煤礦回風立井防爆蓋改進

賀振綱

（陽煤三礦通風部通風五隊， 山西 陽泉 045000）

引言

礦用防爆蓋是一種起密封作用的特殊井蓋，主要被安裝在回風立井井口處，且該回風立井處設有主要通風機，即礦井采用抽出式通風系統進行風流布置，而防爆井蓋就是在正常通風時，可以用來隔絕地面空氣與井下風流的混合，以防止井下通風系統發生短路現象。

1 礦井通風概況

本研究所針對的礦井為近水平煤層，一年可生產煤炭30萬t，采用立井單水平開拓，整個礦井布置了一個開采水平，并采用抽出式通風，主要風井呈現中央并列式布置，副井用來進風，主井用來回風，在主井井口處安裝有軸流式主要通風機，其風機型號為BDK-6-NO18，5臺2×55 kW，在進行反風操作時是通過風機反轉實現的。為了防止井下爆炸事故發生時沖擊波對主要通風機造成破壞，在回風井口設置了防爆蓋，但是由于防爆蓋的設計不合理，經常會發生漏風的現象，而且防爆蓋啟閉困難，經常被卡死，使防爆蓋失去了原有的作用。

2 防爆蓋存在的問題

1）密封液選擇困難。按照對防爆蓋密封的要求，規定使用廢機油來進行密封，但是在密封的過程中，由于下雨等原因，廢機油中會摻入水分，從而使其變為水密封，此時容易造成密封液體的揮發和螺帽的腐蝕生銹等。除此之外，當溫度比較低時，密封液常常會發生結冰，從而導致密封液體積增加，造成油封槽發生凍裂現象，嚴重影響了防爆蓋的密封效果。

2）防爆蓋變形。目前在煤礦中通常使用的防爆蓋是扣帽式的，這種防爆蓋的不足之處在于當井下發生瓦斯或者煤塵爆炸時，由于沖擊波的作用常常會使防爆蓋發生較大程度的變形，而這種變形是不可逆轉的，不會使其恢復成原來的狀態，從而導致防爆蓋失去了應有的作用。

3）在對防爆蓋進行設計時，必須設置相應的配重，有的配重是比較大的，在這種情況下，一旦需要對礦井主要通風機進行定期的檢修與切換時，防爆蓋就會自行開啟，此時在檢修或者切換完成后，防爆蓋就需要較長的時間才能恢復到原來的狀態，不僅增加了工人的勞動強度，還延長了施工時間。

4）有的礦井，為了防止漏風現象的發生，施工人員經常會用水泥將防爆蓋封死，這種辦法雖然在一定程度上阻止了風流的泄露，但是也使其失去了防爆的作用。

5）防爆蓋開啟或者關閉的性能不穩定，在升降的過程中容易出現卡死的現象，不能很好地實現防爆蓋的正常啟閉。

6）隨著礦井開采的深度不斷地延伸，井下的通風靜壓也在不斷加大，此時為了保證防爆蓋仍然具有良好的防爆與密封效果，密封槽的深度也在不斷加深，這種情況下就更容易出現卡死的現象，影響防爆蓋的正常使用。

7）目前，我國煤礦開采的重點主要是大型礦井以及瓦斯濃度較高的礦井，在對這些礦井進行開采時，需要較大的供風量，而為了承受這些風流的正常流入與流出，就必須有較大的通風斷面，因此增加了防爆蓋設計與制造的難度，并且對防爆蓋的強度以及承受能力提出了更高的要求。

8）煤礦規程規定，當井下風流出現異常或者發生爆炸火災事故時，需要對井下風流進行反風，同時要求在10 min內實現對風流的反風[1]，而在這種情況下，由于是人工操作進行防爆蓋的鎖緊，因此操作起來比較困難。

3 對防爆蓋的優化與改進設計

3.1 防爆蓋的設計要求

1）一旦井下發生爆炸事故時，所產生的沖擊波會對防爆蓋造成影響，使之發生不同程度的變形，在這種情況下要求防爆蓋具有較好的承受能力，可以承受高溫高壓的沖擊波，并在發生變形后可以及時恢復原狀。

2）防爆蓋在正常工作時應處于關閉狀態，同時為了方便防爆蓋的開啟，應該加設平衡重物，或者采取其他配重措施。

3）防爆蓋應該具有良好的密封性，使回風立井不會發生漏風的現象，防止風流短路的發生，同時當采用液體密封時，要避免選擇具有燃燒性能的冷凍液。

4）防爆蓋在設置時應該與回風立井布置在同一軸線上，其斷面積不能小于風筒的斷面積，同時防爆蓋要具有一定的強度，可以承受較大的壓力。

5）在進行巷道反風時，操作人員要在最短時間內實現防爆蓋的鎖緊，必須把時間控制在10 min以內。

3.2 防爆蓋的結構改進原理

基于上述的設計要求和目前回風立井防爆蓋所存在的問題，對防爆蓋進行了一些技術優化與改進。原來防爆蓋多采用扣帽式結構，易發生變形，改進后防爆門變成了鉸鏈門式開合結構，減少了防爆蓋變形的發生。把原來出風井口的圓形水槽改成了方形，并在四周加設了正方形的門框，門框所用的材料為型鋼。門框安裝好后，在門框上設置了防爆蓋，在側面安裝了轉軸和鉸鏈，中間進行閉合，左右各一扇。為了對防爆蓋進行更好地密封，在門板與門框之間采用了特質的密封件，并呈“口”字形進行密封。當防爆蓋關閉時，由于礦井采用抽出式通風，井下處于負壓狀態，在該壓力下，門板與門框是緊密貼合的，很好地實現了防爆蓋的密封，避免了液壓密封時密封液揮發和油封槽凍裂的問題[2]。

對于防爆蓋的配重裝置來說，其改進后的結構與原來的結構差異不大，在對防爆蓋進行關閉時，該操作是由外動力機械裝置完成的，且可以實現對這一操作的遠程控制，可以從源頭上解決防爆蓋變形不易恢復的問題。同時在進行礦井反風時，該裝置還可以對防爆蓋進行鎖緊，這一操作簡單易行，可以及時有效地達到目的，此外當井下發生爆炸時，一旦沖擊波將防爆蓋沖開，在該裝置的作用下，可以實現自動復位。其防爆蓋的結構原理圖如圖1所示。

4 改進后防爆蓋的主要特點

1）對防爆蓋進行改進后，由于采用了特質的密封件進行密封，增強了密封的效果，減少了密封液的更換，延長了密封件的使用時間，且密封液不會隨著溫度的升高而蒸發，油封槽也不會由于溫度的降低而凍裂，在確保不漏風的同時，不僅克服了原來密封液的缺陷，還減少了鎖緊螺絲的腐蝕和生銹。

圖1 防爆蓋結構原理圖

2）由于采用了外動力機械裝置，實現了防爆蓋開啟與關閉的自動化控制，簡化了操作步驟，降低了工人的勞動強度，并可以及時有效地達到防爆蓋啟閉的效果。

3）在進行礦井反風時，由于對鎖緊操作進行了改進，有效地縮短了防爆蓋鎖緊的時間，增加了反風操作的可靠性與安全性。

4）由于利用空氣動力學原理對防爆蓋進行了改進，使防爆蓋的開啟變得更加容易，不會被卡死。當井下發生爆炸事故時，由于受到沖擊波的作用，防爆蓋在經過改進后可以輕松地打開，避免了沖擊波對防爆蓋造成影響，使防爆蓋的復位可以及時正確地進行。

5）在防爆蓋上增設了緩沖裝置，當高溫高壓的沖擊波抵達防爆蓋時，該裝置可以吸收一部分慣性力，以減少防爆蓋的變形，保證其良好的密封性。

6）改進后的防爆蓋可以實現遠距離操作以及自動化控制，且制造與操作簡單，方便作業人員進行維修與保養[3-4]。

5 實際應用效果

在對目前廣泛使用的防爆蓋進行改進后，將其應用到了實際礦井中，并取得了良好的效果。按照設計及相關規范的要求，在對該礦井的防爆門進行上述技術改進后，可以發現，該防爆蓋嚴密不漏風，很好地解決了該礦防爆蓋所存在的問題，并且大大縮短了井下反風時防爆蓋鎖緊的時間，提升了該礦通風系統的安全性，保證了井下工人的正常作業[5]。

6 結語

改進后的防爆蓋具有優良的性能，不僅克服了原有防爆蓋的缺陷，避免了防爆蓋油液選擇困難的問題，還使防爆蓋的密封性能免受溫度和季節的影響，同時實現了對防爆蓋的自動化開啟與關閉以及遠程控制，在簡化防爆蓋制造與操作步驟的基礎上，方便了對防爆蓋的維護與檢修，極大地提高了防爆蓋的安全性。