立井防爆蓋煤礦為了保護(hù)主風(fēng)機(jī)在爆炸它在正常通風(fēng)時被用來隔離井下氣流與地基面大氣， 防止風(fēng)流短路，保證通風(fēng)系統(tǒng)正常運行; 當(dāng)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(fēng)機(jī)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(fēng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)， 進(jìn)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(fēng) 門脫落或偏移 ［2］， 喪失對風(fēng) 流的 調(diào)控作 用， 致使井下風(fēng) 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(qiáng)大的沖擊波將主、副通風(fēng) 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(fēng) 井口的 特定 設(shè)計結(jié)構(gòu)， 風(fēng) 機(jī)通風(fēng)風(fēng)流產(chǎn)生的負(fù)壓與外界大 氣的 壓差總大 于與井下風(fēng) 井間風(fēng) 流的 壓差， 也將導(dǎo)致井下風(fēng)流短路， 井底 喪失通風(fēng) 功能; 對于多風(fēng) 井煤 礦， 當(dāng)其中 一個風(fēng) 井因爆炸防爆井蓋被沖開后， 該風(fēng) 井會因其它的風(fēng)井作用變成通風(fēng) 井， 改變整個礦井的 通風(fēng)線路， 毒害煙氣將涌向 其他獨立區(qū) 域， 擴(kuò)大 事故范圍; 井底 喪失通風(fēng) 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(dá)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(fù)雜環(huán)境會處于應(yīng)激心理 狀態(tài)， 盲目混亂， 如果此時通風(fēng) 系統(tǒng)仍能夠提供新鮮風(fēng) 流， 將能夠增強(qiáng)幸存者的生存信念， 指引正確的逃生方向， 加大 逃生 成功機(jī)率; 目前現(xiàn)有 防爆門的 沉重結(jié)構(gòu)又決定 一旦被沖擊波沖開， 短時間內(nèi)不能有 效復(fù)位 。因此， 設(shè)計一種在其被沖開后能夠迅速自動封堵通風(fēng) 井口的 裝置 ， 保證礦井災(zāi)變后的 正常通風(fēng)有著重要的 減災(zāi)意義

 

 

立井防爆蓋自動封堵裝置的工作原理

為 了應(yīng)對井底 發(fā)生 爆炸時防爆井蓋被破壞所引起的 通風(fēng) 問題， 有學(xué)者對防爆井蓋的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的 改進(jìn)、對自動閉合 設(shè)備進(jìn)行一系列的 構(gòu)想和假設(shè)。其基本設(shè)計主要包括加裝井蓋限位自動回位 裝置［3］， 設(shè)置中心軌道、回復(fù)裝置［4］及安 裝防爆門導(dǎo)軌、滑塊設(shè)備［5］等， 這些構(gòu)想提供了一些應(yīng)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(jī)械結(jié)構(gòu)等問題， 并且沒有 形成實物模 型或產(chǎn) 品， 實際效用 需進(jìn)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(jìn)行設(shè)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(cè)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(jī)連接; 防爆井蓋上安裝感應(yīng)裝置 ， 與空 氣壓縮機(jī)通過供電電纜與電路控制系統(tǒng)相連; 在折疊氣囊內(nèi)設(shè)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(gòu)架。具體結(jié)構(gòu)及組成部分如圖 1 所。

 

 

立井防爆蓋自動封堵裝置的基本結(jié)構(gòu)

當(dāng)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(yīng)裝置 － 2 將通過感應(yīng)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(jī) － 5 供電， 運 轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)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(jī)的 出風(fēng) 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(shè)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(jī)降低風(fēng) 速， 當(dāng)氣囊內(nèi)的 壓力低于設(shè)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(jī)的風(fēng)速， 維持展開后氣囊內(nèi)的 壓力， 保證封堵的效果。