立井防爆蓋煤礦為了保護主風機在爆炸它在正常通風時被用來隔離井下氣流與地基面大氣， 防止風流短路，保證通風系統(tǒng)正常運行; 當井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸，防爆門會被爆炸的氣流沖開，沖擊波被直 接排放 到地面 外界大 氣，從而起到卸壓作用， 防止主要通風機因爆炸氣流沖擊而造成損壞。但是防爆門、蓋一旦被爆炸產(chǎn)生的沖擊波沖開，將會直接影響后續(xù)通風系統(tǒng)的正常運轉， 進一步惡化事故造成的后果。

 

立井防爆蓋自動封堵裝置研制的必要性

礦井發(fā)生煤塵或瓦斯爆炸后， 爆炸源產(chǎn)生的爆炸沖擊波和火焰波會通過井下各種巷 道傳播， 摧毀、點燃巷 道內(nèi)的 障礙物， 揚起沉積的煤灰粉塵， 使風 門脫落或偏移 ［2］， 喪失對風 流的 調(diào)控作 用， 致使井下風 流顛倒紊亂、局部循環(huán); 巷 道中的可燃物燃燒時釋放有毒有 害氣體， 產(chǎn)生大量濃煙。如果強大的沖擊波將主、副通風 井或斜 井上方的防爆門、井蓋沖開，此時即 使主扇正常工作， 由于通風 井口的 特定 設計結構， 風 機通風風流產(chǎn)生的負壓與外界大 氣的 壓差總大 于與井下風 井間風 流的 壓差， 也將導致井下風流短路， 井底 喪失通風 功能; 對于多風 井煤 礦， 當其中 一個風 井因爆炸防爆井蓋被沖開后， 該風 井會因其它的風井作用變成通風 井， 改變整個礦井的 通風線路， 毒害煙氣將涌向 其他獨立區(qū) 域， 擴大 事故范圍; 井底 喪失通風 功能后瓦斯含量會迅速積聚、被爆炸沖擊波揚起的 粉塵大 量漂浮在空 氣中 ， 達到爆炸極限 遇到明火后極有 可能會發(fā)生 二次爆炸， 對受困人員甚至救援人員造成更大的危害; 爆炸中 幸存的井底 人員， 面 對井底 惡劣、巨變的 復雜環(huán)境會處于應激心理 狀態(tài)， 盲目混亂， 如果此時通風 系統(tǒng)仍能夠提供新鮮風 流， 將能夠增強幸存者的生存信念， 指引正確的逃生方向， 加大 逃生 成功機率; 目前現(xiàn)有 防爆門的 沉重結構又決定 一旦被沖擊波沖開， 短時間內(nèi)不能有 效復位 。因此， 設計一種在其被沖開后能夠迅速自動封堵通風 井口的 裝置 ， 保證礦井災變后的 正常通風有著重要的 減災意義

 

 

立井防爆蓋自動封堵裝置的工作原理

為 了應對井底 發(fā)生 爆炸時防爆井蓋被破壞所引起的 通風 問題， 有學者對防爆井蓋的 結構進行了相應的 改進、對自動閉合 設備進行一系列的 構想和假設。其基本設計主要包括加裝井蓋限位自動回位 裝置［3］， 設置中心軌道、回復裝置［4］及安 裝防爆門導軌、滑塊設備［5］等， 這些構想提供了一些應對該問題的 思路， 但都面 臨著過大的爆炸沖擊波會毀壞其機械結構等問題， 并且沒有 形成實物模 型或產(chǎn) 品， 實際效用 需進一步驗證。

本 礦井防爆門、蓋自動封堵裝置 借鑒汽車安全氣囊工作的原理 進行設計。主要工作部件為 封堵氣囊， 該氣囊正常情況下折疊安置于防爆井蓋下井筒壁一側的 儲藏硐室內(nèi)， 硐室的 開口與井內(nèi)聯(lián)通; 氣囊通過空 氣輸送管與硐室外的空氣壓縮機連接; 防爆井蓋上安裝感應裝置 ， 與空 氣壓縮機通過供電電纜與電路控制系統(tǒng)相連; 在折疊氣囊內(nèi)設置 壓力傳感器， 信號通過信號線反饋給電控系統(tǒng); 在硐室開口下的 井筒內(nèi)固定安裝一個支撐構架。具體結構及組成部分如圖 1 所。

 

 

立井防爆蓋自動封堵裝置的基本結構

當煤 礦井下發(fā)生 爆炸產(chǎn)生的爆炸沖擊波將防爆門、蓋 －1 沖開后， 感應裝置 － 2 將通過感應信號電纜 －3 向 電源控制器 －4 傳遞信號， 電源控制器接收信號后通過輸電電纜向空氣壓縮機 － 5 供電， 運 轉的空氣壓縮機通過空 氣輸送管 － 6 向 折疊氣囊 － 7 充氣， 空 氣輸送管的 一段緊固在空 壓機的 出風 口， 另一個端與氣囊折疊在一起， 可隨氣囊延伸至井筒內(nèi)壁處， 折疊氣囊在高 壓充氣動力下沿支撐鋼網(wǎng) － 8 滾動展開， 直 至充滿整個井筒; 充氣膨脹的 封堵氣囊－15 內(nèi)的 壓力超過設定值時， 壓力傳感器 －16 通過信號線 －17 向 電源控制器傳輸觸發(fā)信號， 使空 氣壓縮機降低風 速， 當氣囊內(nèi)的 壓力低于設定值時， 壓力傳感器再次向 電源控制器傳出信號， 增加空 氣壓縮機的風速， 維持展開后氣囊內(nèi)的 壓力， 保證封堵的效果。