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煤矿风井防爆门改造方案

防爆门是安装在装有主要通风机的排风井口上的特殊密封井盖。在正常通风时,它被用来隔离井下气流与地面大气,防止风流短路,保证通风系统正常。当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆炸事故时,防爆门被爆炸的气流冲击打开,从而爆炸气流直接排放到地面大气,起到卸压作用,防止主要通风机因爆炸气流冲击而造成损坏;当主要通风机停止运行时,可以打开防爆门,以利用自然风压通风。

《煤矿安全规程》第一百二十一条规定:装有主要通风机的井口必须封闭严密;装有主要通风机的出风井口应安装防爆门。第一百二十四条规定:主要通风机停止运行期间,必须打开井口防爆门和有关风门利用自然风压通风。目前防爆门的结构和现状存在着漏风、开启关闭困难、要求,因此需加以改进。  

1  原防爆门存在问题    

通过对现场使用的防爆门进行调研总结,主要存在以下问题:  

(1)复位:目前矿区使用的防爆门存在着爆炸后不起作用,因变形不能正确复位。  

(2)密封液:目前防爆门的密封液多采用水密封,水分容易蒸发,一旦密封水的高低压差小于通风负压,水就会突然被吸光,形成严重漏风。不停补水,会造成水浪费,另外通风机司机经常看密封水的情况,影响通风机的巡回检查和设备运行情况的观察。冬季,由于水容易结冰,要选择不能燃烧的冷冻液,冷冻液的选择和使用比较困难。  

(3)个别矿井为防止防爆门漏风,甚至将防爆门用水泥封死,从而使防爆门不能起到作用,危及通风机和通风系统的安全。  

(4)个别矿井防爆门在通风机停止运行开启后,风机再启动不能自动关闭,需要人工关闭,速度慢,影响通风系统正常运行。  

2  新型防爆门的设计    2.1 防爆门的设计要求  

(1)一旦产生瓦斯爆炸后,防爆门能及时复位,确保井下通风系统正常工作。 

(2)防爆门应布置在出风井同一轴线上,其断面积不应小于出风井的断面积。 

(3)出风井与风硐的交叉点到防爆门的距离,比该点到主要通风机吸风口的距离至少要短10m。  

(4)防爆门应靠主要通风机的负压保持关闭状态,并为防爆门安装平衡重物或采取其他措施,以便于防爆门容易开启。  

(5)防爆门的结构,必须有足够的强度,并有防腐和防抛出的设施。

2.2 新型防爆门的设计  

(1)防爆门型钢圈的设计在出风井口安装一圈型钢,型钢上安装防爆门,中间用橡胶板进行密封。橡胶板用压板固定在防爆门上。防爆门外安装3条导轨,呈120°分布,使防爆门沿导轨运动,上设限位,使防爆门的开启高度受到控制。防爆门上设有液压定位装置,确保及时正确复位。型钢圈在出风井口尽可能小,保证与出风井口断面一致就可以,这样可以减小防爆门的受力,因为防爆门受力为型钢圈断面与矿井负压的乘积。与防爆门接触的型钢圈的宽度B≥Dhσ(KP4)

(1) 式中D—型钢圈的直径; h—矿井负压; σ—橡胶板的许用压力; K—橡胶板的安全系数。  

(2)平衡重物重量的确定  

平衡重物的重量产生向上的拉力尽可能与防爆门的重量相等或略大于防爆门的重量,当主要通风机停止运行时,自然风压向上,产生一个向上的力,可以打开防爆门,形成自然通风。当主要通风机恢复运行时,由于防爆门的开启高度H有一个限制,进风口的断面积小于风硐断面积,根据伯努利方程pPγ+Z+v2P2gn=常数

(2)流过进风口的速度大,进风口压力p小于大气压力,防爆门在大气压力下关闭。防爆门的开启高度 H=DP4-C 

(3) C由实际实践确定,找到一个合理的值。C太大,当主要通风机停止运行时,打开防爆门形成的出风断面小,影响自然风压通风;C太小,当主要通风机恢复运行时,由于打开防爆门形成的进风断面大,进风口的压力p与大气压力相差不大,防爆门受大气压力小,不能关闭防爆门。  

2.3 新型防爆门的特点  

改进后的新型防爆门经使用达到设计要求,主要有以下特点:  

(1)密封采用胶皮密封,密封面宽,能有效密封,确保不漏风。克服了液体密封的液体挥发和冬季冻结的问题,季节对密封影响小,也不需要补充液体。  

(2)克服了液体密封的液体对防爆门的腐蚀。  

(3)防爆门开启更加容易,为防爆门安装的平衡重物可以比液体密封时轻,因为液体密封时,通风机停止运行后,防爆门开启时平衡重物除了要克服防爆门本身重力外,还要克服液体在防爆门内外液面高低产生的力。风机再次启动时能比较容易关闭风门。   

(4)维护、检查方便,维护工作量小。  

3  结语

新型防爆门克服了旧式防爆门密封不可靠和受季节影响的问题,维护、检查方便,开启和关闭可靠,符合防爆门的设计要求。  

参考文献:  

[1]国家煤矿安全监察局,煤矿安全规程[S].北京:煤炭工业出版社,2002.

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