抗沖擊自動復(fù)位式立井防爆門在高瓦斯礦井的應(yīng)用

朱 亮，袁建華，韓曉良

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司 唐安煤礦分公司，山西 高平048407）

1 研究項目背景

立井防爆門位于回風(fēng)井口，正常生產(chǎn)時，回風(fēng)立井防爆門密封，主風(fēng)機抽取井下回風(fēng)；當(dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸或煤層爆炸等事故時，傳統(tǒng)的防爆門被爆炸的沖擊波拋離、發(fā)生變形不能自動復(fù)位，造成風(fēng)流短路，紊亂，恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)至少需2 h以上，影響了災(zāi)變后的逃生和救援，會使事故損失擴(kuò)大。表1列舉了近年的防爆門沖擊破壞案例。從表1看出，事故擴(kuò)大的主因是：爆炸后防爆門被爆炸沖擊波炸飛，防爆門變形錯位、不能自動復(fù)位，造成風(fēng)流短路，紊亂，礦井不能正常通風(fēng)，會使事故損失擴(kuò)大。2013年，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局的《煤礦安全規(guī)程》修訂意見中，據(jù)煤科總院中針對防爆門有關(guān)內(nèi)容建議，在第一百二十一條第五款增加“高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井及具有煤塵爆炸和沖擊地壓危險的礦井，應(yīng)安裝具有抗沖擊自動復(fù)位功能的防爆門或備用防爆門，自動復(fù)位時間不大于5 min”內(nèi)容。因此，新版《煤礦安全規(guī)程》中，將會否定傳統(tǒng)的立井防爆門。基于上述背景，作者立項研究新型立井防爆門。

2 傳統(tǒng)的防爆門結(jié)構(gòu)特征及工作原理

傳統(tǒng)防爆門，見圖1，它的結(jié)構(gòu)簡單，主要由井蓋、密封圈、支撐架、鋼絲繩、滑輪、配重塊等組成。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，井蓋在爆炸時的高溫高壓氣體和沖擊波作用下、并在配重塊的重力協(xié)同作用下被升起，泄壓后井蓋自由落下，再由人工密封、緊固、維護(hù)。但實際爆炸后，防爆門往往被爆炸沖擊波炸飛，防爆門嚴(yán)重變形或橫移錯位、無法復(fù)位，嚴(yán)重漏風(fēng)、風(fēng)流短路，風(fēng)流紊亂，礦井不能正常通風(fēng)。防爆門人工復(fù)位的工作量大，恢復(fù)通風(fēng)時間長，事故影響區(qū)域內(nèi)長時間不能恢復(fù)正常通風(fēng)，會使事故人員傷亡和財產(chǎn)損失擴(kuò)大。

圖1 傳統(tǒng)防爆門實物圖

表1 防爆門破壞典型案例

3 KFM型立井防爆門的結(jié)構(gòu)特征及工作原理

KFM型立井防爆門結(jié)構(gòu)，見圖2，主要包括：門體、底座、緩沖座裝置、緩沖器、導(dǎo)向柱、緩沖限位缸、反風(fēng)鎖緊裝置、配重裝置（含支架、重錘、滑輪、滑輪罩、手動和電動絞車），門扇同步開啟和關(guān)閉裝置，密封裝置，楔形梁，手動和電動絞車。

圖2 KFM型立井防爆門結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為KFM型立井防爆門開啟狀態(tài)示意圖。正常工作狀態(tài)下，門扇受到風(fēng)機負(fù)壓的作用，通過門扇與門框間的多重密封保持密封；反風(fēng)鎖緊裝置保持松開狀態(tài)。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，爆炸的沖擊波或高壓氣流將門扇沖開、緩沖座上升，進(jìn)行泄爆，保護(hù)風(fēng)機不被損壞。楔形梁起到分流泄壓作用，多重緩沖裝置有效保護(hù)門扇不被損壞，緩沖箱的吸能作用使導(dǎo)向柱對基礎(chǔ)的作用力大幅減小，保證基礎(chǔ)不被破壞。爆炸過后，門扇在自身重力和風(fēng)機負(fù)壓的共同作用下自動復(fù)位并保持密封，保證通風(fēng)正常。當(dāng)風(fēng)機停風(fēng)時，可以通過配重及電動絞車將門扇打開，進(jìn)行自然通風(fēng)。當(dāng)風(fēng)機供風(fēng)時，門扇在自重及負(fù)壓作用下復(fù)位；反風(fēng)時，鎖緊裝置將門扇鎖緊，保持密封；正常通風(fēng)時，通過負(fù)壓保持密封。

圖3 KFM型抗沖擊自動復(fù)位式立井防爆門（開啟狀態(tài)）

4 兩種防爆門的性能分析和結(jié)論

1）兩種防爆門性能的差異，如表2所示。

表2 兩種防爆門的性能比較

2）抗沖擊自動復(fù)位式防爆門在井下發(fā)生爆炸事故時，不僅能有效保護(hù)風(fēng)機不受損壞，還能實現(xiàn)防爆門的自動復(fù)位功能，在最短時間內(nèi)恢復(fù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)，控制事故的蔓延和擴(kuò)散，將人員傷亡和財產(chǎn)損失降到最低。在高瓦斯礦井和突出礦井具有很高的應(yīng)用價值。

3）若與傳統(tǒng)防爆門相比，KFM型抗沖擊自動復(fù)位式立井防爆門技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異、可靠性高、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展趨勢，有望大幅擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。