煤礦副立井安全門閉鎖裝置的研制

趙曉娥 孫 燕

（山西省大同市同煤集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037002）

1 工程概況

馬脊梁礦兼并重組的中小型煤礦較多，在對(duì)所屬煤礦進(jìn)行安全檢查時(shí)，大部分礦井的副立井罐籠與提升信號(hào)、安全門都沒(méi)實(shí)現(xiàn)閉鎖，給礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的隱患。為了解決這個(gè)問(wèn)題，公司機(jī)電部設(shè)立專項(xiàng)課題，在現(xiàn)有罐籠安全門的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制了一種新型的安全閉鎖裝置。

2 安全門閉鎖裝置的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)

該新型機(jī)械閉鎖裝置主要由兩部分組成：一部分為彈簧銷。該機(jī)構(gòu)為一帶套的銷軸，在內(nèi)置彈簧的作用下為常閉狀態(tài)，彈簧銷安裝在井口護(hù)欄安全門對(duì)面的護(hù)欄上，根據(jù)彈簧銷銷軸的直徑并在安全門上制作一個(gè)閉鎖銷插孔。由于處于常閉狀態(tài)的彈簧銷的閉鎖作用，安全門打不開(kāi)。另一部分為閉鎖機(jī)械的控制和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，安裝在罐籠側(cè)面的護(hù)欄和豎梁上。該機(jī)構(gòu)采用杠桿原理，杠桿一端固定在井架上，另一端伸出至井口側(cè)，由罐籠的提升和下降來(lái)提供動(dòng)力，推動(dòng)杠桿發(fā)生動(dòng)作。兩個(gè)機(jī)構(gòu)之間采用鋼絲繩連接。

當(dāng)主罐籠提升至頂部與井口鎖口盤平行位置時(shí)壓在機(jī)械閉鎖插銷連桿機(jī)構(gòu)上，杠桿機(jī)構(gòu)的一端由于罐籠的壓力而帶動(dòng)連接的鋼絲繩上提，鋼絲繩的另一端連在彈簧銷上，由于鋼絲繩的拉力作用而打開(kāi)彈簧銷回收，離開(kāi)安全門閉鎖孔的位置（如圖1所示），從而可以打開(kāi)安全門，即當(dāng)罐籠提升至停止位置時(shí)，安全門可打開(kāi)。反之，當(dāng)主罐下至杠桿機(jī)構(gòu)的下端時(shí)，杠桿機(jī)構(gòu)因失去罐籠的作用力而放下，鋼絲繩放松，自動(dòng)解除作用在彈簧銷上的拉力，安全門機(jī)械閉鎖插銷由自身及彈簧的作用力復(fù)位插入安全門閉鎖孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全門機(jī)械閉鎖的全部過(guò)程。同理副罐也能實(shí)現(xiàn)機(jī)械閉鎖安全門。

圖1 機(jī)械閉鎖裝置示意圖

2.2 信號(hào)閉鎖機(jī)構(gòu)

在機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還加了信號(hào)閉鎖。即在安全門的閉鎖孔上端和護(hù)欄對(duì)應(yīng)位置分別加裝一個(gè)信號(hào)傳感器，兩個(gè)組成一組。當(dāng)安全門關(guān)閉時(shí)兩個(gè)傳感器相互靠近，一個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)在另一個(gè)傳感器上得到反饋時(shí)，絞車的信號(hào)回路暢通，才可以發(fā)出提升信號(hào)。反之，當(dāng)罐籠處于停止位置，安全門打開(kāi)時(shí)，兩個(gè)傳感器分開(kāi)，一個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)沒(méi)有在另一個(gè)傳感器上得到反饋，絞車的信號(hào)回路不暢通，發(fā)不出提升信號(hào)。安全門的兩個(gè)信號(hào)傳感器串入絞車提升信號(hào)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)提升信號(hào)與安全門的閉鎖。信號(hào)閉鎖裝置示意圖如圖2所示。

圖2 信號(hào)閉鎖裝置示意圖

安全門的機(jī)械閉鎖與信號(hào)閉鎖配合使用，罐籠到位并發(fā)出停車信號(hào)后安全門才能打開(kāi)；安全門未關(guān)閉，發(fā)不出開(kāi)車信號(hào)；安全門關(guān)閉后才能發(fā)出開(kāi)車信號(hào)；發(fā)出開(kāi)車信號(hào)后，安全門打不開(kāi)。

3 新型安全門閉鎖裝置的制作

（1）如圖1所示，在杠桿機(jī)構(gòu)上均勻分布著一排小孔，其為鋼絲繩的連接位置，鋼絲繩穿在不同的位置，在杠桿機(jī)構(gòu)被罐籠抬起時(shí)，拉起的鋼絲繩的行程是不一樣的，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的鋼絲繩連接位置。

（2）彈簧銷內(nèi)彈簧的規(guī)格要符合彈簧銷自動(dòng)復(fù)位的要求，在沒(méi)有拉力作用時(shí)彈簧銷的銷軸能自動(dòng)復(fù)位。

（3）連接彈簧銷和杠桿機(jī)構(gòu)的鋼絲繩的要求：① 需要夠柔軟。在通過(guò)導(dǎo)向輪時(shí)能與導(dǎo)向輪緊密接觸，能輕易轉(zhuǎn)變方向，不能有較大的剛性，產(chǎn)生較大的反作用力，在沒(méi)有拉力作用的時(shí)候還能與導(dǎo)向輪緊密貼合，不脫離導(dǎo)向輪的導(dǎo)向槽。② 需要防銹。因?yàn)榫谝话愣急容^潮濕，受各種惡劣環(huán)境的影響，如果鋼絲繩沒(méi)有經(jīng)過(guò)防銹處理，就容易導(dǎo)致鋼絲繩因銹蝕問(wèn)題影響其機(jī)械性能，因此建議使用4mm的膠套鋼絲繩。

（4）因?yàn)楦軛U機(jī)構(gòu)與罐籠接觸的一端要經(jīng)常在罐籠壁上滑動(dòng)，時(shí)間久了難免會(huì)給罐籠造成劃痕傷害，因此在杠桿機(jī)構(gòu)的前段加裝一個(gè)尼龍滾輪作為滑動(dòng)輪，把滑動(dòng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)接觸，這樣就避免了因杠桿的滑動(dòng)給罐籠帶來(lái)劃痕，有效地保護(hù)了罐籠的防銹性能。

（5）杠桿機(jī)構(gòu)與井架結(jié)合處的固定端設(shè)計(jì)為鉸接。經(jīng)過(guò)計(jì)算，銷軸的直徑應(yīng)使用7mm以上的銷軸，這樣能在承受較大的徑向剪切力的作用下而不使銷軸發(fā)生永久性形變。要在銷軸涂上黃油，一是起到避免生銹的作用，二是又能對(duì)杠桿與銷軸間的摩擦起到很好的潤(rùn)滑作用。

設(shè)計(jì)的機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)利用立井罐籠在井口位置的上下移動(dòng)為機(jī)械閉鎖裝置提供原動(dòng)力，采用一組尼龍滾輪來(lái)改變傳導(dǎo)力的方向，采用彈簧銷來(lái)作為安全門的閉鎖裝置，利用杠桿原理制作了安全門閉鎖銷連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)罐籠正常使用時(shí)的上升和下降給杠桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作提供了開(kāi)啟和復(fù)位的信號(hào)，為杠桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)原動(dòng)力，通過(guò)鋼絲繩的連接和傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)彈簧銷的開(kāi)啟與閉合。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，且成本低廉，與信號(hào)傳感器串入絞車提升信號(hào)回路閉鎖一起很好地實(shí)現(xiàn)了井口安全門的閉鎖，有效提高了立井提升的安全性。

4 實(shí)踐應(yīng)用效果分析

新型的安全門閉鎖裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)后，在馬脊梁礦副立井提升機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行了安裝、調(diào)試與應(yīng)用，當(dāng)前已穩(wěn)定運(yùn)行兩年有余。新型安全門閉鎖裝置的應(yīng)用，消除了因誤操作而造成的安全事故，裝置應(yīng)用期間沒(méi)有發(fā)生一起因安全門打開(kāi)而造成的安全事故。新型安全門閉鎖裝置的制作簡(jiǎn)單，投入資金較少，因此該裝置的性價(jià)比較高，在提高了立井提升系統(tǒng)的安全性和可靠性的同時(shí)，降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

馬脊梁礦副立井研制的新型安全門閉鎖裝置使用了兩套獨(dú)立機(jī)械控制系統(tǒng)，對(duì)主副罐籠的兩個(gè)安全門的閉鎖裝置進(jìn)行單獨(dú)控制，配合串入絞車信號(hào)回路的開(kāi)停傳感器，共同實(shí)現(xiàn)了井口安全門與罐籠的機(jī)械閉鎖，不但利用了罐籠提升下降時(shí)的原動(dòng)力，還與罐籠提升時(shí)互不影響。該裝置工作原理簡(jiǎn)單，制作、安裝簡(jiǎn)便，實(shí)踐應(yīng)用效果理想，大大提升了副立井提升的安全系數(shù)。實(shí)踐實(shí)用效果表明該安全門閉鎖裝置效果良好，提高了立井提升的安全性。該裝置的制作簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，可以在各中小型煤礦進(jìn)行推廣應(yīng)用。