择 部分风门前后压差及压力计算见表 1 。 表 1 风门前后压差及压力值 1 气缸类型。气压传动 中， 将 压缩气体 的压 力能转换为机械能的气动执行元件称为气缸。作往 复直线运动的气缸按驱动方式可分为单作用气缸和 双作用气缸 2种。①单作用气缸 仅一端有活塞杆 ， 从活塞一侧供气聚能产生气压 ， 气压推动活塞产生 推力伸出， 靠弹簧或 自重返回。②双作用气缸 从活 塞两侧交替供气 ， 在 1 个或 2个方向输出力。 在井 下 ， 需 要 控 制 风 门的 开 和 关 2种 状 态 ， 因 此 ， 选用双作用气缸来驱动风门。 2 气缸缸 径。赵 固二 矿井下 压缩 空气管 路 中 ， 压缩 空气 的压 强为 0 ． 5 MP a ， 根 据风 门受力 测试 结果 ， 打开风 门需要的力按 1 6 4 1 ． 6 N计算 ， 据气缸 理论出力表 表 2 查 出， 选用 2 j 8 0 m m的气缸最为 合适。 表 2 气缸理论出力值 注 A为推力 ， B为拉力 ， 单位均为 N。 4 气 动控 制闭锁装置 为使 2个气缸不同时动作 ， 避免风流短路现象 ， 对 2个气缸 实现了气动闭锁。当 1 气缸 活塞杆 收 缩 ， 打开风门时 ， 气缸给出 1个气信号 ， 控制 2 气缸 的总气源， 2 气缸因无压缩空气而不能动作 ； 当 1 气 缸活塞杆伸出， 关闭风门时 ， 对 2 气缸解锁； 当 2 气 缸活塞杆收缩 ， 打开风门时， 气缸 给出 1个气信号 ， 控制 1 气缸的总气源 ， 1 气缸因无压缩空气而不 能 动作； 当 2 气缸活塞杆伸出， 关闭风门时 ， 对 1 气缸 解锁 ， 从而实现气动 闭锁。气动闭锁装置通过气控 阀来实现 ， 设计时 ， 将所有的控 制装置集中在一起。 使用时应注意以下几点。 1 只有 当一道风 门完全关闭时 ， 另一个 风门 才会解锁 。因此， 要加强职工培训 ， 必须等第 1道风 门完全关 闭时， 再去开下一道风门。 1 8 2 要保证压缩空气 的质量 ， 若压缩空气 中杂 物过多， 则易损坏闭锁装置。因此， 要加装空气过滤 装置 。 5 结语 气动风门采用压缩空气控制， 无任何电气设备 ， 安装及维护简单 ， 尤其在高瓦斯矿井或煤与瓦斯 突 出矿井， 可以避免电气设备失爆的问题。目前 ， 该风 门已申报 国家发明专利。 责任编辑 刘欢欢