副井罐笼气动卷帘门的推广与应用.pdf

2 0 1 5年第 7 期 中州煤炭 总第 2 3 5 期 副井罐笼气 动卷 帘 门的推广与应用 李 朋威 河 南永华能源有限公 司 嵩山煤矿 ， 河南 偃 师4 7 1 9 0 0 摘要 嵩 山煤 矿副立井提 升系统为双 层罐笼提 升， 罐笼上下两层所设罐帘 门为手动推拉双开门， 劳动强度大 、 效率低。针对该情况 ， 设 计 了一种矿用新 型 自动卷 帘门， 副立 井 自动卷 帘门的技术 改造 ， 避 免 了传统手 动 门 对煤矿安全 生产带来 的诸 多不便 ， 也消除 了诸 多不安全 因素。 关键词 气动卷帘 门； 工艺 改造 ； 立井提 升； 罐笼 中图分类号 T D 5 3 1 ． 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 5 0 7 0 0 9 8 0 3 Pr o mo t i o n a n d App l i c a t i o n o f Ca g e Pn e uma t i c S hu t t e r i n Aux i l i a r y S ha f t Li Pe n g we i S o n g s h a n C o a l Mi n e ， He n a n Y o n g h u a E n e r g y C o ．， L t d ．， Y a n s h i 4 7 1 9 0 0， C h i n a Ab s t r a c t T h e h o i s t i n g s y s t e m i n mi n e s h a f t o f S o n g s h a n C o a l Mi n e i s d o u b l e l a y e r e d c a g e h o i s t i n g ， a n d t h e d o o r o f c a g e b e l o n g s t o ma n ua l d o ub l e do o r whi c h c a n b e p us h e d o r p u l l e d． Th e o pe r a t i o n o f t h e d o o r s ne e d s hi g h s t r e ng t h l a b o r s， a n d t h e e ffic i e n c y o f do o r i s p o o r ． I n v i e w o f t he a b o v e s i t ua t i o n， a n e w t y p e mi ne a u t o ma t i c s h ut t e r wa s de s i g ne d i n t h i s pa p e r ． The t e c hn o l o g i c a l t r a ns f o r ma t i o n o f a u t o ma t i c s h u t t e r c a n a v o i d a l o t o f i n c o n v e n i e nc e a n d i ns e c u r i t y b r o u g h t b y t r a d i t i o na l ma n ua l d o o r o f c a g e， a n d c a n r e du c e l o t s o f h i d d e n d a n g e r s ． Kc y wor d s pn e u ma t i c s h u t t e r ； p r o c e s s mo d i f i c a t i o n； h o i s t i n g o f v e r t i c a l s h a ft； c a g e 在煤 矿生 产 中 ， 副 立井 提 升 是 矿 井人 员 、 物料 、 设 备运输 的 咽喉 通 道 。 目前 ， 国内 绝 大部 分 矿 井 的 副井罐笼既升降人员又提放物料 ， 常见 的罐帘 门有 手 动罐 帘 门 、 半 自动罐 帘 门、 电动罐 帘 门和无 极绳 罐 帘门等。以上罐帘 门存在不足之处 ①手动机械罐 帘 门职工劳动强度大 ， 效率低 ， 安全性、 可靠性差 ； ② 电动机 械罐 帘 门需 安装 电机 等 电气 设 备 ， 结 构复 杂 ， 防爆性 能差 ， 维护 量大 。 嵩 山煤矿副立井提升系统为双层罐笼提升 ， 改 造 前 ， 罐 笼 上下两 层所 设罐 帘 门为手动 推拉 双开 门 ， 把 钩工 需频 繁上 下楼 梯 先 后 打 开 上 下两 层 罐 帘 门 ， 不 仅 职工劳 动强 度 大 ， 而且 严 重 影 响 副井 的提 升 效 率 。为此 ， 特设计一种新型气动罐帘门， 采用高压风 作 为 动力源 ， 实 现 了罐 帘 门开启 、 关 闭的远 程 自动控 制 ， 安全可靠、 操作简便， 降低了职工劳动强度 ， 提高 了罐 笼运行 效率 ， 实现 了本 质安 全 。 收稿 日期 2 0 1 50 52 1 作者简介 李朋威 1 9 9 0 一 ， 男 ， 河南 夏邑人 ， 助理工程师 ， 2 0 1 2年 毕业于郑州科技学 院， 现从事煤矿机电运输管理工作 。 98 1 气动罐帘 门的论证与设计 1 ． 1 高压 空气 动 力源 在选用 自动罐帘 门动力源时 ， 经讨论有 2种方 案 气动 和 液 压 。经 过 比较 后 发 现 液 压 压 力 大 约 1 5 MP a 、 压力 稳定 ， 但是液压传 动动作较慢 ， 低速 动作时存在爬行现象 ， 尤其是油管较长时， 液压动力 传导更是缓慢 ； 并且罐帘 门动作频繁， 液压阀及管路 维 护量 大 、 故 障 点 多 。 而气 动 源具 有 压力 较 小 约 0 ． 8 MP a ， 动 作 迅 速 等 特 点 ， 且 使 用 方 便 ， 结 构 简 单 。采用 气 动控制 方 式 更 有 利 于对 动 力 源 的 控制 ， 在 控制 动力 源时 ， 只 需要 加 设 一 个 电磁 控 制 阀来 控 制 气源 的导 通与关 闭 即可 ， 而无需 增加 其他 的设备 。 罐 帘 门实现 自动化 控制 的关 键是 找到 一个合 适 的动 力 装置 ， 通 过 采 用 地 面 压 风 机 产 生 的 高 压 空 气 压 力约 0 ． 8 MP a 作 为 动 力 源 ， 维 护 简 单 ， 操 作 方 便 。 根据 自动罐 帘 门的 设计 ， 综 合 各 种 因素 安 全 、 自动 罐帘 门阻力 较小 ， 副 井 液压 站 阀位 不 足 等 ， 最 终 采 用高 压风作 为副 井罐 帘 门的动力 源 。 1 ． 2双 电控两位 五通 电磁 阀控 制 2 0 1 5年第 7期 李朋 威 副并罐 笼气 动卷 帘 门的推 广 与应用 总第 2 3 5期 在 气 路 上来 说 ， 两 位 五通 电磁 阀具 有 1个进 气 孔 接进气气源 、 1个正动作 出气孔和 1个反动作 出气孔 分别提供 给 目标设备 的一正一反动作 的气 源 、 1个正动作排气孔和 1 个反动作排气孔 。在 电 气上来说 ， 两位五通 电磁 阀一般为双 电控 即双线 圈 。线 圈 电 压 等 级 一 般 采 用 D C 2 4 V、 A C 1 2 7 V、 A C 2 2 0 V等 。双 电控两位五通 电磁 阀工作原理 给 正动作线圈通 电， 则正动作气路接通 正动作 出气 孔有气 ， 即使给正动作线圈断电后 ， 正动作气路仍 然 是接 通 的 ， 将会 一 直 维持 到给 反 动 作 线 圈通 电为 止。给反动作线 圈通 电， 则反动作气路接通 反动 作出气孔有气 ， 即使给反动作线圈断电后 ， 反动作 气路仍然是接通的， 将会一直维持到给正动作线圈 通电为止 ， 相 当于“自锁 ” 图 1 。因此 ， 使用此类 型的电磁 阀后 ， 可 以省去复杂的电控系统 ， 即电磁阀 的控制电路只需要接成“ 点动控制 ” 即可， 而无需接 成更复杂的“ 启动 、 保持 、 停止 ” 控制 电路。当然 ， 控 制电路越简单 ， 故障点越少 ， 故障率则越低。 罐帘 门 正动作线 AC1 2 7、 罐帘门降 E - ＼ ] [ _ J 反 动作 线圈 图 1电控 示意 2 罐帘 门的主要结构及工作原理 整个气动罐帘 门的设计主要分为 2部分 气 动 罐帘门的结构设计和整个传动机构钢丝绳的缠绕设 计 。设计要点 ①配重绳轮和导向轮组成导向轮组 ， 钢丝绳运动距离增加 1 倍 ； ②主绳轮和辅助绳轮组 成 增 速机构 ， 可 增加 钢丝 绳 的运 动速 度 ， 从 而 带动罐 帘 门快速运 动 。 矿用 新 型气 动罐 帘 门 主要 由配重 绳 轮 、 导 向绳 轮 、 主绳 轮 、 辅 助 绳轮 、 曲轨 、 气 缸 等组 成 ， 采 用 直杆 曲轨传动连接 ， 把气缸、 曲轨、 配重轮简单的组合 ， 使 其形成一套连杆驱动装置， 能够推动罐帘 门打开与 关 闭 图 2 。 气 动罐 帘 门在 原手动 罐帘 门 的基础 上增加 了转 动杆 、 辅 助 绳 轮 、 主 绳 轮 、 气 缸 、 曲 轨 、 四 轮 滑 块 、 压 块 、 配 重绳 轮和 配重 铁组 成 图 3 。 图 2 气动罐帘 门钢丝绳缠绕示意 图 3气动罐帘 门结构示意 轨槽 内安装有 四轮滑块 ， 气缸安装在井 口、 井底 两侧罐道梁上 ， 气缸 回拉 四轮滑块向上行走至弯曲 处 ， 滑块 在 曲轨 内躲 过罐 笼 ， 避免 与罐笼 上 配重块 碰 撞 ， 此 时帘子 门处 于关 闭状态 。当罐笼 到位后 ， 按 下 控制按钮 ， 气缸活塞杆伸 出带动 四轮滑块在槽 内向 下运动 ， 推动配重压块带动钢丝绳 ， 在推力作用下罐 帘 门升起 。当人员 进 出罐 笼 完毕 后 ， 按 动控 制 按 钮 气缸活塞杆缩 回至曲轨 内， 罐帘门在横杆的自重下 ， 关 闭 回复 原位 ， 从 而完成 罐帘 门 的打开 和关 闭 。 。 罐 帘 门 的升 降 实现 自动控 制 ， 分 别 在罐 帘 门开 到位置与关到位置安装到位传感器 ， 传感器得到信 号传 至井 口小 型控 制箱 上方 的指示 灯 。当罐 笼到 位 后 ， 启动控制按钮 ， 实现罐帘门打开 ， 当人员进出罐 笼后 ， 按动控制按钮 ， 气源接通 ， 使罐帘门关闭 。 3经济效益分析 1 改 造 前 ， 嵩 山矿 副 井 罐 笼 两 侧 所 设 安 全 门 9 9 2 0 1 5 年第7 期 中州煤炭 总第2 3 5 期 为手动推拉双开门， 人员进出罐笼需专人近距离操 作， 以保障人员进 出安全。 由于手动推拉双开 门需 操作人员近距离操作 ， 且频繁上下楼梯， 职工劳动强 度大 ， 工作效率低。改造后 ， 把钩工只需通过操作控 制箱即可完成罐帘门的开闭 ， 劳动强度大大降低 。 2 罐帘门经过 自动化改造后 ， 提高 了副井 的 运行效率。对双层罐笼来说 每次提升节省 2 0 s ， 即 为每 1 h就可以多提升 2罐。 4 结语 环境。气动罐帘门与电动罐帘门相 比， 故障率低 ， 操 作方便 ， 维护简单 。实现了自动化控制 ， 提高了副井 的提升效率 ， 人机实现本质安全 ， 在立井提升 中具有 较高的推广应用价值。 参考 文献 [ 2 ] [ 3 ] 气 动 罐 帘 门改 变 了 以往 手 动 推 拉 双 开 门 的 弊 端 ， 消除了操作人员近距离操作存 在 的安全 隐患。 [ 4 ] 实现了远程 自动控制 ， 降低了职工 的劳动强度。远 离 井底 操作 ， 避免 了淋水 的影响 ， 改善 了员 工 的作 业 李浩 ， 王启 旺 ， 刘 联合 ． 矿 用立 井 自动 罐帘 门 的设 计与 应用 [ J ] ． 煤炭科技 ， 2 0 1 2 4 4 5 _ 4 6 ． 毕国生 ， 张军义 ， 杨万海． 副井罐帘 门改造与应用 研究 [ J ] ． 江 西煤炭科技 ， 2 0 1 3 2 2 4 2 5 ． 张建伟 ， 冯旭辉 ． 嵩山煤矿遥控 电动罐帘门的设计与应用 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 3 1 O 1 6 1 1 6 3 ． 煤炭技工学校“ 十一五 ” 规划教材 ． 矿山 固定机 械与运输设 备 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． 责任 编辑 刘欢 欢 上接 第 3 8页 参考 文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5] [ 6] 陈勇． 中国能源与可持续发展 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 7 ． 国家煤矿安 全监察局事故调查司． 煤矿粉尘 监测必读 [ M] ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． 于连丽． 煤粉干燥管 内气固两相流 动的数值 模拟与 实验研 究 [ D] ． 阜新 辽宁工程技术大学 ， 2 0 0 9 ． 聂世谦． 两相流射流 过程 的数值模 拟研究 [ D] ． 太 原 太原 理 工大学 ， 2 0 1 1 ． 韩占忠， 王敬 ， 兰小平． F L UE N T流体工程仿真计算实例与应用 [ M] ． 北京 北京理工大学出版社 ， 2 0 0 6 ． 温正 ， 石 良辰 ， 任毅如． F l u e n t 流体计算应用教程 [ M] ． 北京 清 华大学出版社 ， 2 0 0 9 ． 刘荣华， 王海桥 ， 刘河清 ， 等． 综采工作面空气幕 隔尘理论研究 [ c ] ／ ／ 全 国暖通空调制冷 2 0 0 2年学术年会论 文集 ， 出版地不 详 出版社不详 ， 2 0 0 2 ． 责任编辑 刘光雨 上接 第 8 9页 计算巷道在原支护和新设计支护 条件下的围岩变形和应力状 态， 模拟结果表明设计 支护巷道 比原有支护巷道围岩变形量明显减小 ， 顶 板下沉量 、 高帮移近量、 低帮移近量降低幅度分别为 1 5 ． 6 8 ％ ， 3 2 ． 7 6 ％ ， 2 5 ． 5 7 ％ ， 塑 性 破 坏 区 、 应 力 增 高 区明显 减小 。 2 新 桥煤 矿 2 1 0 7轨道 巷 现 场试 验 结 果 表 明 ， 设 计 支 护 与原 有 支 护 相 比， 巷 道 返 修 率 降 低 了 5 7 ． 8 9 ％ ， 日进 尺提 高 了 3 ． 2 m。 3 理论研 究 与实 践 表 明 ， 锚 杆 网 M 型 钢 带 锚 索梁 组合 支护 能够有 效提 高厚 泥岩顶 板巷 道 的稳定性及控制巷道围岩 的变形 ， 保证了矿井 的正 常生产 ， 从而为新桥煤矿乃至其他类似条件巷道支 护提供了经验 ， 现场工业实践表明 正常情况下顶板 离层最大值在 1 0 0 mm左 右 ， 最小值为 0 m m， 均值 3 6 mm 参 考文献 [ 1 ] 杨双锁 ， 康立 勋． 煤矿巷道锚杆支护研究的总结与展 望[ J ] ． 太 1 0 O 原理工大学学报， 2 0 0 2 4 3 7 6 ． 3 8 1 ． [ 2 ] 王金 华． 我 国煤 巷 锚杆 支 护技 术 的 新发 展 [ J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 0 0 7， 3 2 2 1 1 3 - 1 1 8 ． [ 3 ] 刘少伟． 锚杆支护煤巷 冒顶危 险的应力影 响及 工程应用 [ J ] ． 采矿与安全工程学报 ， 2 0 0 7 2 ； 2 3 9 2 4 2 ． [ 4 ] 张爱绒 ， 杨永康 ， 段东． 煤巷 大厚度 泥岩顶板 围岩 裂隙演化 规 律数值试验研究[ J ] ． 太原理工大学学报 ， 2 0 1 1 3 2 4 8 - 2 5 1 ． [ 5 ] 李学华 ， 梁顺 ， 姚强岭 ， 等． 泥岩顶板 巷道围岩裂 隙演化 规律与 冒顶机理分析[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 6 9 0 3 - 9 0 8 ． [ 6 ] 柏立 田， 张兴 阳， 徐钧． 泥岩顶板巷 道裂 隙演化规 律及控 制的 应用研究 [ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 1 0 9 6 6 49 ． [ 7 ] 郜进海 ， 康天合 ， 靳钟铭 ， 等． 巨厚 薄层状顶板 回采巷 道围岩裂 隙演化规律 的相似模拟试 验研究 [ J ] ． 岩石力 学与工程 学报 ， 2 0 0 4， 2 3 1 9 3 2 9 2 - 3 2 9 7 ． [ 8 ] 康 红普 ， 王金华 ， 林 健． 煤矿巷 道支护技术 的研究 与应 用 [ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 0， 3 5 1 1 1 8 0 9 - 1 8 1 4 ． [ 9] 李 大伟 ， 侯朝炯． 锚杆支护对围岩稳定作用 的弹魍性 力学计算 与应用 [ J ] ． 西安科技大学学报 ， 2 0 0 6 1 2 0 3 ． [ 1 O]何满潮 ， 苏永华 ， 孙晓明 ， 等． 锚杆支护煤巷稳定 性可靠度分析 [ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 2 ， 2 1 1 2 1 8 1 0 1 8 1 4 ． 责任 编辑 李留 洋