煤矿竖井摆动式安全门的研制

　　摘要：根据目前各种矿用安全门的结构特点和现场实际的要求，设计制作了竖井摆动式安全门，介绍了安全门的基本结构、工作原理和技术参数，现场使用表明，该安全门结构合理，工作安全可靠，各项指标均符合《煤矿安全规程》的要求，效果良好。

　　关键词：安全门；液压；摆动式

　　矿井井口安全门是防止人员、矿车等误进入危险区域而设置的必备安全设施，目前我国矿用竖井安全门主要有3类6种结构形式：①罐笼联动式安全门：罐笼顶开门、钢丝绳牵引式（左右移动式和上下移动式）；②液压、气动式安全门：滑移式、折叠式、铰链门扇式；③电动安全门。

　　鹤壁煤业集团公司四矿副井采用的安全门为电动钢丝绳牵引上下移动式安全门，人工操作，在使用的过程中存在着一些缺点，钢丝绳磨损严重需经常更换；人工开关门易发生错误操作；门开关到位时会产生较大的冲击，缩短了安全门的使用寿命；当运输长材料或较高的设备时，需拆掉安全门等。针对这些问题，受四矿委托，设计制作了新型竖井摆动式安全门，现场使用表明，该安全门结构合理，性能稳定，安全可靠，操作简便，各项指标均符合《煤矿安全规程》的相关规定，效果良好。

　　1安全门的基本结构及工作原理

　　1.1安全门的基本结构

　　新型竖井摆动式安全门采用了平面四杆机构的原理而设计，主要由门柱、主动摆杆、从动摆杆、垂直连动杆、液压缸、液压泵站及PLC控制电路等组成，见图1。从动摆杆的一端通过铰接轴与门柱相连，且采用小间隙配合的滑动轴承，主动摆杆的一端通过圆柱销与液压缸活塞杆耳环相连，垂直连动杆通过铰接轴分别与主、从动摆杆铰接，并采用大间隙配合。在主动摆杆上安装着磁钢，通过磁力的作用来控制井架上干簧管的动作，尽而通过PLC 控制电路和液压系统来控制主动摆杆的摆动角度。

 

　　1.2工作原理

　　主、从动摆杆处于水平位置时为安全门的关闭状态，当打开安全门时，液压站提供的高压油进入液压缸的上腔，活塞回缩，并拉动主动摆杆作顺时针转动。另一方面，主动摆杆又通过垂直连动杆带动从动摆杆一起摆动，实现安全门的打开。当安全门关闭时，其运动方向相反。

　　2.安全门技术参数的确定

　　根据矿井井口、井架的实际尺寸，确定安全门的整体尺寸为2010mm×1600mm，为减轻门的自重，在满足强度要求的基础上，主、从动摆杆均采用5mm×60mm×40mm 的空心矩形钢，垂直连动杆为3mm×30mm的扁钢，门柱用5mm×800mm×800mm的等边槽钢。因井口淋水较大，在各构件机加工完成后，又进行了表面喷砂、喷漆防腐处理。

　　2.1安全门的最大摆角

　　图2 为安全门打开到极限位置示意，摆杆由水平位置向上摆动到极限位置时（即摆杆相互并列在一起），摆杆摆动的角度为安全门的最大摆角，用α表示，其大小关系到安全门的开启程度，若过小，则影响矿车的进出，若过大，则增加了开门、关门的时间，直接影响到运输效率。

 

 

　　考虑到各构件的加工误差及现场实际，安全门的实际开启摆角确定为80°。

　　2.2安全门的开启宽度和开启后门高

　　安全门由水平位置向上摆动到实际开启摆角时所暴露出的井口宽度为安全门的开启宽度，用X 表示，此时安全门的最高点到门柱最低点的垂直距离为开启后门高，用$ 表示，见图2。

　　则：X=2010-2010×cosα=2010-2010×cos80°=1660mm

　　Y=2010×sinaα+1600=2010×sina80°+1600=3580mm。

　　2.3液压系统

　　驱动安全门的液压系统是整个液压操车系统的一部分，主要由叶片泵、三位四通电磁阀、安全溢流阀、卸荷阀、蓄能器、液压缸等组成，其工作原理图，见图3。其中卸荷阀的作用是为了节能，在罐笼上下运行的过程中，安全门、阻车器、托罐闸等是不能动作的，为了节能，这时的卸荷阀要进行卸荷，电机和油泵空载运行，当罐笼运行到井口，通过罐笼到位信号使卸荷阀停止卸荷。

　　3.使用效果

　　该安全门投入使用至今，现场反映效果良好。

　　1）结构合理，工作可靠。安全门的开、关动作由PLC 控制电路控制，使用至今从未发生误动作或动作不到位的现象。

　　2）开关门灵活迅速，缩短了提升周期时间，提高了运输能力。

　　3）整个操车系统由PLC 控制，彻底实现了联动闭锁，工人的误操作不能带来安全门的误动作，满足《煤矿安全规程》的有关规定。

　　4）运输较长、较高的材料或设备时，不用拆除安全门，给实际工作带来极大方便。