风门联锁装置在矿井生产中的改进与应用

吴亚雷 周长军

（山西寿阳段王集团友众煤业，山西 寿阳 045400）

山西寿阳段王集团友众煤业公司井下辅助运输全部为单轨吊机车运输。根据《煤矿安全规程》第一百四十四条：进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每条联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷，必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门。结合单轨吊机车运输的特点，井下两道风门之间间距均不小于40m。风门间距长给两道风门联锁控制带来了很大的困难。

1 矿井风门联锁的现状

山西寿阳段王集团友众煤业公司主要采用无压风门和普通风门。普通风门主要应用于进、回风巷之间单轨吊机车通过的联络巷中，联锁方式为：钢丝绳拉紧式机械联锁。联锁绳具备一定长度的空绳余量，两端同两道风门关闭方向牢固连接，当完全打开一道风门时,联锁绳绷紧,另外的一道风门在联络钢丝绳的拉紧下处于无法开启状态,从而体现两道风门联锁的功能。

在实际使用过程中，考虑到单轨吊系统中风门间距离长、巷道弯曲、帮壁摩擦阻力大等现状，对钢丝绳拉紧式机械闭锁进行改进，在风门间根据巷道弯曲度设计安装了联锁绳绳道。减少了帮壁对联锁绳的摩擦阻力，使风门联锁效果进一步提高。

2 钢丝绳拉紧式机械联锁的弊端

2.1 弹性变化大，无法可靠联锁

因为通过单轨吊机车的风门间距过大，联锁绳长度约为45m。联锁绳本身具有弹性，在该长度下，无法使两道风门进行可靠的联锁。另外，结合井下人员流动性较大，倘若通过风门人员不按照要求开启风门，很容易造成两道风门同时打开，导致风流短路事故发生，给矿井通风安全埋下了很大的隐患。

2.2 联锁绳维修的工作量大、材料费用高

受管壁同联锁绳摩擦、联锁绳同巷道帮壁摩擦、联锁绳同风门摩擦等的影响，长期使用下会导致联锁绳折断、磨断等现象的发生，一旦发生，就必须更换整条联锁绳，增加了使用材料成本，给维修带来很大的工作量。

3 风门联锁装置的技术设计研究

3.1 风门联锁装置的设计方案

考虑到通过单轨吊机车的风门距离长，机械联锁难度大的特点，为实现可靠的风门联锁，提出了两种方案：第一种方案是采用电控式风门联锁装置，第二种方案是采用气动式风门联锁装置。

3.2 电控式风门联锁装置方案的可行性研究

借助于风门闭锁语音信号的24V电源，采用互控方式在两道风门上分别安装电磁锁，当两道风门同时关闭时，电磁锁均处于解锁状态，当打开其中一扇风门时，另一扇风门电磁锁通电置锁，待风门关闭后，电磁锁失电解锁。经过分析研究，这种方案存在以下弊端：（1）电磁锁成本费用高；（2）通电置锁的电磁锁市场供应较少，调研难度较大；（3）电磁锁需外接电源，对电气设备防爆性能要求较为严格。（4）依据电气设备使用环境的要求，电控室风门联锁装置存在有一定的局限性。

3.3 气动式风门联锁装置方案的可行性研究

使用井下压风管路中的压缩空气为介质，购置气缸、气线、滚轮式气控阀等配件，采用互控方式将气缸、滚轮式气控阀分别安装在门扇和门框上。当两道风门同时关闭时，两个气缸均处于解锁状态。当打开其中一扇风门时，另一扇风门气缸置锁杆动作，风门处于置锁状态。待风门关闭后，气缸置锁杆动作，风门处于解锁状态。经过现场分析研究，这种方案具备可行性。

4 气动式风门联锁装置的应用情况

4.1 气动式风门联锁装置的工作原理

该装置由两个气缸、两个滚轮式气动阀组成。

（1）当A、B风门均处于关闭状态时，滚轮式气动阀不动作，控制风门的两个气缸均处于解锁状态（如图1）。

（2）当打开A风门时，控制B风门气缸的滚轮式气动阀动作，在气缸的作用下，使B风门处于置锁状态（如图2），关闭A风门时，控制B风门气缸的滚轮式气动阀复位，使B风门处于解锁状态。

（3）当打开B风门时，控制A风门气缸的滚轮式气动阀动作，在气缸的作用下，使A风门处于置锁状态（如图3），关闭B风门时，控制A风门气缸的滚轮式气动阀复位，使A风门处于解锁状态。为防止两道风门瞬间同时打开，调整风门上两个滚轮式气动阀位置，使其灵敏度出现偏差，另外在杆上安装复位弹簧，保证风门关闭性能。

图1 气动式风门联锁装置应用示意图（A、B风门均闭合状态）

图2 气动式风门联锁装置应用示意图（A风门打开，B风门置锁状态）

图3 气动式风门联锁装置应用示意图（B风门打开，A风门置锁状态）

4.2 气动式风门联锁装置优点分析

（1）适用性

气动式风门联锁装置采用压缩空气为介质，风门本身关闭时的压力为动力源控制滚轮式气控阀，在滚轮式气控阀行程弹簧受外力伸缩来控制气缸置锁杆的动作，从而使风门处于置锁或解锁状态。故该装置对现场环境无特殊要求，在长距离风门中具有广泛应用、推广的意义。

（2）安全性

气动式风门联锁装置不需要外接电源，不存在电气设备失爆、不完好现象，该装置属于强制性风门闭锁，杜绝了由于两道风门同时打开造成的风流短路现象的发生,保证了矿井通风系统安全可靠。

（3）经济性

经过长期使用证明,该装置闭锁容易安装，维修工作量小，使用寿命长，具有较高的经济性。

5 结束语

山西段王集团友众煤业公司风门联锁装置的改进以及气动式风门联锁装置的成功研究应用，解决了长期以来因风门间距长而造成联锁困难的问题，保证了单轨吊运输系统中矿井通风系统的安全可靠，并对未来矿井气动式控制系统的研究与应用具有十分重要的意义。