王小军

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西 阳泉 045000）

引言

煤炭是中国重要的能源资源，中国的煤炭开采业长期停留于人工开采，生产力低，安全风险大，如瓦斯爆炸、地下透水等事故常常发生。随着计算机通信技术在各行各业的普及和逐步推广，煤炭生产水平自动化、矿山安全数字化，生产效率大大提高。但地下巷道纵横交错，互相贯通，为了使空气流动沿着设计的方向流动，将风门设置在联络巷道中控制风流，风门设施如果出现问题，会有风泄漏、风流短路和有害气体涌出，使通风系统失去控制，导致灾害的发生。因此，风门在通风系统中起着重要的作用［1，2］。

多数煤矿早期使用木扇门，由于许多巷道存在高压，巷道中通行着很多矿车，打开或关闭风门时受到风压的影响，一个人的力量太小无法打开或关闭风门，易发生风门碰人碰车的事故。风门阀闭锁不可靠，会给通风系统造成很大的风险［3］。一个自动化程度低的自动风门，司机需要下车打开和关闭，增加了劳动强度，降低了运输效率。自动风门闭锁装置开发成功后，使用远程监控系统，地面或中央监控可以直接监控井下风门，不仅直观地监视和记录井下工作现场风门的情况，也可以通过井下安装的传感器观察风门的开启和关闭的情况，发现事故苗头，在控制室的工作人员可以直接关闭和打开风门，也为事后分析事故掌握了第一手的数据，为今后的安全生产提供了可靠的保证［4］。因此，研究设计了自动风门控制和风门闭锁报警装置，该装置具有结构简单稳定、易于操作、切换灵活等特点［5］。

1 自动风门闭锁监控系统主要技术参数

气缸装置：气缸空载状态下，启动压力不应高于表1规定。

表1 气缸空载压力表

在气缸活塞杆端轴向加入相应的阻力负载，相当于表2 规定的气缸最大理论输出力的百分值，活塞运行速度约为150mm／s时，活塞运行应平稳，各部件应无异常情况。

表2 最大理论输出力的百分值

2 KXB24矿用本安型报警器

工作电源由分站电源提供18V（21V）直流电源，语音型最大工作电流，最大工作电流不大于50Ma。

语音声光报警：声强不小于90dB（报警声）。可视距离不小于20m（黑暗处，闪烁）。

3 自动闭锁监控系统的结构及工作原理

3.1 结构

ZQMK－A 煤矿用风门控制气动装置主要由风门、气动开关、气缸、控制器、连锁绳和橡胶软管等组件组成。

3.2 工作原理

约定第一道风门：A 门；第二道风门：B门。

在两道风门（A和B）门框与门扇之间开闭手动控制阀，如图1所示。当按动A 道风门两侧的手控阀时，A道风门气路开路状态打开，A道风门处气缸动作，A道风门逆向打开；同时B道风门气路闭路状态打开，B道风门紧闭，此时按动B道风门两侧手控阀，B道风门均无法打开，表明A 道风门已开，B道风门不能再开启；行人或车通过后，再次按动A道风门两侧阀钮，A道风门气路闭路状态打开，A道风门处气缸动作，A 道风门关闭；A 风门关闭后B风门才可以开启，一个动作执行完毕。同样，行人或车通过B门时，与上述原理相同［6］。

图1 风门工作原理图

3.3 KXB24矿用本安型报警器

工作原理：（风门A、B）都关闭－不报警；（风门A）开门－（报警A）语音报警“请注意随手关门”；（风门B）开门－（报警B）语音报警“请注意随手关门”；（风门A、B）同时被打开时－语音报警“为了您的安全，请随手关门，谢谢”，如图2所示。

图2 KXB24矿用本安型报警器工作原理图

1）ZQMK－A煤矿用风门控制气动装置的使用环境条件。第一，无严重滴水和溅水的井上井下环境；有爆炸性气体和煤尘的矿井；有煤（岩）和瓦斯（CO2）突出性危险的矿井。第二，气压温度：－20℃～35℃。第三，气源压力：0.3～0.8MPa。第四，使用地点：井下主巷道、各联络巷、材料车场等处。

2）KXB24矿用本安型报警器的使用环境条件。环境温度：－5 ℃～40 ℃；平均相对湿度：＜95%（＋25℃）；大气压力：80～106kPa；无剧烈震动、冲击和无水滴的场合；有爆炸性混合气体，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合［7］。

4 改进后的使用效果

自动风门闭锁监控系统在煤矿的广泛应用，解决了在矿井风压大的情况下难开门、车辆通过风门耗时长、人员车辆通过容易被夹、井上不能监测风门开关等问题，大大提高了煤矿通风系统的自动化水平，确保通风系统稳定可靠安全，提高煤矿的整体效率。因此，自动风门闭锁监控系统的开发和应用，取得了良好的安全和经济效益，具有以下优点：

1）风门的开启或关闭速度平稳，安全可靠，有效防止风门破坏和伤人事故的发生，提高了安全效益［8］。

2）全自动控制状态下，车辆及人员通过时，风门自动打开，无需人力开启，方便实用。

3）每道风门均采用了反风设计，保证了矿井停风情况下可依靠人力开闭风门。

4）两道风门之间通过连锁绳实现了机械闭锁，完全避免了两道门同时都打开的情况，安全可靠。

5）采取压缩空气为动力，无需任何电接入，手动操作控制阀，实现风门的整体自动控制，可有效地减轻职工的劳动强度，增强安全机能，提高工作效率。

6）两道风门相互闭锁，同一时间内只能开启一道，并且关门优先，能有效阻止通风系统短路运行（一道风门打开时，另一道风门在气路不切断的前提下手动无法开启）。

7）该系统简单，部件之间使用带航空插头的电缆连接，易安装、维护。

8）该系统进入煤矿视频监控网络传输平台，在控制中心统一管理和使用。可以在公司控制中心电脑实时监控图像，实现关闭和打开风门的传输指令［9］。

5 结语

本次风门技术改进，投入了一定的资金和设备，实现了风门的气动开启和语音声光报警，解决了井下负压大的风门人工开启难题，消除了手动开启风门不当而伤人的安全隐患，同时有效地防止矿井电流短路的发生，保证了井下通风系统的可靠，提高了生产管理水平，安全效益十分明显。

［1］严俭祝，蒋曙光，杨茂田，等.煤矿常闭风门组自控系统的研制［J］.矿山压力与顶板管理，2002，19（3）：111－113.

［2］孟祥军，付伟，王绪友.煤矿用全气控自动控制互锁平衡风门的研制及应用［J］.煤炭工程，2011（2）：107－108.

［3］李长军，张金富.一种矿井风门气动控制闭锁装置的设计［J］.企业科技与发展：上半月，2012（3）：12－13.

［4］沈中武，韩宏杰，刘明辉，等.ZB型自动风门在小康煤矿的应用［J］.煤矿安全，2007，37（12）：22－23.

［5］张德志.ZMK－127液压自动风门在金凤煤矿主要巷道中的应用［J］.神华科技，2014，12（2）：34－36.

［6］杨树军.简易风门闭锁［J］.西山科技，1992（1）：16.

［7］李旗，李国柱.自动监控闭锁风门研制［J］.山东煤炭科技，2002（7）：81－82.

［8］李剑峰.气动矿山井下自动风门的研制与应用［J］.凿岩机械气动工具，2013（2）：61－62.

［9］赵补根，李存珍.介绍一种简易自动风门［J］.煤矿安全，1995（5）：6.