抗沖擊自動復位式立井防爆門在高瓦斯礦井的應用

朱 亮，袁建華，韓曉良

（山西蘭花科技創業股份有限公司 唐安煤礦分公司，山西 高平048407）

1 研究項目背景

立井防爆門位于回風井口，正常生產時，回風立井防爆門密封，主風機抽取井下回風；當井下發生瓦斯爆炸或煤層爆炸等事故時，傳統的防爆門被爆炸的沖擊波拋離、發生變形不能自動復位，造成風流短路，紊亂，恢復通風系統至少需2 h以上，影響了災變后的逃生和救援，會使事故損失擴大。表1列舉了近年的防爆門沖擊破壞案例。從表1看出，事故擴大的主因是：爆炸后防爆門被爆炸沖擊波炸飛，防爆門變形錯位、不能自動復位，造成風流短路，紊亂，礦井不能正常通風，會使事故損失擴大。2013年，國家安全生產監督管理總局的《煤礦安全規程》修訂意見中，據煤科總院中針對防爆門有關內容建議，在第一百二十一條第五款增加“高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井及具有煤塵爆炸和沖擊地壓危險的礦井，應安裝具有抗沖擊自動復位功能的防爆門或備用防爆門，自動復位時間不大于5 min”內容。因此，新版《煤礦安全規程》中，將會否定傳統的立井防爆門。基于上述背景，作者立項研究新型立井防爆門。

2 傳統的防爆門結構特征及工作原理

傳統防爆門，見圖1，它的結構簡單，主要由井蓋、密封圈、支撐架、鋼絲繩、滑輪、配重塊等組成。當井下發生瓦斯或煤塵爆炸時，井蓋在爆炸時的高溫高壓氣體和沖擊波作用下、并在配重塊的重力協同作用下被升起，泄壓后井蓋自由落下，再由人工密封、緊固、維護。但實際爆炸后，防爆門往往被爆炸沖擊波炸飛，防爆門嚴重變形或橫移錯位、無法復位，嚴重漏風、風流短路，風流紊亂，礦井不能正常通風。防爆門人工復位的工作量大，恢復通風時間長，事故影響區域內長時間不能恢復正常通風，會使事故人員傷亡和財產損失擴大。

圖1 傳統防爆門實物圖

表1 防爆門破壞典型案例

3 KFM型立井防爆門的結構特征及工作原理

KFM型立井防爆門結構，見圖2，主要包括：門體、底座、緩沖座裝置、緩沖器、導向柱、緩沖限位缸、反風鎖緊裝置、配重裝置（含支架、重錘、滑輪、滑輪罩、手動和電動絞車），門扇同步開啟和關閉裝置，密封裝置，楔形梁，手動和電動絞車。

圖2 KFM型立井防爆門結構示意圖

圖3為KFM型立井防爆門開啟狀態示意圖。正常工作狀態下，門扇受到風機負壓的作用，通過門扇與門框間的多重密封保持密封；反風鎖緊裝置保持松開狀態。當井下發生瓦斯或煤塵爆炸時，爆炸的沖擊波或高壓氣流將門扇沖開、緩沖座上升，進行泄爆，保護風機不被損壞。楔形梁起到分流泄壓作用，多重緩沖裝置有效保護門扇不被損壞，緩沖箱的吸能作用使導向柱對基礎的作用力大幅減小，保證基礎不被破壞。爆炸過后，門扇在自身重力和風機負壓的共同作用下自動復位并保持密封，保證通風正常。當風機停風時，可以通過配重及電動絞車將門扇打開，進行自然通風。當風機供風時，門扇在自重及負壓作用下復位；反風時，鎖緊裝置將門扇鎖緊，保持密封；正常通風時，通過負壓保持密封。

圖3 KFM型抗沖擊自動復位式立井防爆門（開啟狀態）

4 兩種防爆門的性能分析和結論

1）兩種防爆門性能的差異，如表2所示。

表2 兩種防爆門的性能比較

2）抗沖擊自動復位式防爆門在井下發生爆炸事故時，不僅能有效保護風機不受損壞，還能實現防爆門的自動復位功能，在最短時間內恢復礦井通風系統，控制事故的蔓延和擴散，將人員傷亡和財產損失降到最低。在高瓦斯礦井和突出礦井具有很高的應用價值。

3）若與傳統防爆門相比，KFM型抗沖擊自動復位式立井防爆門技術先進、性能優異、可靠性高、引領行業發展趨勢，有望大幅擴大應用規模。