抗冲击自动复位式立井防爆门在高瓦斯矿井的应用

朱 亮，袁建华，韩晓良

（山西兰花科技创业股份有限公司 唐安煤矿分公司，山西 高平048407）

1 研究项目背景

立井防爆门位于回风井口，正常生产时，回风立井防爆门密封，主风机抽取井下回风；当井下发生瓦斯爆炸或煤层爆炸等事故时，传统的防爆门被爆炸的冲击波抛离、发生变形不能自动复位，造成风流短路，紊乱，恢复通风系统至少需2 h以上，影响了灾变后的逃生和救援，会使事故损失扩大。表1列举了近年的防爆门冲击破坏案例。从表1看出，事故扩大的主因是：爆炸后防爆门被爆炸冲击波炸飞，防爆门变形错位、不能自动复位，造成风流短路，紊乱，矿井不能正常通风，会使事故损失扩大。2013年，国家安全生产监督管理总局的《煤矿安全规程》修订意见中，据煤科总院中针对防爆门有关内容建议，在第一百二十一条第五款增加“高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井及具有煤尘爆炸和冲击地压危险的矿井，应安装具有抗冲击自动复位功能的防爆门或备用防爆门，自动复位时间不大于5 min”内容。因此，新版《煤矿安全规程》中，将会否定传统的立井防爆门。基于上述背景，作者立项研究新型立井防爆门。

2 传统的防爆门结构特征及工作原理

传统防爆门，见图1，它的结构简单，主要由井盖、密封圈、支撑架、钢丝绳、滑轮、配重块等组成。当井下发生瓦斯或煤尘爆炸时，井盖在爆炸时的高温高压气体和冲击波作用下、并在配重块的重力协同作用下被升起，泄压后井盖自由落下，再由人工密封、紧固、维护。但实际爆炸后，防爆门往往被爆炸冲击波炸飞，防爆门严重变形或横移错位、无法复位，严重漏风、风流短路，风流紊乱，矿井不能正常通风。防爆门人工复位的工作量大，恢复通风时间长，事故影响区域内长时间不能恢复正常通风，会使事故人员伤亡和财产损失扩大。

图1 传统防爆门实物图

表1 防爆门破坏典型案例

3 KFM型立井防爆门的结构特征及工作原理

KFM型立井防爆门结构，见图2，主要包括：门体、底座、缓冲座装置、缓冲器、导向柱、缓冲限位缸、反风锁紧装置、配重装置（含支架、重锤、滑轮、滑轮罩、手动和电动绞车），门扇同步开启和关闭装置，密封装置，楔形梁，手动和电动绞车。

图2 KFM型立井防爆门结构示意图

图3为KFM型立井防爆门开启状态示意图。正常工作状态下，门扇受到风机负压的作用，通过门扇与门框间的多重密封保持密封；反风锁紧装置保持松开状态。当井下发生瓦斯或煤尘爆炸时，爆炸的冲击波或高压气流将门扇冲开、缓冲座上升，进行泄爆，保护风机不被损坏。楔形梁起到分流泄压作用，多重缓冲装置有效保护门扇不被损坏，缓冲箱的吸能作用使导向柱对基础的作用力大幅减小，保证基础不被破坏。爆炸过后，门扇在自身重力和风机负压的共同作用下自动复位并保持密封，保证通风正常。当风机停风时，可以通过配重及电动绞车将门扇打开，进行自然通风。当风机供风时，门扇在自重及负压作用下复位；反风时，锁紧装置将门扇锁紧，保持密封；正常通风时，通过负压保持密封。

图3 KFM型抗冲击自动复位式立井防爆门（开启状态）

4 两种防爆门的性能分析和结论

1）两种防爆门性能的差异，如表2所示。

表2 两种防爆门的性能比较

2）抗冲击自动复位式防爆门在井下发生爆炸事故时，不仅能有效保护风机不受损坏，还能实现防爆门的自动复位功能，在最短时间内恢复矿井通风系统，控制事故的蔓延和扩散，将人员伤亡和财产损失降到最低。在高瓦斯矿井和突出矿井具有很高的应用价值。

3）若与传统防爆门相比，KFM型抗冲击自动复位式立井防爆门技术先进、性能优异、可靠性高、引领行业发展趋势，有望大幅扩大应用规模。