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    煤礦風井防爆門改造

    煤礦風井防爆門是礦井通風系統最主要的安全部件之一,尤為重要。筆者在工作實踐中總結到,煤礦瓦斯、煤塵爆炸造成巨大傷害的主要原因是:防爆門不起作用,因變形不能正確復位,導致通風系統短路,主扇風機不能工作。爆炸釋放出的大量有毒、有害氣體不能及時排到地面,C0中毒導致傷亡個人數增加,以致事故擴大。改造后,提高了煤礦風井防爆門的安全可靠性,具有一定的推廣價值。

    概述

    防爆門是安裝在裝有主要通風機的排風井口上的特殊密封井蓋。在正常通風時,它被用來隔離井下氣流與地面大氣,防止風流短路,保證通風系統正常。當井下一旦發生瓦斯或煤塵爆炸事故時,防爆門被爆炸的氣流沖擊打開,從而爆炸氣流直接排放到地面大氣,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;當主要通風機停止運行時,可以打開防爆門,以利用自然風壓通風?!睹旱V安全規程》第一百二十一條規定:裝有主要通風機的井口必須封閉嚴密;裝有主要通風機的出風井口應安裝防爆門。第一百二十四條規定:主要通風機停止運行期間,必須打開井口防爆門和有關風門利用自然風壓通風。目前防爆門的結構和現狀存在著漏風、開啟關閉困難、要求,因此需加以改進。

    1原防爆門存在問題

    通過對現場使用的防爆門進行調研總結,主要存在以下問題:

    (1)復位:目前礦區使用的防爆門存在著爆炸后不起作用,因變形不能正確復位。

    (2)密封液:目前防爆門的密封液多采用水密封,水分容易蒸發,一旦密封水的高低壓差小于通風負壓,水就會突然被吸光,形成嚴重漏風。不停補水,會造成水浪費,另外通風機司機經??疵芊馑那闆r,影響通風機的巡回檢查和設備運行情況的觀察。冬季,由于水容易結冰,要選擇不能燃燒的冷凍液,冷凍液的選擇和使用比較困難。

    (3)個別礦井為防止防爆門漏風,甚至將防爆門用水泥封死,從而使防爆門不能起到作用,危及通風機和通風系統的安全。

    (4)個別礦井防爆門在通風機停止運行開啟后,風機再啟動不能自動關閉,需要人工關閉,速度慢,影響通風系統正常運行。

    2新型防爆門的設計

    2.1 防爆門的設計要求

    (1)一旦產生瓦斯爆炸后,防爆門能及時復位,確保井下通風系統正常工作。

    (2)防爆門應布置在出風井同一軸線上,其斷面積不應小于出風井的斷面積。

    (3)出風井與風硐的交叉點到防爆門的距離,比該點到主要通風機吸風口的距離至少要短10m。

    (4)防爆門應靠主要通風機的負壓保持關閉狀態,并為防爆門安裝平衡重物或采取其他措施,以便于防爆門容易開啟。

    (5)防爆門的結構,必須有足夠的強度,并有防腐和防拋出的設施。

    2.2 新型防爆門的設計

    (1)防爆門型鋼圈的設計在出風井口安裝一圈型鋼,型鋼上安裝防爆門,中間用橡膠板進行密封。橡膠板用壓板固定在防爆門上。防爆門外安裝3條導軌,呈120°分布,使防爆門沿導軌運動,上設限位,使防爆門的開啟高度受到控制。防爆門上設有液壓定位裝置,確保及時正確復位。型鋼圈在出風井口盡可能小,保證與出風井口斷面一致就可以,這樣可以減小防爆門的受力,因為防爆門受力為型鋼圈斷面與礦井負壓的乘積。與防爆門接觸的型鋼圈的寬度

    B≥Dhσ(KP4)(1)式中

    D―型鋼圈的直徑;

    h―礦井負壓;

    σ―橡膠板的許用壓力;

    K―橡膠板的安全系數。

    (2)平衡重物重量的確定

    平衡重物的重量產生向上的拉力盡可能與防爆門的重量相等或略大于防爆門的重量,當主要通風機停止運行時,自然風壓向上,產生一個向上的力,可以打開防爆門,形成自然通風。當主要通風機恢復運行時,由于防爆門的開啟高度H有一個限制,進風口的斷面積小于風硐斷面積,根據伯努利方程

    pPγ+Z+v2P2gn=常數(2)

    流過進風口的速度大,進風口壓力p小于大氣壓力,防爆門在大氣壓力下關閉。防爆門的開啟高度

    H=DP4-C (3)

    C由實際實踐確定,找到一個合理的值。C太大,當主要通風機停止運行時,打開防爆門形成的出風斷面小,影響自然風壓通風;C太小,當主要通風機恢復運行時,由于打開防爆門形成的進風斷面大,進風口的壓力p與大氣壓力相差不大,防爆門受大氣壓力小,不能關閉防爆門。

    2.3 新型防爆門的特點

    改進后的新型防爆門經使用達到設計要求,主要有以下特點:

    (1)密封采用膠皮密封,密封面寬,能有效密封,確保不漏風??朔艘后w密封的液體揮發和冬季凍結的問題,季節對密封影響小,也不需要補充液體。

    (2)克服了液體密封的液體對防爆門的腐蝕。

    (3)防爆門開啟更加容易,為防爆門安裝的平衡重物可以比液體密封時輕,因為液體密封時,通風機停止運行后,防爆門開啟時平衡重物除了要克服防爆門本身重力外,還要克服液體在防爆門內外液面高低產生的力。風機再次啟動時能比較容易關閉風門。

    (4)維護、檢查方便,維護工作量小。

    3結語

    新型防爆門克服了舊式防爆門密封不可靠和受季節影響的問題,維護、檢查方便,開啟和關閉可靠,符合防爆門的設計要求。


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