防爆泄壓密閉器在煤礦搶險救災(zāi)中的應(yīng)用
陽泉市新鑫科技研究所有限責(zé)任公司 杜志剛
摘要： 防爆泄壓密閉器是煤礦“一通三防”工作中必備的基本設(shè)備之一，在日常調(diào)改風(fēng)過程中可快速完成和拆除巷道閉墻，由過去建一座永久閉墻的幾天，現(xiàn)在僅用二小時或幾十分鐘，就可建完或拆除，工作效率和安全性提高了幾十倍，特別是在搶險救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨特的專有作用，為煤礦安全做出了重大貢獻。
關(guān)鍵詞： 煤礦；防爆；密閉器
一、概述
當(dāng)采掘工作面著火或有瓦斯煤塵爆炸時封閉工作面是一項危險但必須去做的事情。如何保障救護隊員和煤礦工人在實施有瓦斯煤塵爆炸危險火區(qū)封閉工作面的安全。歷來是廣大煤礦安全科技工作者急需解決的重大課題。在《煤礦安全規(guī)程》和《礦山救護隊操作規(guī)程》有明確規(guī)定“有瓦斯、煤塵爆炸危險時，應(yīng)設(shè)置防爆墻，在防爆墻的掩護下建立永久密閉墻”。在搶險救災(zāi)時期，什么樣的防爆墻，設(shè)置在什么位置，設(shè)置幾道，怎樣設(shè)置，并沒有詳細具體的規(guī)定，而且設(shè)置防爆墻的過程同樣也是非常危險的。事實上在設(shè)置防爆墻的過程和封閉火區(qū)的過程道理是一樣的，同樣都很危險，而且防爆墻越堅固，發(fā)生煤塵瓦斯爆炸后的威力越大，造成的傷害和損失越大。例如2008年4月8日晚11時到2008年4月9日凌晨01時，長治市某聯(lián)營煤礦在封閉火區(qū)過程發(fā)生重大傷亡事故，近5米厚的防爆墻在瓦斯爆炸時的一瞬間將6名工人全部埋入黃土中，窒息而亡。諸如此類的事故在我國煤礦開采歷史上不勝枚舉。
從1989年至今，用了近20年時間陽泉新鑫科技研究所和相關(guān)企業(yè)科研院所的工程技術(shù)人員，通過不懈努力終于研制出了煤礦井下防爆泄壓密閉器，并于2007年4月11日通過國家煤炭工業(yè)技術(shù)委員會匯同煤科總院、中國礦業(yè)大學(xué)、中國煤炭能源集團、大同煤礦集團、潞安礦業(yè)集團，山東新汶礦業(yè)集團、邢臺礦業(yè)集團共十一家單位專家、教授的聯(lián)合鑒定“項目成果達到了國際先進水平”，2005年4月并在晉城端氏基建礦井西大巷特大瓦斯著火事故中，安全、高效、快速地封閉了火區(qū)。該基建礦井西大巷斷面20.1m2，著火巷道由掘進頭工作面正前到工作面回風(fēng)50余m長的巷道南側(cè)，火焰長50余m，寬0.5—2m，采取了多種、多次封堵工作連續(xù)作業(yè)15天，每封堵一次，火源向外延伸一次，后采用防爆泄壓密閉器僅用不到一小時，即安全、高效、快速地控制住著火，使明火即刻熄滅。為保護國家煤炭資源、礦井安全、礦工生命做出了貢獻。
2008年4月在金能集團張家口礦業(yè)（集團）有限公司宣東礦業(yè)公司三采區(qū)—230膠帶進風(fēng)與—230膠帶回風(fēng)之間在同一閉墻上安裝了一正一反兩道防爆泄壓密閉器，從而保證了整個采區(qū)進回風(fēng)之間的安全，無論閉墻兩邊任何一處發(fā)生瓦斯煤塵爆炸事故均能保證該閉墻不被摧毀。例如由于該礦是高瓦斯自燃煤層，同時也是煤塵爆炸礦井，在2006年2月滅火封閉過程發(fā)生瓦斯爆炸事故，即未造成人員傷亡，更未造成災(zāi)情擴大，也未引起煤塵爆炸，特別是在搶險救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨特的專用作用，充分說明了該礦應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，保護礦山安全和保障礦工生命，在同大自然的斗爭中取得了勝利。
下面詳細介紹煤礦快速防爆泄壓密閉器的基本結(jié)構(gòu)、用途、特點、技術(shù)指標(biāo)、工作原理和使用方法，使更多的煤礦工人獲益，使更多的礦井獲益，使更多的礦山救護隊獲益。
二、基本結(jié)構(gòu)
防爆泄壓密閉器是煤礦“一通三防”工作中必備的基本設(shè)備之一，在日常調(diào)改風(fēng)過程中可快速完成和拆除巷道閉墻，由過去建一座永久閉墻的幾天，現(xiàn)在僅用二小時或幾十分鐘，就可建完或拆除，工作效率和安全性提高了幾十倍，特別是在搶險救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨特的專有作用，為煤礦安全做出了重大貢獻。
巷道快速防爆泄壓閉墻（器）的基本結(jié)構(gòu)由鋼管骨架、一端為泄壓密閉鋼板、另一端為集氣罩和防火網(wǎng)三部分構(gòu)成。其中鋼管骨架為穿越閉墻中部的大直徑鋼管通道。
三、用途
（1）、阻斷風(fēng)流
（2）、隔離不等風(fēng)壓的區(qū)域。
（3）、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)向。
（4）、密閉采空區(qū)或災(zāi)區(qū)。
（5）、當(dāng)災(zāi)區(qū)內(nèi)發(fā)生爆炸時可自動由巷道快速防爆泄壓閉墻（器）鋼管通道泄壓以保護閉墻不被摧毀和減少其他密閉設(shè)施的損壞。
（6）、可與災(zāi)區(qū)構(gòu)成聯(lián)絡(luò)通道進行檢測或?qū)嵤岆U救災(zāi)。
四、特點
本巷道快速防爆泄壓閉墻（器）較之全斷面石土結(jié)構(gòu)的閉墻有下列特點：
1、能達到永久性閉墻高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
2、堅固、輕便、可拆裝、不漏風(fēng)、不坍塌、抗水淹、服務(wù)壽命長。
3、施工時間短（約石土結(jié)構(gòu)構(gòu)筑所需時間的1/5～1/10），這一特點對搶險救災(zāi)贏得時間有特殊作用。
4、設(shè)有大直徑鋼管聯(lián)絡(luò)通道，當(dāng)災(zāi)區(qū)發(fā)生爆炸時，能泄出沖擊波，以保護閉墻不被損壞，也不致把災(zāi)害傳播到非密閉區(qū)。
5、鋼管通道可進行開閉控制，平時實現(xiàn)全面密閉，偶爾需要時也可實現(xiàn)開通聯(lián)絡(luò)，以施行通風(fēng)、排水、放水、放氣、灌水、灌漿、噴注惰化氣霧等，還可對災(zāi)區(qū)進行檢測。
6、可在任何傾角的巷道中設(shè)置，適用于現(xiàn)有井下使用的各種密閉墻。
7、使現(xiàn)有密閉墻具有:防止瓦斯、煤塵爆炸后沖毀密閉墻，能防止密閉墻內(nèi)的各種有害氣體大量涌出。
8、防止瓦斯、煤塵爆炸后的高溫火煙引燃引爆閉墻另一側(cè)的瓦斯和煤塵，具有防止瓦斯煤塵事故擴大的作用。
9、能提高礦井局部和整體的防災(zāi)抗災(zāi)能力，保障煤礦安全、保障煤礦工人生命安全。
10、具有施工速度快、拆裝方便、可多次重復(fù)使用等特點。
11、特別適用于搶險救災(zāi)快速封閉，并且有密閉功能、通道功能、日常監(jiān)測功能和防護功能。
五、技術(shù)指標(biāo)
1、可適用于在各種斷面以及環(huán)境條件下、各種傾角的巷道中設(shè)置任意符合部頒《煤礦通風(fēng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的閉墻。
2、具有防水、阻燃、抗靜電性能。
3、設(shè)有順穿密閉區(qū)的開閉可控制的大直徑鋼管通道，既可實現(xiàn)平時全面密閉，又可在需要時與密閉區(qū)開通聯(lián)絡(luò)，由救護隊員進入災(zāi)區(qū)偵察，探明災(zāi)情，以實施搶險救災(zāi)。
4、漏風(fēng)近于零值。
5、一道閉墻的構(gòu)筑時間，KTQ型一般需1～3小時。
6、鋼管通道直徑800mm，總長度不低于2000mm，爆炸沖擊波最低泄出沖擊力不得超過60kg。
六、工作原理
巷道快速防爆泄壓閉墻（器）的強度是靠在巷道強力支護形成段落空間中，四周充盈黃土或高分子化學(xué)密閉材料所形成的墻體，并由此起到了密不透風(fēng)的閉墻作用。
在通道鋼管的兩端頸部各設(shè)有一道防護罩、防火金屬網(wǎng)和泄壓密閉鋼板。在非密閉區(qū)一側(cè)的端口上設(shè)置有泄壓密閉鋼板，在密閉區(qū)一側(cè)安裝有氣樣、溫度等探測孔；由此造就了多樣功能，其原理分述如下：
1、密閉功能。在充填物和密閉（器）裝置的阻隔和泄壓密閉鋼板的阻擋下，形成了可靠的多重密閉作用，從而在正常的情況下實現(xiàn)了閉墻的密閉作用。
2、通道功能。當(dāng)打開防火網(wǎng)密閉板和泄壓密閉鋼板后，即在密閉區(qū)與非密閉區(qū)之間形成了溝通通道，并可供人員匍匐通行?？捎纱送ǖ乐苯佑^察檢測密閉區(qū)的有關(guān)情況，并由此通道實施預(yù)防或搶險救災(zāi)的措施，如檢測、通風(fēng)、排水、灌水、灌漿、輸入惰化氣等。
3、日常監(jiān)測功能。在通道密閉（器）端頭裝設(shè)的各類探測孔，可對密閉區(qū)實現(xiàn)平時監(jiān)測和管理。
4、防護功能。防護罩可對密閉（器）上的防火網(wǎng)裝置實施外部保護作用，以防淋水、沖擊波中的雜物造成損害。
七、構(gòu)筑方法
構(gòu)筑閉墻的方法與步驟如下：
1、選擇墻址。根據(jù)工程需要和巷道條件選擇閉墻位置，并測量通風(fēng)情況，可否滿足施工的要求。
2、對巷道進行清理整修和增補支架。
3、開鑿巷道周邊環(huán)形口槽、砌筑或安裝自流水溝等。
4、搭設(shè)鋼管通道。先搭設(shè)兩端墻的骨架。并應(yīng)考慮能容納下通道鋼管。鋼管應(yīng)安裝在管窩內(nèi)并用螺母調(diào)緊裝置撐緊在巷道兩壁間，然后固定牢靠，并應(yīng)在下部用墊石支墊牢穩(wěn)。兩端探出長度約為0.1～0.7m之間。通道鋼管在安裝前應(yīng)將泄壓密閉鋼板、防火網(wǎng)、防護罩裝配完整。
搭建的整體質(zhì)量水平應(yīng)達到平、直、緊、穩(wěn)的要求。與巷道中線平直度的偏差不得超過±500mm。
5、充填密閉材料。充填的基本方法是灌注和自動膨脹，操作的基本要領(lǐng)是將充填材料的甲、乙兩組分按照對半的比例攪拌混合后迅速充入閉墻框架內(nèi)，使其發(fā)泡膨脹、凝固以形成塑性墻體。其充填的手段可有多種：如混合溜槽法、小容器混合后拋擲法、噴槍注射法或直接將黃土填入四周并夯實。應(yīng)因時、因地制宜地施行。
充填的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是填滿、填實、均勻、完全密閉。
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檢測漏風(fēng)情況按部頒《煤礦通風(fēng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進行驗收。事先將自流水溝或排水管堵死，關(guān)閉通道鋼管上的泄壓密閉鋼板，手觸無感覺，耳聽無聲音或用測風(fēng)表測量，如漏風(fēng)量近乎零、其他儀表參數(shù)亦指示正常即為施工合格。清理現(xiàn)場之后按正常通風(fēng)設(shè)施進行管理即可。
7、在距閉墻盲峒口2～3m處裝設(shè)一道防護柵欄，以防人員誤入。
在同一處閉墻上，相向安裝兩套通道鋼管泄壓密閉（器）可起到閉墻兩側(cè)防爆護墻的功能。
參考文獻
1、AQ《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》2006-11-02
2、《煤礦安全規(guī)程》2006
3、AQ《煤礦用高低濃度甲烷傳感器》2006-11-02
4、《煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控規(guī)范》2002
5、《礦山救護隊操作規(guī)程》2008－03
作者簡介：杜志剛，男，1963年4月26日生，山西陽泉人，高級工程師，現(xiàn)任陽泉新鑫科技研究所（有限責(zé)任公司）所長，從事煤礦通風(fēng)與安全專業(yè)領(lǐng)域，發(fā)明專利60余項，國內(nèi)外發(fā)表專業(yè)論文90余篇，著有專業(yè)著作四部，被選為中國煤炭工業(yè)勞動保護科學(xué)技術(shù)學(xué)會理事、煤礦安全管理系統(tǒng)工程專業(yè)委員會常委、礦山救護專業(yè)委員會委員、煤礦通風(fēng)安全專業(yè)委員會委員、山西省煤礦事故技術(shù)鑒定專家、山西省政策研究室特邀研究員、山西省委組織部聯(lián)系的高級專家、陽泉市發(fā)明協(xié)會副理事長、陽泉市工商聯(lián)合會執(zhí)行委員會委員、陽泉市礦區(qū)政協(xié)委員、陽泉市礦區(qū)人大代表、被市委、市政府授予“陽泉市十大杰出科技青年”、“煤礦安全衛(wèi)士”、“陽泉市有突出貢獻的優(yōu)秀人才”、“享受市政府特殊津貼的拔尖人才”，并榮立“山西省二等功”。
