煤矿通风风井安全泄压防爆盖应用_连蓉花.pdf

煤矿通风风井安全泄压防爆盖应用连蓉花（晋能控股煤业集团忻州窑矿，山西大同037001）摘要：煤矿在生产过程中井下产生高浓度瓦斯，一旦瓦斯出现爆炸后产生的高速冲击波对矿井主风机等通风设施会产生很强破坏作用，重点阐述了一种煤矿通风安全用的泄压防爆盖，分析了该装置结构及工作原理，并对该装置应用优点进行说明。关键词：煤矿；通风安全；防爆盖；结构原理中图分类号：TD441文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0288-020引言风井防爆盖是煤矿通风安全的重要设施。其作用是当井下一旦发生瓦斯爆炸事故，防爆盖在冲击波作用下迅速打开，以保护主风机免受毁坏；在完成泄压后防爆盖能及时复位。在正常情况下，防爆盖在井口是密闭的，防止风流短路。当反风时，反风锁紧装置将盖体压住并锁紧，防止漏风1-2。风机停止运转时，打开防爆盖实现矿井自然通风。现有立风井防爆盖主要存在如下问题：整体的防爆盖采用液体密封，液体容易蒸发，一旦补液不及时将出现漏风；一旦负压超过设计值液体被吸走，形成严重漏风；寒冷季节需要考虑防冻问题。防爆盖被冲击波冲开后极易毁坏，复位困难，矿井不能及时恢复正常通风3-4。整体防爆盖设有多个配重锤，复位时必须多人同步操作，人员不足时无法正确复位。对此忻州窑矿通过技术研究，对风井井口安装一套泄压防爆盖5-6。1风井安全泄压防爆盖结构及原理1.1装置结构组成1）风井安全泄压防爆盖主要由防爆盖、导套、导柱、弹性限位块、泄压装置、液压式举升机、外空气弹簧、锁紧机构、内空气弹簧、行程开关、立柱、泄压筒、盖门，其中锁紧机构主要包括锁紧套、连接板、弹簧、锁紧销、限位凸台等部分，如图 1 所示。2）在井盖外周边沿圆周方向连接三个导套，每个导套内分别穿置两根导柱，每根导柱的下端分别固定于井口位置，每根导柱的顶端分别设有弹性限位块。3）井盖上方的中部连接一根立柱和四个泄压装置，各泄压装置沿圆周方向布置在立柱的外侧，每个泄压装置上分别连接锁紧机构。每个泄压装置内安装泄压筒，泄压筒的上方安装铰接盖门，同时泄压筒内分别铰接内空气弹簧，每个内空气弹簧的伸缩端与相应的盖门内侧相铰接。立柱上安装四个活动外空气弹簧，外空气弹簧的伸缩端分别与相应的盖门外侧相铰接，如图 2 所示。4）在井盖下方连接两台液压式举升机，在立柱上连接四个行程开关，行程开关采用横向布置方式，当每个盖门打开时分别与相应的行程开关接触，行程开关的信号输出端连接在液压式举升机的控制电路上，启动液压式举升机工作，举升起井盖进行泄压。5）每个锁紧机构分别包括横向布置的锁紧套，每个锁紧套分别通过连接板与相应的泄压筒连接，锁紧套内部安装弹簧以及锁紧销，每个锁紧销分别穿置在相应的锁紧套上，锁紧销伸出锁紧套的一端为锥形并且与盖门相接触，每根锁紧销的另一端设置为限位凸台，各限位凸台分别设置在相应的销紧套内。1.2装置工作原理1）当井下发生煤尘及瓦斯爆炸时，井下的冲击波产生冲击压力顶开泄压装置的盖门并弹开锁紧机构，从而触发内空气弹簧工作，迅速打开泄压装置的盖门。收稿日期：2022-04-26作者简介：连蓉花（1991），女，山西忻州人，本科，毕业于河南理工大学安全工程专业，助理工程师，从事煤矿通风安全管理工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.117图 1风井安全泄压防爆盖结构示意图弹性限位块立柱导柱外空气弹簧锁紧机构泄压装置防爆盖液压式举升机井口图 2安全泄压防爆盖空气内外弹簧布置示意图空气外弹簧盖门立柱空气内弹簧泄压筒行程开关技术应用2023 年第 6 期2）当泄压装置的盖门打开到一定程度时与行程开关接触，使其启动液压式举升机工作，举升起防爆盖进行泄压，从而避免在冲击波压力大于泄压装置所泄压极限，且小于举升起防爆盖压力时，冲坏泄压装置，对泄压装置起到保护作用。3）当冲击波泄压完后，由于外空气弹簧内气压大于内空气弹簧内气压；使泄压装置的盖门慢慢闭合，当盖门与行程开关断开时，液压式举升机停止举升，慢慢向下回缩至井口闭合。4）泄压装置的盖门通过锁紧机构下方后锁止盖门，实现自动复位功能，从而使通风系统正常工作。由于泄压装置的作用使的防爆盖能够不需承受较大的压力就能升起，可使防爆盖连续多次使用，无需中断生产对其进行更换和维修，从而节省了时间和成本。2装置优点及应用效果2.1装置优点2.1.1安全性能高、泄压效果好当井下通风正常时，防爆盖处于关闭状态，保证井下正常通风。当井下发生煤尘及瓦斯爆炸时，井下压力使防爆盖上的泄压装置先行打开，防爆盖受井下压力的作用沿着导柱方向向上运动，使井下压力迅速下降，起到泄压作用，安全性高。2.1.2自动泄压作用根据冲击波压力大小泄压装置可单独或多个同时自动打开和自动复位，并可多次泄压，均衡煤矿井下压力，使整体受冲击力均匀，保护防爆盖不被损坏。2.1.3泄压动作灵敏可靠当冲击压力顶开泄压装置的盖门并通过锁紧机构，上方就能触发内空气弹簧工作，迅速打开泄压装置，自动化水平高，动作灵敏可靠。2.1.4具有自保功能当泄压装置的盖门打开一定程度后，通过行程开关控制作用，液压式举升机启动从而对矿井井下自动泄压，防止爆炸事故后，当冲击压力小于防爆盖自身重力时强行泄压造成装置损坏。2.1.5节能降耗作用防爆盖有数台液压式举升机，在矿井无计划停风时，这些液压式举升机同步工作，可远程开关风井防爆盖，降低劳动作业强度。同时当冲击波压力能够通过多个泄压装置进行完全泄压并不触发液压式举升机工作时，从而实现无能量消耗的。2.2实际应用效果分析忻州窑矿于 2021 年 4 月对风机原防爆装置进行优化改进，安装了一套具有自动复位泄压作用的防爆装置，截至 2021 年 10 月通过 6 个月实际应用效果来看，取得了以下显著应用成效：1）该装置投入使用后未出现密封失效造成漏风现象，装置在使用期间未出现故障，全年预计可减少装置维修、维护费用达 20 余万元。2）通过模拟实验发现，该装置在泄压保护时动作灵敏可靠，泄压及时且泄压后能够及时进行复位，解决了传统防爆盖泄压效果差、泄压后复位难度大等技术难题。3）风井原采用的防爆装置需 3 人当班值守，而采用该装置后只需 1 人值守即可，降低了劳动作业强度以及劳动费用。3结语晋能控股煤业集团忻州窑矿针对风井原防爆装置在实际应用中存在的泄压效果差、自动化水平低、劳动作业强度、装置损坏严重等技术难题，根据通风现状，对原防爆装置进行合理优化，安装了一套具有泄压功能的安全泄压防爆盖，通过实际应用效果来看，该装置能够及时对爆炸事故后的矿井进行泄压作用，保证了矿井内具有均衡的大气压，提高了矿井通风稳定性，取得了显著应用成效。参考文献1何胜良.ZFFBM 型新型防爆盖与基础施工的研究与应用J.煤炭技术，2019（11）：112-115.2贺振纲.煤矿回风立井防爆盖改进J.机械管理开发，2018（9）：208-209.3董洪伟.立风井防爆盖锁紧装置在田庄煤矿的应用J.煤矿机电，2018（1）：93-96.4李秋生.防爆盖受爆炸冲击力的分析 J.煤矿安全，2015（4）：142-143.5吴镝.矿井防爆盖液压开闭装置研究及仿真研究J.煤矿机械，2013（10）：163-165.6荀洪菲.煤矿自复式防爆盖的设计J.煤，2011（12）：59-60.（编辑：王婧）Coal Mine Ventilation Air Shaft Safety Pressure Relief Explosion-Proof Cover ApplicationLian Ronghua（Xinzhouyao Mine,Jinneng Holding Coal Industry Group,Datong Shanxi 037001）Abstract:In the production process of coal mines,high concentrations of gas are generated underground.Once the gas explodes,the highspeed shock wave generated will have a strong destructive effect on the ventilation facilities such as the main fan of the mine,focusing on apressure relief explosion-proof cover for coal mine ventilation safety,analysing the structure and working principle of the device andexplaining the advantages of its application.Key words:coal mine;ventilation safety;explosion-proof cover;structure principle连蓉花：煤矿通风风井安全泄压防爆盖应用289