煤矿回风立井防爆盖改进

2018-09-18贺振纲

机械管理开发 2018年9期

关键词：立井门框漏风

贺振纲

（阳煤三矿通风部通风五队，山西阳泉 045000）

引言

矿用防爆盖是一种起密封作用的特殊井盖，主要被安装在回风立井井口处，且该回风立井处设有主要通风机，即矿井采用抽出式通风系统进行风流布置，而防爆井盖就是在正常通风时，可以用来隔绝地面空气与井下风流的混合，以防止井下通风系统发生短路现象。

1 矿井通风概况

本研究所针对的矿井为近水平煤层，一年可生产煤炭30万t，采用立井单水平开拓，整个矿井布置了一个开采水平，并采用抽出式通风，主要风井呈现中央并列式布置，副井用来进风，主井用来回风，在主井井口处安装有轴流式主要通风机，其风机型号为BDK-6-NO18，5台2×55 kW，在进行反风操作时是通过风机反转实现的。为了防止井下爆炸事故发生时冲击波对主要通风机造成破坏，在回风井口设置了防爆盖，但是由于防爆盖的设计不合理，经常会发生漏风的现象，而且防爆盖启闭困难，经常被卡死，使防爆盖失去了原有的作用。

2 防爆盖存在的问题

1）密封液选择困难。按照对防爆盖密封的要求，规定使用废机油来进行密封，但是在密封的过程中，由于下雨等原因，废机油中会掺入水分，从而使其变为水密封，此时容易造成密封液体的挥发和螺帽的腐蚀生锈等。除此之外，当温度比较低时，密封液常常会发生结冰，从而导致密封液体积增加，造成油封槽发生冻裂现象，严重影响了防爆盖的密封效果。

2）防爆盖变形。目前在煤矿中通常使用的防爆盖是扣帽式的，这种防爆盖的不足之处在于当井下发生瓦斯或者煤尘爆炸时，由于冲击波的作用常常会使防爆盖发生较大程度的变形，而这种变形是不可逆转的，不会使其恢复成原来的状态，从而导致防爆盖失去了应有的作用。

3）在对防爆盖进行设计时，必须设置相应的配重，有的配重是比较大的，在这种情况下，一旦需要对矿井主要通风机进行定期的检修与切换时，防爆盖就会自行开启，此时在检修或者切换完成后，防爆盖就需要较长的时间才能恢复到原来的状态，不仅增加了工人的劳动强度，还延长了施工时间。

4）有的矿井，为了防止漏风现象的发生，施工人员经常会用水泥将防爆盖封死，这种办法虽然在一定程度上阻止了风流的泄露，但是也使其失去了防爆的作用。

5）防爆盖开启或者关闭的性能不稳定，在升降的过程中容易出现卡死的现象，不能很好地实现防爆盖的正常启闭。

6）随着矿井开采的深度不断地延伸，井下的通风静压也在不断加大，此时为了保证防爆盖仍然具有良好的防爆与密封效果，密封槽的深度也在不断加深，这种情况下就更容易出现卡死的现象，影响防爆盖的正常使用。

7）目前，我国煤矿开采的重点主要是大型矿井以及瓦斯浓度较高的矿井，在对这些矿井进行开采时，需要较大的供风量，而为了承受这些风流的正常流入与流出，就必须有较大的通风断面，因此增加了防爆盖设计与制造的难度，并且对防爆盖的强度以及承受能力提出了更高的要求。

8）煤矿规程规定，当井下风流出现异常或者发生爆炸火灾事故时，需要对井下风流进行反风，同时要求在10 min内实现对风流的反风[1]，而在这种情况下，由于是人工操作进行防爆盖的锁紧，因此操作起来比较困难。

3 对防爆盖的优化与改进设计

3.1 防爆盖的设计要求

1）一旦井下发生爆炸事故时，所产生的冲击波会对防爆盖造成影响，使之发生不同程度的变形，在这种情况下要求防爆盖具有较好的承受能力，可以承受高温高压的冲击波，并在发生变形后可以及时恢复原状。

2）防爆盖在正常工作时应处于关闭状态，同时为了方便防爆盖的开启，应该加设平衡重物，或者采取其他配重措施。

3）防爆盖应该具有良好的密封性，使回风立井不会发生漏风的现象，防止风流短路的发生，同时当采用液体密封时，要避免选择具有燃烧性能的冷冻液。

4）防爆盖在设置时应该与回风立井布置在同一轴线上，其断面积不能小于风筒的断面积，同时防爆盖要具有一定的强度，可以承受较大的压力。

5）在进行巷道反风时，操作人员要在最短时间内实现防爆盖的锁紧，必须把时间控制在10 min以内。

3.2 防爆盖的结构改进原理

基于上述的设计要求和目前回风立井防爆盖所存在的问题，对防爆盖进行了一些技术优化与改进。原来防爆盖多采用扣帽式结构，易发生变形，改进后防爆门变成了铰链门式开合结构，减少了防爆盖变形的发生。把原来出风井口的圆形水槽改成了方形，并在四周加设了正方形的门框，门框所用的材料为型钢。门框安装好后，在门框上设置了防爆盖，在侧面安装了转轴和铰链，中间进行闭合，左右各一扇。为了对防爆盖进行更好地密封，在门板与门框之间采用了特质的密封件，并呈“口”字形进行密封。当防爆盖关闭时，由于矿井采用抽出式通风，井下处于负压状态，在该压力下，门板与门框是紧密贴合的，很好地实现了防爆盖的密封，避免了液压密封时密封液挥发和油封槽冻裂的问题[2]。

对于防爆盖的配重装置来说，其改进后的结构与原来的结构差异不大，在对防爆盖进行关闭时，该操作是由外动力机械装置完成的，且可以实现对这一操作的远程控制，可以从源头上解决防爆盖变形不易恢复的问题。同时在进行矿井反风时，该装置还可以对防爆盖进行锁紧，这一操作简单易行，可以及时有效地达到目的，此外当井下发生爆炸时，一旦冲击波将防爆盖冲开，在该装置的作用下，可以实现自动复位。其防爆盖的结构原理图如图1所示。

4 改进后防爆盖的主要特点

1）对防爆盖进行改进后，由于采用了特质的密封件进行密封，增强了密封的效果，减少了密封液的更换，延长了密封件的使用时间，且密封液不会随着温度的升高而蒸发，油封槽也不会由于温度的降低而冻裂，在确保不漏风的同时，不仅克服了原来密封液的缺陷，还减少了锁紧螺丝的腐蚀和生锈。

图1 防爆盖结构原理图

2）由于采用了外动力机械装置，实现了防爆盖开启与关闭的自动化控制，简化了操作步骤，降低了工人的劳动强度，并可以及时有效地达到防爆盖启闭的效果。

3）在进行矿井反风时，由于对锁紧操作进行了改进，有效地缩短了防爆盖锁紧的时间，增加了反风操作的可靠性与安全性。

4）由于利用空气动力学原理对防爆盖进行了改进，使防爆盖的开启变得更加容易，不会被卡死。当井下发生爆炸事故时，由于受到冲击波的作用，防爆盖在经过改进后可以轻松地打开，避免了冲击波对防爆盖造成影响，使防爆盖的复位可以及时正确地进行。

5）在防爆盖上增设了缓冲装置，当高温高压的冲击波抵达防爆盖时，该装置可以吸收一部分惯性力，以减少防爆盖的变形，保证其良好的密封性。

6）改进后的防爆盖可以实现远距离操作以及自动化控制，且制造与操作简单，方便作业人员进行维修与保养[3-4]。

5 实际应用效果

在对目前广泛使用的防爆盖进行改进后，将其应用到了实际矿井中，并取得了良好的效果。按照设计及相关规范的要求，在对该矿井的防爆门进行上述技术改进后，可以发现，该防爆盖严密不漏风，很好地解决了该矿防爆盖所存在的问题，并且大大缩短了井下反风时防爆盖锁紧的时间，提升了该矿通风系统的安全性，保证了井下工人的正常作业[5]。