立井防爆盖煤矿为了保护主风机在爆炸它在正常通风时被用来隔离井下气流与地基面大气， 防止风流短路，保证通风系统正常运行; 当井下发生瓦斯或煤尘爆炸，防爆门会被爆炸的气流冲开，冲击波被直 接排放 到地面 外界大 气，从而起到卸压作用， 防止主要通风机因爆炸气流冲击而造成损坏。但是防爆门、盖一旦被爆炸产生的冲击波冲开，将会直接影响后续通风系统的正常运转， 进一步恶化事故造成的后果。

 

立井防爆盖自动封堵装置研制的必要性

矿井发生煤尘或瓦斯爆炸后， 爆炸源产生的爆炸冲击波和火焰波会通过井下各种巷 道传播， 摧毁、点燃巷 道内的 障碍物， 扬起沉积的煤灰粉尘， 使风 门脱落或偏移 ［2］， 丧失对风 流的 调控作 用， 致使井下风 流颠倒紊乱、局部循环; 巷 道中的可燃物燃烧时释放有毒有 害气体， 产生大量浓烟。如果强大的冲击波将主、副通风 井或斜 井上方的防爆门、井盖冲开，此时即 使主扇正常工作， 由于通风 井口的 特定 设计结构， 风 机通风风流产生的负压与外界大 气的 压差总大 于与井下风 井间风 流的 压差， 也将导致井下风流短路， 井底 丧失通风 功能; 对于多风 井煤 矿， 当其中 一个风 井因爆炸防爆井盖被冲开后， 该风 井会因其它的风井作用变成通风 井， 改变整个矿井的 通风线路， 毒害烟气将涌向 其他独立区 域， 扩大 事故范围; 井底 丧失通风 功能后瓦斯含量会迅速积聚、被爆炸冲击波扬起的 粉尘大 量漂浮在空 气中 ， 达到爆炸极限 遇到明火后极有 可能会发生 二次爆炸， 对受困人员甚至救援人员造成更大的危害; 爆炸中 幸存的井底 人员， 面 对井底 恶劣、巨变的 复杂环境会处于应激心理 状态， 盲目混乱， 如果此时通风 系统仍能够提供新鲜风 流， 将能够增强幸存者的生存信念， 指引正确的逃生方向， 加大 逃生 成功机率; 目前现有 防爆门的 沉重结构又决定 一旦被冲击波冲开， 短时间内不能有 效复位 。因此， 设计一种在其被冲开后能够迅速自动封堵通风 井口的 装置 ， 保证矿井灾变后的 正常通风有着重要的 减灾意义

 

 

立井防爆盖自动封堵装置的工作原理

为 了应对井底 发生 爆炸时防爆井盖被破坏所引起的 通风 问题， 有学者对防爆井盖的 结构进行了相应的 改进、对自动闭合 设备进行一系列的 构想和假设。其基本设计主要包括加装井盖限位自动回位 装置［3］， 设置中心轨道、回复装置［4］及安 装防爆门导轨、滑块设备［5］等， 这些构想提供了一些应对该问题的 思路， 但都面 临着过大的爆炸冲击波会毁坏其机械结构等问题， 并且没有 形成实物模 型或产 品， 实际效用 需进一步验证。

本 矿井防爆门、盖自动封堵装置 借鉴汽车安全气囊工作的原理 进行设计。主要工作部件为 封堵气囊， 该气囊正常情况下折叠安置于防爆井盖下井筒壁一侧的 储藏硐室内， 硐室的 开口与井内联通; 气囊通过空 气输送管与硐室外的空气压缩机连接; 防爆井盖上安装感应装置 ， 与空 气压缩机通过供电电缆与电路控制系统相连; 在折叠气囊内设置 压力传感器， 信号通过信号线反馈给电控系统; 在硐室开口下的 井筒内固定安装一个支撑构架。具体结构及组成部分如图 1 所。

 

 

立井防爆盖自动封堵装置的基本结构

当煤 矿井下发生 爆炸产生的爆炸冲击波将防爆门、盖 －1 冲开后， 感应装置 － 2 将通过感应信号电缆 －3 向 电源控制器 －4 传递信号， 电源控制器接收信号后通过输电电缆向空气压缩机 － 5 供电， 运 转的空气压缩机通过空 气输送管 － 6 向 折叠气囊 － 7 充气， 空 气输送管的 一段紧固在空 压机的 出风 口， 另一个端与气囊折叠在一起， 可随气囊延伸至井筒内壁处， 折叠气囊在高 压充气动力下沿支撑钢网 － 8 滚动展开， 直 至充满整个井筒; 充气膨胀的 封堵气囊－15 内的 压力超过设定值时， 压力传感器 －16 通过信号线 －17 向 电源控制器传输触发信号， 使空 气压缩机降低风 速， 当气囊内的 压力低于设定值时， 压力传感器再次向 电源控制器传出信号， 增加空 气压缩机的风速， 维持展开后气囊内的 压力， 保证封堵的效果。