撞杆式无压风门的现场应用研究

赫海全，尹 彬，皮子坤

(1.窑街煤电 金河煤业公司通风灭火部，甘肃 兰州 730080;2.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

风门是煤矿井下生产的主要通风设施之一。风门除了担负井下风量调节、行车过人的作用之外，不同的风门位置还将对涉及区域的瓦斯防治、自燃发火、综合防尘等产生较大影响［1－2］。窑街煤电集团公司金河煤矿一号井投产于1968年，经过多次改造后现设计生产能力达到120万t/年。一号井六采区主采煤层煤二层瓦斯含量高，且具有煤与二氧化碳(含甲烷等复杂气体)突出危险性，为了有效治理瓦斯，保证矿井安全生产，并使金河煤矿快速发展，达到在新采区布置2个综放工作面的能力。一号井于2003年和2006年分别对1－3和1－4通风系统进行了技术改造，现采用两翼对角抽风式高负压通风方式。本文将重点论述撞杆式无压风门在金河煤矿的现场应用。

1 传统单开风门在现场的应用

传统风门(见图1)多用15 mm厚的双层错缝木板或30 mm厚的单层木板制作，可制成单刷或双扇结构，需用人力开启。这类风门的特点是，门扇与门窗呈斜面沿口接触，接触处有可缩性胶皮垫，比较严实，坚固，一般可用1 ～2 年［3－4］。

图1 传统风门原理示意图

1)由于矿井通风系统的改造，在更换大功率主扇增加矿井风量的同时，也增加了矿井通风负压。2007年测定矿井最大通风阻力4 389 Pa，矿井风门两侧压差600～1 200 Pa，特别是七采区1530运输大巷风门，由于七采区尚未准备出首采面，风门两侧压差高达1 800 Pa。为了既满足物料运输的需要，又方便开关风门，该矿均采用上下扇，以减小开关阻力。

按照经常开关的下扇风门计算:

风门受力面积:

风门所受压力:

以风门合页为转动轴，风门所受风压力F1作用在风门中心，开启风门人力F2作用在风门边沿，按照力矩平衡:

相当于在摩擦系数为0.1，较为光滑的地面推动2 t重物，开启非常困难。

2.2 2组治疗前后膝关节屈曲AROM比较 术后4及12周后，2组患者AROM均较前一个时间点呈明显增加趋势(均P<0.05)；术后4周2组组间比较差异无统计学意义，术后12周观察组患者AROM明显高于同时间点对照组(P<0.05)。见表3。

为了解决这一难题，该矿又在风门上安置了泄压小风窗，将风门开启负压降至600 Pa左右，但开启风门仍需756 N的作用力，相当于在摩擦系数为0.1，较为光滑的地面推动0.75 t重物。身体较为虚弱者仍无法安全开启风门，没有彻底解决这一问题。

2)由于矿井通风负压大，在风门开关过程中风门扇与风门框剧烈碰撞，相互作用力极大，容易造成风门扇变形和风门墙体裂缝、脱落。为此，该矿将原来加工风门所用的3 mm铁皮变更为8 mm铁板，并在风门扇上加焊角铁，增加风门强度。但风门重量增加了2倍，又造成了风门运输、安装和维修的不便。

3)传统风门闭锁装置利用钢丝绳的固定长度直拉两道风门实现闭锁，当一道风门完全打开时，另一道风门才能完全拉紧，彻底闭锁。若其中一道风门部分开启时，另一道风门仍然可以开启成半开状态，无法实现真正意义上的闭锁。

4)传统风门长期开关，受风压作用力的影响，与门框碰撞发生变形后，关闭不严，漏风较为严重。

2 无压风门在现场的应用

1)ZWM型撞杆式无压风门的工作原理。

ZWM型撞杆式无压风门(见图2)是利用风压平衡原理，两扇风门逆向同步开启，两合风门安装有平衡机构，巧妙的把作用在风门上的负压通过平衡机构转化为一种内力，实现联动，当其中一合风门运动方向与矿井通风压力相同时，另一合风门则逆风向运动，两合风门所受的动力和阻力相等，方向相反，实现了风压平衡，仅需较小的外力就可开关风门。同时增加了滑道和撞杆，利用矿车或机车的侧边挤压风门撞杆，使撞杆在滑道中运行，将门打开。行人或车辆通过后，通过风门配重可实现风门自动关闭，在风门关闭过程由于两合风门风压平衡，膨胀轻微，作用力小，风门不易变形。

图2 撞杆式无压风门原理示意图

2)撞杆式无压风门的优点。

a)利用风压平衡原理，两合风门实现联动，仅需较小的外力，约200 N左右，即可打开风门，解决了人力开启风门困难的问题。

c)两合风门接触严密，不变型，双向密封，漏风量小。

d)两合风门实现联动，双向隔风，无须再设反向风门。

e)闭锁器采用弹簧复位、圆盘凸轮制动原理，当一道风门轻微开启后，另一道风门就能实现完全闭锁，避免了两道风门的同时开启。该装置钢丝绳始终处于张紧状态，避免了单纯采用钢丝绳直拉时突然绷紧伤人的隐患。

3)应用撞杆式无压风门取得的效益。

a)大幅度降低了高负压通风矿井风门开启时所需的外力，解决了单个职工无法安全开启风门的问题。

b)避免了风门关闭过程中在高负压作用下的剧烈碰撞，有效降低了风门和墙体在外力作用下的破损，大大减少了维修工作量。

c)风门始终处于完好状态，关闭严密，双向密封。与传统单开风门相比漏风量减少了50%。

d)利用车辆侧边碰撞风门撞杆开启风门，减少了电机车通过风门时需停车开启风门的环节，并且不需要专职跟车工，只需机车司机一人就可完成该项工作。既减少了工作环节，提高了单班风门过车数量，又节约了人力资源。

e)闭锁器灵敏可靠，切实做到了完全闭锁。避免了人为因素开启和故意松动钢丝绳破坏现象。

f)在电机车行驶过程即便出现刹车失灵和人为操作失误等意外情况，也可避免机车碰毁风门。

4)现场注意事项。

a)风门周围应保持环境清洁、平整，防止风门前后淤泥积水，杜绝机械传动部位锈蚀。

b)闭锁器安装处应保证墙壁平整，在吊桶行程范围内无障碍物，发现问题应及时处理。

c)严禁机车或行人故意直接撞击风门，无事不要在风门附近逗留。

d)定期对风门墙体进行安全检查，进行防锈、密封处理。

e)车辆应轻轻撞击风门撞杆，建议挤撞速度小于 0.5 m/s，最好小于 0.1 m/s。

3 结论

在高负压矿井中，传统的单开式风门不但开启困难而且极易漏风。利用风压平衡原理设计的撞杆式无压风门具有较好的现场应用效果，当车辆和行人通过时，风门可以轻松打开，通过后风门自动关闭。既可以在安全生产、减少漏风、维护通风系统稳定等方面取得明显的效果，为通车、行人提供诸多方便，也可以使矿井面貌发生大的转变，推进矿井质量标准化和“两型三化”矿井创建工作［5］，为现代化管理奠定基础。

［1］徐永圻.煤矿开采学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2009:121－123.

［2］马立伟，张 沛，黄雅君.合理构筑风门 确保通风安全［J］.中州煤炭，2006，141(3):86－87.

［3］黄元平.矿井通风［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1986:46－47.

［4］马维绪.中小型现代化煤矿使用生产技术手册［M］.北京:煤炭工业出版社，2007:203－205.

［5］温克珩.创建“两型三化”矿井的工作实践与思考［J］.煤矿安全，2011，42(8):184－186.