浅谈煤矿副立井安全门闭锁装置的研制

2021-04-03姚洪平崔冬雪

中国设备工程 2021年11期

姚洪平，崔冬雪

（1.唐山工业职业技术学院，河北唐山 063299；2.河北能源职业技术学院，河北唐山 063000）

总的来说，整个矿井提升设备运行性能会对矿井生产产生影响，同时与人员生命和财产安全息息相关。更为重要的是，在煤矿生产过程中，应保证设备能够处于长期连续运转状态，尽可能降低相关事故问题的出现几率，缩短检修时间，保障工作人员的人身安全，为企业发展提供更多机会。现阶段，我国矿井安全门最为常见的形式有2种，即左右平移开闭式和上下开闭式。如果按照动力源进行划分，主要包括人工操作式、罐笼带动垂直升降式以及动力驱动式。

1 工程概况

某煤矿中，兼并重组了很多中小型煤矿，在执行所述煤矿安全检查操作任务时，很多矿井副立井罐笼和提升信号以及安全门均未执行闭锁操作，从而为整个矿井安全带来极大安全隐患。为了将该项问题解决，企业内部机电部门设立很多专项课题，以现有罐笼安全门为基础，执行全面的优化改进设计，最终研究出一种新型安全门闭锁装置，为后续相关工作的开展创造有利条件。

2 闭锁装置的优势

首先，安全门电磁锁借助于提升机信号程序，可以实现自动打开和关闭控制，还能与提升机信号系统建立合作关系，不需要工作人员进行任何的手动操作，使系统操作繁琐性得到合理简化。其次，借助于锁钩锁住安全门之后，无法凭借外力将其打开。再次，电磁锁如果没有锁到位，便会发出报警信号，该种情况下，即使开车信号出现，实际电磁锁依旧不会保证电路联通，安全门无法打开，导致整个系统安全性受到影响。最后，在实际矿井安全门研究上，最为常见的控制类型有油缸和气缸控制，再加上液压系统实际特点，倘若油缸驱动安全门门体处于合适状态，油缸闭锁功能必然能够被触发。受上述情况影响，安全门将转变成关闭状态，此时的机械闭锁也显得十分可靠，外人很难将其打开，强化安全特性。但该液压系统容易受到温度和油质影响，导致维护成本明显提升。站在气缸驱动系统角度来说，同样容易受到矿井条件影响，之所以会出现这种情况，是因为气压系统之中涉及到一些杂质，这些杂质能够对气缸产生破坏，增加整个系统的故障出现几率。对于电磁闭锁装置应用，很难受到周围环境影响，整体维护成本也较低。

另外，当气缸控制系统以及油缸控制系统之中出现故障问题之后，工作人员应按照具体要求，将零部件拆卸下来，当所有故障问题处理好后，便可以将安全门打开，但该过程需要消耗很长时间。一旦电磁闭锁装置出现故障问题，应立即使用应急处理操作，该类操作十分简单，而且继电器自身带有强制开关，可以让电磁锁处于通电状态，此时，安全门可以顺利开启。如果电磁锁存在一些故障问题，工作人员应做到及时将电磁锁锁头复位，保证安全门顺利开启，放出罐内工作人员，避免罐内出现人员滞留问题。

3 煤矿副立井安全门闭锁装置的研制内容

3.1 机械闭锁机构

本文研究的新型机械闭锁装置的组成主要涉及到两方面内容：首先是弹簧销，该机构中所应用的弹簧销属于是带套销轴，内部设置内置弹簧，平时处于常闭状态，实际弹簧销安装上，主要集中在井口护栏周围，为了保证系统运行的稳定性，工作人员应提前测量好弹簧销销轴直径，安装相应的闭锁销插孔。如果是在常闭状态之下，安全门会受到弹簧销闭锁影响，无法正常打开。其次是常闭机械控制以及动力机构，该类结构主要安装在罐笼附近侧面护栏上。纵观整个机构设计过程，最为常见的原理为杠杆原理，工作人员应提前将杠杆的一端固定在井架上，另一端安装在井口一侧。实际机构相互连接时，最为常见的连接物质为钢丝绳。

当主罐笼与井口锁盘处于平行状态时，会与机械闭锁插销连杆机构发生接触，此时，杠杆机构一端需要承受极大压力，让连接钢丝不断上升，而钢丝绳的另一端与弹簧销连接在一起，受钢丝绳的拉动，能够拉动弹簧销回收，最终原理安全门闭锁孔，保证安全门能够顺利开启。站在另一个角度来说，如果罐笼可以提升到停止位置，安全门同样可以被顺利打开。如果主罐下至杠杆机构下端，整个钢丝绳完全放松，弹簧销也不会有拉力，安全门机械闭锁插销也会受到弹簧作用力，最终出现复位状态，保证整个安全门机械闭锁过程的合理性，强化机械闭锁安全门的应用效果。

3.2 信号闭锁机构

除了对机械闭锁机构进行应用之外，信号闭锁应用同样重要。相关工作人员可以选择在安全门闭锁上端等位置安装可靠性较高的信号传感器，一组之中需要安装两个。此时，如果安全门处于关闭状态，传感器之间的距离也会越来越近，保证信号能够在传感器之间进行反馈，提升信号也能有效发出。倘若罐笼处于停止位置，当安全门处于打开状态时，传感器之间的距离也会增加，如果其中一个传感器发出信号，另外的传感器无法做出回应，最终不利于绞车信号的传递。当安全门中的两个传感器信号与绞车医生回路信号相互串进之后，相应的提升信号以及安全门闭锁过程不会受到任何影响。站在整体角度来说，安全门闭锁和信号闭锁的相互合作，当罐笼发出停车信号后，安全门能够及时转变为打开状态。倘若安全门无法正常关闭，开车信号也不会正常发出，为实际工作的开展创造安全环境。

3.3 新型安全门闭锁装置的制作

一般来说，杠杆机构之中均匀的分布着很多小孔，为钢丝绳提供链接位置，而且钢丝绳也会穿在不同位置处。当杠杆机构被罐笼抬起之后，被拉起的钢丝无法发挥作用，人们可以根据实际情况，选择合适的钢丝绳连接位置。其次，对于弹簧销内弹簧规格的选择，除了符合弹簧销自动复位要求之外，如果没有拉力作用，弹簧销轴销也能处于自动复位状态。再次，主体操作应满足连接弹簧销和杠杆机构的钢丝绳要求，具体内容如下：第一，保持较高的柔软度。在通过导向轮时，应保证与导向轮形成紧密连接，还要保证能够轻易转变方向，刚性不能过大，在没有拉力作用时，还需要与导向轮保持紧密贴合状态，决不能脱离导向轮中的导向槽。第二，做好防锈操作。在井口处，潮湿度很高，环境也比较恶劣，倘若钢丝绳没有执行防锈处理，后续使用时往往会对其机械性能产生影响。因此，人们应尽可能应用胶套钢丝绳，直径大约为4mm。

在杠杆机构和罐笼接触时，罐笼壁应具备较强的滑动能力，但如果长期处于该种状态，整个罐笼也会受到损伤。因此，在杠杆机构前段，工作人员可以选择加装一个尼龙滚，使其发挥出滑动轮的效果，只有这样，才能有效避免罐笼结构所引发的划痕问题，强化抵御锈蚀的能力。在杠杆机构和井架结合设计时，应该以铰接操作为主。相关研究表明，在销轴直径设计上，最为常见的数值为7mm以上，只有这样，才能保证系统可以承受更大的径向剪切力，上销轴也不会出现永久性形变现象。所以说，工作人员需要在销轴上涂上黄油，避免出现生锈现象，还能增强杠杆和销轴间的润滑作用，降低摩擦力。总的来说，该结构设计操作比较简单，可靠性也能有所保障，能够借助于信号传感器串入绞车提升信号回路闭锁效果，让井口安全门闭锁始终处于稳定状态，保障立井提升的安全性。

4 实践应用效果分析

当新型安全门闭锁装置设计好之后，该煤矿副立井提升系统也需要进行稳定的安装和调试，现阶段，整体运行依旧没有出现任何严重问题。对于新型安全门闭锁装置应用，能够避免由于操作失误，引发严重的安全事故。在装置应用时，该企业没有出现一起由于安全门打开而引发的风险事件。相比之下，安全门闭锁装置在制作上并不复杂，投入资金量有限，呈现出较高的性价比。另外，在提升系统安全性和可靠性同时，还能控制好设备主体生产成本，取得更高的经济效益。