论文部分内容阅读
摘要：文章主要分析了煤矿井下负压为2800Pa时，常用异向同步平衡式自动风门无法正常使用，针对这一问题经过多次下井调研，了解常用自动风门的使用情况，设计出了大负压对开自动风门，并得到了推广使用。这对增强矿井通风系统的安全可靠性起到了重要作用。
关键词：煤矿井下；大负压；自动风门；设计；使用
近几年，随着煤矿行业科技的发展，矿用通风设施的完善，国家对井下通风系统的安全性要求也越来越高，那么，在井下通风系统中为调节风流量且便于操作维护而设计、使用的自动风门的要求也越来越高。因此，提高自动风门的实用性，不但可以增强矿井通风系统的安全可靠性，也为提高矿井生产自动化程度起着相当重要的作用。
就目前市场上来说，自动风门的名目种类繁多，但使用最多的，且行人行车都能方便通过的自动风门是一种钢制结构的压力平衡式异向同步开启的风门。这种风门通过油缸斜推门扇，达到两门扇异向同步开启的效果，基本上满足了常规条件下矿井通风设计的要求。
通过多次下井实地调研及对这种异向同步平衡式自动风门的使用情况的了解，最后发现，这种自动风门一般只能用于井下巷道负压在1000Pa左右的矿井，当井下巷道负压大于2000Pa甚至达3000Pa时，这种自动风门将无法正常使用，不能满足巷道调节风量的要求。
2012年，在黄陵二矿井下负压2800Pa的大负压矿井，通过两次深入矿井了解自动风门的使用要求和直观感受大负压情况。结果看到的景象，远远超出了我们的想象，井下正使用的常规异向同步开启的自动风门，由于负压大，两门扇无法完全闭合，两扇之间始终有将近200mm的缝隙，手放到缝隙处，都能感觉到强大的吸力要拽走胳膊，风声大的犹如风道大功率风机的声音，远在300m处的巷道都能听见。地鼓造成门的下框严重变形突起，门扇关不上。还了解到此门安装才几个月时间，油泵已换了3次，油缸接头断裂2次，铰链断裂2次。曾反复维修过多次也没有解决漏风、连接强度弱、门体严重变形等问题。通过实地了解，掌握这些情况，我们果断调整设计思路，从根本上改变市场上这种常规自动风门的设计结构，从以下几方面设计大负压自动风门。
一、改变驱动方式及承压等级
将原驱动方式由油缸斜推门扇改为油缸顶部直推门扇，油缸支座采用可旋转式结构，这样油缸的推力全部垂直作用于门扇上，没有平行分力，就不会有平行方向上油缸的推力对连接件的强度破坏。并将液压系统部分由普通的承压3.5吨提升为承压10吨的。
二、两门扇由异向同步开启方式变为对开方式
由于负压大，平衡式异向同步风门虽然开启时能相互抵消一部分力，但存在问题是迎风面这扇门在平衡连杆的作用下还是关不住，始终有200mm宽的缝隙漏风，为此，将风门设计为对开式风门，开启方向背向风向，这样，在负压的作用下，两扇门都牢牢处于关闭状态。
三、增大液压系统配置数量
将常规自动风门的1组门1套液压系统改为了2套液压系统，每套系统2个油缸，分别控制2道风门的1个门扇，以保证有足够的推力。
四、提升门体材料整个规格，大力增强门体强度。
（一）门框
门框采用[22#槽钢封δ8钢板构成，下框采用可拆卸δ8半圆拱形钢板结构，并在联接处设计可调节余量，以至于出现地鼓时，下框可自动调节位置，这样不会拉坏其余三边门框。当地鼓变形严重时，可以拆掉下框螺栓，处理好地面鼓出部分后，继续带上下框，门框整体不会受到破坏。
（二）门扇
门扇采用矩管70×50×3焊接成框架结构，里外面板采用δ3钢板两边折弯35mm整体封与框架上下面及周边焊接而成，这样以来形成了一个56mm厚的实体钢结构门扇，这种门扇的强度比起常规异向同步自动风门的门扇强度增大了好几倍，门扇上密封条采用8mm厚橡胶板通过压条用通螺栓联接，便于随时拆卸更换。
（三）铰链部分
铰链部分全部设计成轴承带轴承座的轴套式结构。虽然为了保证强度门体整体用材材料规格提升后门体自重加大，但通过这种轴承座式铰链结构的使用，门扇在没有负压作用时一个人仍能灵活开启。
五、生产、安装使用
按照以上技术方案，通过反复进行理论计算，设计并生产出了第一批大负压自动风门。首批大负压自动风门于2012年8月在黄陵二矿安装使用，通过几个月的使用，风门各种性能良好，使用灵活且能保证矿方设计的调节风量。解决了常规异向同步开启的自动风门在这种大负压矿井难以正常使用的难题，得到了矿方的认可，因此，设计的这种对开式大负压自动风门安装实验成功。在黄陵二矿又相继做了第二批、第三批这样的大负压对开自动风门，同时，这种大负压自动风门这两年来已经在黄陵、神木好几个大负压矿井相继投入了使用。
这种煤矿井下大负压对开式自动风门设计与应用解决了目前大负压矿井自动风门难以正常使用的技术难题。这对增强矿井通风系统的安全可靠性起到了重要作用。
参考文献：
[1]《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，国家安全生产监督管理总局。
[2]《机械设计手册》（新版）第2卷，机械设计手册编委会，编著—3版—北京，机械工业出版社，2004年8月。
关键词：煤矿井下；大负压；自动风门；设计；使用
近几年，随着煤矿行业科技的发展，矿用通风设施的完善，国家对井下通风系统的安全性要求也越来越高，那么，在井下通风系统中为调节风流量且便于操作维护而设计、使用的自动风门的要求也越来越高。因此，提高自动风门的实用性，不但可以增强矿井通风系统的安全可靠性，也为提高矿井生产自动化程度起着相当重要的作用。
就目前市场上来说，自动风门的名目种类繁多，但使用最多的，且行人行车都能方便通过的自动风门是一种钢制结构的压力平衡式异向同步开启的风门。这种风门通过油缸斜推门扇，达到两门扇异向同步开启的效果，基本上满足了常规条件下矿井通风设计的要求。
通过多次下井实地调研及对这种异向同步平衡式自动风门的使用情况的了解，最后发现，这种自动风门一般只能用于井下巷道负压在1000Pa左右的矿井，当井下巷道负压大于2000Pa甚至达3000Pa时，这种自动风门将无法正常使用，不能满足巷道调节风量的要求。
2012年，在黄陵二矿井下负压2800Pa的大负压矿井，通过两次深入矿井了解自动风门的使用要求和直观感受大负压情况。结果看到的景象，远远超出了我们的想象，井下正使用的常规异向同步开启的自动风门，由于负压大，两门扇无法完全闭合，两扇之间始终有将近200mm的缝隙，手放到缝隙处，都能感觉到强大的吸力要拽走胳膊，风声大的犹如风道大功率风机的声音，远在300m处的巷道都能听见。地鼓造成门的下框严重变形突起，门扇关不上。还了解到此门安装才几个月时间，油泵已换了3次，油缸接头断裂2次，铰链断裂2次。曾反复维修过多次也没有解决漏风、连接强度弱、门体严重变形等问题。通过实地了解，掌握这些情况，我们果断调整设计思路，从根本上改变市场上这种常规自动风门的设计结构，从以下几方面设计大负压自动风门。
一、改变驱动方式及承压等级
将原驱动方式由油缸斜推门扇改为油缸顶部直推门扇，油缸支座采用可旋转式结构，这样油缸的推力全部垂直作用于门扇上，没有平行分力，就不会有平行方向上油缸的推力对连接件的强度破坏。并将液压系统部分由普通的承压3.5吨提升为承压10吨的。
二、两门扇由异向同步开启方式变为对开方式
由于负压大，平衡式异向同步风门虽然开启时能相互抵消一部分力，但存在问题是迎风面这扇门在平衡连杆的作用下还是关不住，始终有200mm宽的缝隙漏风，为此，将风门设计为对开式风门，开启方向背向风向，这样，在负压的作用下，两扇门都牢牢处于关闭状态。
三、增大液压系统配置数量
将常规自动风门的1组门1套液压系统改为了2套液压系统，每套系统2个油缸，分别控制2道风门的1个门扇，以保证有足够的推力。
四、提升门体材料整个规格，大力增强门体强度。
（一）门框
门框采用[22#槽钢封δ8钢板构成，下框采用可拆卸δ8半圆拱形钢板结构，并在联接处设计可调节余量，以至于出现地鼓时，下框可自动调节位置，这样不会拉坏其余三边门框。当地鼓变形严重时，可以拆掉下框螺栓，处理好地面鼓出部分后，继续带上下框，门框整体不会受到破坏。
（二）门扇
门扇采用矩管70×50×3焊接成框架结构，里外面板采用δ3钢板两边折弯35mm整体封与框架上下面及周边焊接而成，这样以来形成了一个56mm厚的实体钢结构门扇，这种门扇的强度比起常规异向同步自动风门的门扇强度增大了好几倍，门扇上密封条采用8mm厚橡胶板通过压条用通螺栓联接，便于随时拆卸更换。
（三）铰链部分
铰链部分全部设计成轴承带轴承座的轴套式结构。虽然为了保证强度门体整体用材材料规格提升后门体自重加大，但通过这种轴承座式铰链结构的使用，门扇在没有负压作用时一个人仍能灵活开启。
五、生产、安装使用
按照以上技术方案，通过反复进行理论计算，设计并生产出了第一批大负压自动风门。首批大负压自动风门于2012年8月在黄陵二矿安装使用，通过几个月的使用，风门各种性能良好，使用灵活且能保证矿方设计的调节风量。解决了常规异向同步开启的自动风门在这种大负压矿井难以正常使用的难题，得到了矿方的认可，因此，设计的这种对开式大负压自动风门安装实验成功。在黄陵二矿又相继做了第二批、第三批这样的大负压对开自动风门，同时，这种大负压自动风门这两年来已经在黄陵、神木好几个大负压矿井相继投入了使用。
这种煤矿井下大负压对开式自动风门设计与应用解决了目前大负压矿井自动风门难以正常使用的技术难题。这对增强矿井通风系统的安全可靠性起到了重要作用。
参考文献：
[1]《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，国家安全生产监督管理总局。
[2]《机械设计手册》（新版）第2卷，机械设计手册编委会，编著—3版—北京，机械工业出版社，2004年8月。