煤礦回風(fēng)立井防爆蓋改進(jìn)

賀振綱

（陽(yáng)煤三礦通風(fēng)部通風(fēng)五隊(duì)， 山西 陽(yáng)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(fēng)立井井口處，且該回風(fēng)立井處設(shè)有主要通風(fēng)機(jī)，即礦井采用抽出式通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)流布置，而防爆井蓋就是在正常通風(fēng)時(shí)，可以用來(lái)隔絕地面空氣與井下風(fēng)流的混合，以防止井下通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生短路現(xiàn)象。

1 礦井通風(fēng)概況

本研究所針對(duì)的礦井為近水平煤層，一年可生產(chǎn)煤炭30萬(wàn)t，采用立井單水平開拓，整個(gè)礦井布置了一個(gè)開采水平，并采用抽出式通風(fēng)，主要風(fēng)井呈現(xiàn)中央并列式布置，副井用來(lái)進(jìn)風(fēng)，主井用來(lái)回風(fēng)，在主井井口處安裝有軸流式主要通風(fēng)機(jī)，其風(fēng)機(jī)型號(hào)為BDK-6-NO18，5臺(tái)2×55 kW，在進(jìn)行反風(fēng)操作時(shí)是通過(guò)風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。為了防止井下爆炸事故發(fā)生時(shí)沖擊波對(duì)主要通風(fēng)機(jī)造成破壞，在回風(fēng)井口設(shè)置了防爆蓋，但是由于防爆蓋的設(shè)計(jì)不合理，經(jīng)常會(huì)發(fā)生漏風(fēng)的現(xiàn)象，而且防爆蓋啟閉困難，經(jīng)常被卡死，使防爆蓋失去了原有的作用。

2 防爆蓋存在的問(wèn)題

1）密封液選擇困難。按照對(duì)防爆蓋密封的要求，規(guī)定使用廢機(jī)油來(lái)進(jìn)行密封，但是在密封的過(guò)程中，由于下雨等原因，廢機(jī)油中會(huì)摻入水分，從而使其變?yōu)樗芊?，此時(shí)容易造成密封液體的揮發(fā)和螺帽的腐蝕生銹等。除此之外，當(dāng)溫度比較低時(shí)，密封液常常會(huì)發(fā)生結(jié)冰，從而導(dǎo)致密封液體積增加，造成油封槽發(fā)生凍裂現(xiàn)象，嚴(yán)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(dāng)井下發(fā)生瓦斯或者煤塵爆炸時(shí)，由于沖擊波的作用常常會(huì)使防爆蓋發(fā)生較大程度的變形，而這種變形是不可逆轉(zhuǎn)的，不會(huì)使其恢復(fù)成原來(lái)的狀態(tài)，從而導(dǎo)致防爆蓋失去了應(yīng)有的作用。

3）在對(duì)防爆蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須設(shè)置相應(yīng)的配重，有的配重是比較大的，在這種情況下，一旦需要對(duì)礦井主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行定期的檢修與切換時(shí)，防爆蓋就會(huì)自行開啟，此時(shí)在檢修或者切換完成后，防爆蓋就需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還延長(zhǎng)了施工時(shí)間。

4）有的礦井，為了防止漏風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，施工人員經(jīng)常會(huì)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(fēng)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(guān)閉的性能不穩(wěn)定，在升降的過(guò)程中容易出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，不能很好地實(shí)現(xiàn)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(fēng)靜壓也在不斷加大，此時(shí)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(xiàn)卡死的現(xiàn)象，影響防爆蓋的正常使用。

7）目前，我國(guó)煤礦開采的重點(diǎn)主要是大型礦井以及瓦斯?jié)舛容^高的礦井，在對(duì)這些礦井進(jìn)行開采時(shí)，需要較大的供風(fēng)量，而為了承受這些風(fēng)流的正常流入與流出，就必須有較大的通風(fēng)斷面，因此增加了防爆蓋設(shè)計(jì)與制造的難度，并且對(duì)防爆蓋的強(qiáng)度以及承受能力提出了更高的要求。

8）煤礦規(guī)程規(guī)定，當(dāng)井下風(fēng)流出現(xiàn)異常或者發(fā)生爆炸火災(zāi)事故時(shí)，需要對(duì)井下風(fēng)流進(jìn)行反風(fēng)，同時(shí)要求在10 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)流的反風(fēng)[1]，而在這種情況下，由于是人工操作進(jìn)行防爆蓋的鎖緊，因此操作起來(lái)比較困難。

3 對(duì)防爆蓋的優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 防爆蓋的設(shè)計(jì)要求

1）一旦井下發(fā)生爆炸事故時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊波會(huì)對(duì)防爆蓋造成影響，使之發(fā)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(fā)生變形后可以及時(shí)恢復(fù)原狀。

2）防爆蓋在正常工作時(shí)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)為了方便防爆蓋的開啟，應(yīng)該加設(shè)平衡重物，或者采取其他配重措施。

3）防爆蓋應(yīng)該具有良好的密封性，使回風(fēng)立井不會(huì)發(fā)生漏風(fēng)的現(xiàn)象，防止風(fēng)流短路的發(fā)生，同時(shí)當(dāng)采用液體密封時(shí)，要避免選擇具有燃燒性能的冷凍液。

4）防爆蓋在設(shè)置時(shí)應(yīng)該與回風(fēng)立井布置在同一軸線上，其斷面積不能小于風(fēng)筒的斷面積，同時(shí)防爆蓋要具有一定的強(qiáng)度，可以承受較大的壓力。

5）在進(jìn)行巷道反風(fēng)時(shí)，操作人員要在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)防爆蓋的鎖緊，必須把時(shí)間控制在10 min以內(nèi)。

3.2 防爆蓋的結(jié)構(gòu)改進(jìn)原理

基于上述的設(shè)計(jì)要求和目前回風(fēng)立井防爆蓋所存在的問(wèn)題，對(duì)防爆蓋進(jìn)行了一些技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)。原來(lái)防爆蓋多采用扣帽式結(jié)構(gòu)，易發(fā)生變形，改進(jìn)后防爆門變成了鉸鏈門式開合結(jié)構(gòu)，減少了防爆蓋變形的發(fā)生。把原來(lái)出風(fēng)井口的圓形水槽改成了方形，并在四周加設(shè)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(shè)置了防爆蓋，在側(cè)面安裝了轉(zhuǎn)軸和鉸鏈，中間進(jìn)行閉合，左右各一扇。為了對(duì)防爆蓋進(jìn)行更好地密封，在門板與門框之間采用了特質(zhì)的密封件，并呈“口”字形進(jìn)行密封。當(dāng)防爆蓋關(guān)閉時(shí)，由于礦井采用抽出式通風(fēng)，井下處于負(fù)壓狀態(tài)，在該壓力下，門板與門框是緊密貼合的，很好地實(shí)現(xiàn)了防爆蓋的密封，避免了液壓密封時(shí)密封液揮發(fā)和油封槽凍裂的問(wèn)題[2]。

對(duì)于防爆蓋的配重裝置來(lái)說(shuō)，其改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)與原來(lái)的結(jié)構(gòu)差異不大，在對(duì)防爆蓋進(jìn)行關(guān)閉時(shí)，該操作是由外動(dòng)力機(jī)械裝置完成的，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這一操作的遠(yuǎn)程控制，可以從源頭上解決防爆蓋變形不易恢復(fù)的問(wèn)題。同時(shí)在進(jìn)行礦井反風(fēng)時(shí)，該裝置還可以對(duì)防爆蓋進(jìn)行鎖緊，這一操作簡(jiǎn)單易行，可以及時(shí)有效地達(dá)到目的，此外當(dāng)井下發(fā)生爆炸時(shí)，一旦沖擊波將防爆蓋沖開，在該裝置的作用下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。其防爆蓋的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

4 改進(jìn)后防爆蓋的主要特點(diǎn)

1）對(duì)防爆蓋進(jìn)行改進(jìn)后，由于采用了特質(zhì)的密封件進(jìn)行密封，增強(qiáng)了密封的效果，減少了密封液的更換，延長(zhǎng)了密封件的使用時(shí)間，且密封液不會(huì)隨著溫度的升高而蒸發(fā)，油封槽也不會(huì)由于溫度的降低而凍裂，在確保不漏風(fēng)的同時(shí)，不僅克服了原來(lái)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(jié)構(gòu)原理圖

2）由于采用了外動(dòng)力機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)了防爆蓋開啟與關(guān)閉的自動(dòng)化控制，簡(jiǎn)化了操作步驟，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并可以及時(shí)有效地達(dá)到防爆蓋啟閉的效果。

3）在進(jìn)行礦井反風(fēng)時(shí)，由于對(duì)鎖緊操作進(jìn)行了改進(jìn)，有效地縮短了防爆蓋鎖緊的時(shí)間，增加了反風(fēng)操作的可靠性與安全性。

4）由于利用空氣動(dòng)力學(xué)原理對(duì)防爆蓋進(jìn)行了改進(jìn)，使防爆蓋的開啟變得更加容易，不會(huì)被卡死。當(dāng)井下發(fā)生爆炸事故時(shí)，由于受到?jīng)_擊波的作用，防爆蓋在經(jīng)過(guò)改進(jìn)后可以輕松地打開，避免了沖擊波對(duì)防爆蓋造成影響，使防爆蓋的復(fù)位可以及時(shí)正確地進(jìn)行。

5）在防爆蓋上增設(shè)了緩沖裝置，當(dāng)高溫高壓的沖擊波抵達(dá)防爆蓋時(shí)，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(jìn)后的防爆蓋可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作以及自動(dòng)化控制，且制造與操作簡(jiǎn)單，方便作業(yè)人員進(jìn)行維修與保養(yǎng)[3-4]。

5 實(shí)際應(yīng)用效果

在對(duì)目前廣泛使用的防爆蓋進(jìn)行改進(jìn)后，將其應(yīng)用到了實(shí)際礦井中，并取得了良好的效果。按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求，在對(duì)該礦井的防爆門進(jìn)行上述技術(shù)改進(jìn)后，可以發(fā)現(xiàn)，該防爆蓋嚴(yán)密不漏風(fēng)，很好地解決了該礦防爆蓋所存在的問(wèn)題，并且大大縮短了井下反風(fēng)時(shí)防爆蓋鎖緊的時(shí)間，提升了該礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，保證了井下工人的正常作業(yè)[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的防爆蓋具有優(yōu)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(wèn)題，還使防爆蓋的密封性能免受溫度和季節(jié)的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)防爆蓋的自動(dòng)化開啟與關(guān)閉以及遠(yuǎn)程控制，在簡(jiǎn)化防爆蓋制造與操作步驟的基礎(chǔ)上，方便了對(duì)防爆蓋的維護(hù)與檢修，極大地提高了防爆蓋的安全性。