煤矿巷道风门安全闭锁装置结构设计

王桂娟，王姣

（河北能源职业技术学院，河北 唐山 063000）

摘 要：随着煤矿生产机械化水平的日益提高，大规格的双扇风门在大断面巷道中使用数量增多，为解决风门不能可靠闭锁的问题，利用连杆滑块机构所具有的传动和传动死角原理，设计闭锁装置，在无外界动力的前提下，实现对双道双扇风门前后闭锁，确保煤矿井下通风巷道不出现短路风流，保证通风安全。连杆滑块装置闭锁机构具有结构简单、操作方便、体积和重量小、开启及闭锁无需外加动力，闭锁实现时的风门开启量达到最小，具有较强的实用性的特点。

关键词： 煤矿安全；巷道风门；安全闭锁；短路

中图分类号：TG333 文献标识码：A

题名1

0 引言

“安全第一，预防为主，综合治理”是我国安全生产的基本方针。煤矿井下安全生产所受制约因素多，其中通风安全问题时刻威胁着煤矿井下生产的各个环节，特别是高瓦斯和瓦斯突出矿井，成为影响安全生产的最突出因素，关系到人员生命和国家财产的安全。矿井通风在煤矿安全生产、预防瓦斯等通风事故中发挥着不可替代的作用。在通风系统中的各风门，是实现风量及风压调节的基本设施，确保各通风网络分支风量分配且稳定、可靠。从通风安全角度，风门不得随意敞开，以免造成风流短路，使各分支路风压、风量不稳，出现局部缺风，造成井下通风安全隐患，甚至酿成恶性通风安全事故。所以设计合理、可靠的双道风门安全闭锁装置，可确保双道风门间可靠闭锁，根除由双道风门相互不能闭锁所造成的通风安全隐患，对确保煤矿井下安全生产具有十分重要的意义。

1煤矿井下巷道风门安全闭锁装置作用及工作要求

1.1 煤矿井下巷道风门安全闭锁装置的作用

煤矿井下巷道风门安全闭锁装置作用就是在煤矿井下巷道双扇双道风门中起到相互闭锁作用，不得同时打开，即其中任一道风门的任一风门打开时，使另外一道双扇风门闭锁不能打开，只有打开的风门全部关闭时，另一道风门才能够打开，避免风流短路。

1.2 煤矿井下巷道风门安全闭锁装置的工作要求

在常态下，两道风门的任意一道风门任一扇风门可随时打开； 两道风门中的任一道一扇风门打开时，另一道风门的任一扇风门不能打开，确保两道风门间相互闭锁；闭锁实现时的风门开启量越小越好； 闭锁装置简单可靠，体积和重量小，安装方便；开启及闭锁无需外加动力。

2闭锁装置的闭锁、解锁原理

风门安全闭锁装置如何实现闭锁是结构的关键。其工作原理是以门扇的开启位移或位置信号为启动信号，在无外界动力的前提下，门扇的位移及门扇位移产生的力为闭锁装置的动力。闭锁由连杆滑块装置来实现，滑块与曲柄回转中心设置一定的偏心，靠滑道及偏心作用实现反向闭锁。门扇对闭锁装置的启动由齿条实现，齿条位移及力带动齿轮回转通过连杆带动滑块移动使钢丝绳拉动闭锁杠杆，由杠杆带动闭锁轴将另一道两扇门的闭锁钩同时勾住，实现闭锁。四杆机构推移至最高点后闭锁，启动控制装置为齿轮、齿条，由门扇关闭和开启的位置决定。具体结构原理如图1所示。

图1 闭锁、解锁装置结构原理图

Fig.1 A schematic of the structure of the locking and unlocking device

3 闭锁装置的优化设计

闭锁装置的核心部分采用连杆滑块机构，为保证触动后滑块的自锁，滑块滑移中心线与曲柄中心偏移，滑块机构推移至最高点后自锁，这时再打开回移需要外力，曲柄形式改成齿轮机构，以便于由门扇的打开运动来开启闭锁装置。启动控制装置为齿条，由门扇关闭和开启位置决定，门扇关闭时齿条与齿轮处于啮合状态，控制闭锁装置不闭锁，两道四扇门都可打开，任一道的任一门扇打开到一定位置时，由齿条带动齿轮回转，滑块上移至最高点，此时齿条与齿轮脱离啮合，由箱壁和滑块的偏心结构，在钢丝绳拉力下闭锁。考虑到钢丝绳的张紧及弹性，尽量加大拉动钢丝绳的拉动量，用动滑轮组拉动钢丝绳。曲柄长度取60mm，连杆长度取80mm，滑块滑移中心线与曲柄中心偏移10mm，齿轮分度圆直径80mm，32齿，模数2.5，门扇齿条初始位与终止位水平差为31.4mm，此时门扇开启2⁰，滑块单程推移36.3mm，动滑轮双程可拉动钢丝绳72.6mm的拉动量。相同的齿轮齿条启动控制装置和曲柄滑块装置与各自的门扇相对应，在同一闭锁装置箱体内布置两套，以满足双扇门的需要。

在两道四扇门上分别安装闭锁钩，闭锁装置上设有闭锁杆，闭锁杆由钢丝绳拉动杠杆向上移动和同一道的两扇门上的两个闭锁钩同时扣合而实现对这道门的闭锁，确保另一道的任一门扇开启时本道门的闭锁。闭锁装置结构如图2所示。

图2 闭锁、解锁装置结构优化设计图

Fig.2 Locking, unlocking device structure optimization design

4 结论

本设计结构简单、操作方便。风门闭锁装置的启闭动作无需动力源，只靠风门开、关动力由风门回转位移位置决定。双道双扇的任一门扇打开，触发机构在风门打开移动位移和打开力的作用下，由齿条带动曲柄连杆滑块机构实现对闭锁钢丝绳的牵拉，实现闭锁杆反转上移与闭锁钩扣合，从而实现对下一道风门的闭锁，确保确保双道风门不能同时打开。风门关闭后，在齿轮齿条的带动下使曲柄连杆滑块机构反向运动而解锁，闭锁扣合机构在弹簧力的作用下解锁，解锁后任何一扇门均可打开。

设计方案安全可靠，具有较强实用性。闭锁装置可在无其他动力的巷道中，利用人或矿车打开门的动力和位移下，触动闭锁机构实现对下一道风门的闭锁，在前一道被打开的风门未关闭条件下，下一道风门不能打开。在常态下，双道双扇风门的任一风门都处于可打开状态，只要有一扇风门打开，其上一道风门全部闭锁，确保风流不短路。

参考文献

[1] 胡承正, 周详, 缪灵. 理论物理概论: 上 [M]. 武汉:武汉大学出版社, 2010: 112.

HU C Z, ZHOU X, MIAO L. Introduction to Theoretical Physics: Volume 1[M]. Wuhan: Wuhan University Press, 2010: 112

[1] 王卫远，焦荣坤，李升．矿井双向风门联锁装置的推广与应用[J]．江西：煤炭科技，2005(６)：17-18．

WANG W Y,JIAO R K,LI S. The promotion and application of the two-way door interlocking device in the mine[J]．Jiangxi: Coal Science and Technology magazine, 2005(６)：17-18．

[2] 赵秋丹，刘爱新．煤矿井下风门的连锁与报警[J]．哈尔滨：煤炭技术，2009(4):44-45.

ZHAO Q D,LIU A X. Chain and alarm of underground windgates in coal mines[J]. Haerbin: Coal Technology, 2009(4):44-45.

[3] 孙建华，邵芝梅．煤矿自动控制风门的选择与应用[J]．哈尔滨：煤矿机械，2006(8):205-206.

SUN J H,SHAO Z M. The selection and application of automatic control of the wind gate in coal mine[J]. Haerbin: Coal mine machinery, 2006(8):205-206.

[4] 狄存绪，罗保明，顾新宇.井下风门快速开启装置的设计[J]．洛阳：矿山机械，2010(11):33-34.

DI C X,LUO B M,GU X Y. The design of the underground door quick opening device[J]. Luoyang: Mine Machinery, 2010(11):33-34.

[5] 孟祥军,王绪友,付伟. 煤矿自动控制互锁平衡风门的研制及应用[J]. 北京：煤炭工程, 2011(2).

MEMG X J,WANG X Y,FU W. The development and application of interlock balancing door for automatic control of coal mine[J]. Beijing: Coal Engineering，2011(2).

作者简介：王桂娟（1972-），女，河北省唐山市人，硕士，副教授，主要研究方向为机械设计与制造；

通信作者：王姣（1981-），Email：wangguijuan11@163.com。

题名1

The structure design of the safety locking device of the wind gate in the coal mine roadway

WANG Guijuan, WANG Jiao

(Hebei Energy College of Vocation and Technology, Tangshan, Heibei 063000, China)

Abstract: With the increasing level of mechanization of coal mine production, the use of large-scale double-door in large section roadways has increased. In order to solve the problem that the door not be reliably locked, the locking device is designed by using the principle of transmission and transmission dead angle of the connecting rod slider mechanism. Under the premise of no external power, the rear lock of the double-fan front is realized to ensure that there is no short-circuit wind flow in the underground v

entilation lane of the coal mine, and to ensure the safety of ventilation. The latch mechanism of the connecting rod slider device has the characteristics of simple structure, convenient operation, small size and weight, it can open and close without additional power, and the minimum amount of door opening when the latch is realized, that has the characteristics of strong practicality.

Keywords: coal mine safety ; laneway door ; secure locking; short circuit