王一鹤 闫章军
内蒙古福城矿业有限公司 内蒙古 鄂尔多斯 016217
摘要：结合挡风墙的实际工作条件设计了自动挡风设备，以解决刮板机穿过煤矿运输中挡风墙时出现的漏气问题。该装置配备有机械机构，气动驱动系统，传感器检测系统和自动控制系统，可以根据运输装置的运行状态和实际功能自动调整挡风墙的运行状态。时间数据显示，警报，通讯和手动操作，根据矿井巷道挡风装置的现场试验数据，该装置具有比传统的挡风帘更好的防风效果，可以减少风量损失，增加工作面上的有效风量，提高电能利用率并降低生产成本。
关键词：煤矿运输；刮板机；自动挡风装置
煤矿安全生产的最基本保证是有效通风。目前，在中国，自发地下燃烧和天然气等事故的发生率仍然很高，这主要是由于通风问题造成的。根据国家煤炭管理局发布的相关数据，2016年全国发生249起煤矿事故，有538人死亡，其中13人是天然气事故。这个百分比是5.22％，其中170例死亡，占人口的31.54％。通过减少通风系统中的空气泄漏，可以增加有效空气量并减少煤矿生产中潜在的安全问题。输送带或刮板运输机通常用于运输煤炭，由于刮板的横截面积小，并且刮板穿过挡风墙时空气泄漏相对较小，因此在煤炭运输过程中，刮板通常需要在使用挡风墙时在壁上开一个方孔，这会发生泄漏。在这种情况下，当前的常见解决方案是将挡风墙悬挂在方孔上以减少空气泄漏，但这不是很有效。为了减少漏气，有必要设计一种能够改善刮板机从挡风墙漏出的设备，从而增加工作表面上的有效风量并提高功耗的利用率，降低风机和生产成本。
一、刮板输送机结构及工作原理
刮板输送机是一种灵活的牵引装置，用于将物料运送到地下。在刮板输送机运行时，刮板必须固定在刮板链上，驱动马达通过液力偶合器和传动装置驱动链轮副，这样可使链条与链轮装置的连接保持正常。实现物料在溜槽中从尾部到头部的移动，在操作过程中，刮板输送机链条连续地围绕链轮运行，从而完成了地下物料的连续运输。
二、自动挡风装置设计
该设备由MCU气动驱动和控制。 刮板运行时，设备挡风板会自动打开，而刮板停止工作时，设备挡风板会自动关闭。挡风墙具有两层密封，可防止刮板不工作时大量风通过，从而减少空气泄漏并提高生产安全性。图1显示了如何将挡风装置安装在挡风墙上。自动挡风设备包括机械机构，气动驱动系统，传感器检测系统和自动控制系统，总体结构如图2所示。
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（一）机械结构设计
图3示出了挡风装置的机械机构。机构分为上挡风板，下挡板，动作轴，固定部件，动作机构，牵引机构和叉车。上挡板和下挡板可以在动作机构的作用下沿Y轴移动。上挡板只能上下移动，下挡板只能沿动作轴的Z轴（在滑轮机构内部且在软钢丝绳的作用下）移动。防静电和阻燃密封条粘贴在挡风玻璃的底部和侧面，以确保在满载和卸载时均具有出色的漏气保护功能。上下挡板由气缸驱动，气缸可以沿着导轨装置准确，快速地上下移动。位移传感器安装在导轨设备上，以确保门垂直运动的准确性，并且不会漏气。此外，该设备还具有手动举升机构，该举升机构易于操作且省力，在断电或自动控制系统出现故障的情况下，气门可以打开和关闭。
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（二）挡风机构的工作状态
当挡风装置处于良好状态时，上下挡板会稍微分开，并且它们的相对位置是固定的。它根据刮板所载煤的高度检测来控制挡板的上下运动。沿导轨将挡板打开到适当的高度，以使煤通过出口。如果煤的高度超过出口的高度，则下挡板也将沿Z轴以一定角度向外移动，以防止损坏设备。该系统根据需要控制出口的大小，以改善运输途中刮板漏气的情况。当运输设备停止时，此时上挡板返回其设定位置，下挡板首先上升到一定高度，在牵引机构的作用下，上挡板在垂直位置向外移动。移动牵引机构将挡板降低到预设位置的高度，以防止运输中的煤在打开运输装置时损坏设备。如果托架是空的，则顶部挡板和底部挡板将同时向下移动，而顶部挡板和底部挡板则略有重叠。由于上挡板和密封条的作用，下挡板无法前后移动，关闭挡风玻璃墙的出口几乎完全。在这种情况下，挡风装置具有比挡风帘更好的挡风效果，并且可以显着减少漏气量。
三、装置实地运行效果
某煤矿的井下四盘区配备有最大风量，煤炭生产系统经过更多的通风，导致更多的空气泄漏。系统电源压力为0.6-1.0MPa，管道规格为8mm，气缸行程为800-1000mm，传感器工作电压为DCO-24V，传感器检测距离为0-900mm。该系统的运行时间为4.61秒，可以正常且稳定地运行，符合设计要求，并且参数符合国家安全标准，有关挡风墙上的系统漏气测试数据，请参见表1。测量数据显示，不使用刮板时，与挡风帘相比，挡风设备的空气泄漏减少了33.82％，挡风设备的空气泄漏减少了39.41％。 当刮板闲置时，如果挡风机正常工作，则与挡风帘相比，挡风装置的漏气量减少了21.5％。该比较表明，该装置的整体挡风性能优于挡风帘。当刮板穿过挡风墙时，这可以有效地改善风的泄漏。
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四、结果讨论和改进措施
该装置可以根据刮板的工作状态自动调节挡风板的打开状态，减少刮板从挡风墙漏出的空气，并改善有效气流，但是还需要改进。首先，煤高的检测精度不高。由于采矿表面的特殊工作环境，煤高检测不适用于红外传感器，并且在设计中使用数字触摸传感器会导致检测精度不足。改进思路：改进触摸传感器的测量方法，可以将测量角度转换为相应的高度。其次，挡风板的开口高度不够准确。由于触摸传感器不是很精确，因此在控制挡风板开口的高度方面存在一些不足，并且实际的空气泄漏高于理论值。改进思路：改进控制系统检测设备并修改控制程序算法。第三，打开和关闭挡风板。挡风板的作用时间相对较长。改进思路：改进驱动机构，以减少移动导风板所需的时间。
结语：综上所述，将刮板机通过挡风墙泄漏的分析与采矿和运输道路上的实际工作条件相结合，以设计自动挡风墙，并有效地改善刮板机通过挡风墙的泄漏。该系统是在安装和测试中漏气少，运行稳定，具有一定的推进作用。
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作者简介：姓名王一鹤（1991.09--）；性别：男，民族：汉，籍贯：山东省新泰，学历：专科，毕业于新汶矿业职工大学；现有职称：技术员；研究方向：煤矿运输。