CN110067587A - 可自动复位的立井防爆门系统及防爆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动复位的立井防爆门系统，包括防爆门板，防爆门板的左侧边铰接于立井顶部左侧地面，立井顶部的右侧、前侧和后侧地面上均向上连接立井延伸墙，防爆门板与立井延伸墙将立井的井口围护在内；关闭状态下防爆门板左低右高倾斜设置，立井延伸墙上设有用于防止防爆门板向上弹起的弹性凸条；防爆门板左方的地面上设有支架，支架顶部向右连接有弹簧组，弹簧组向右连接有缓冲垫片。本发明还公开了上述可自动复位的立井防爆门系统的防爆方法。本发明密封性好，防爆门板因受到水平分力、受到钢丝绳牵引且被缓冲垫片的弹簧组缓冲，因而在爆炸时不易损坏；工作人员在值班室内就能监视并控制防爆门板的状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿安全生产技术领域，尤其涉及立井防爆门的安全技术。
背景技术
在煤矿生产过程中，瓦斯爆炸是煤矿安全生产的一个重大隐患。煤矿回风立井防爆门是矿井主要通风系统中重要的组成部分，它的主要作用有：在正常情况下实现对通风井顶端的密封，防止风流短路；在瓦斯爆炸后打开卸压防止主通风机受到冲击波的伤害；瓦斯爆炸过后能正常复位，恢复井下正常通风；反风时能够通过压板压住，防止漏风；在风机停止工作时可以打开，实现自然通风。
目前大部分防爆门的防爆盖整体都为锥形结构，但是在使用过程中，存在着许多问题，例如不能复位或不能及时复位、密封不严容易漏风、防爆盖易被冲击波破坏等诸多问题，难以满足《煤矿安全规程专家解读》中对防爆门的设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动复位的立井防爆门系统，在瓦斯爆炸发生时防爆门板能够受到水平分力，并且通过缓冲机构缓冲防爆门板受到的冲击力。
为实现上述目的，本发明的可自动复位的立井防爆门系统包括防爆门板，立井的水平截面为四方形，防爆门板呈与立井的水平截面相匹配的四方形；
防爆门板的左侧边铰接于立井顶部左侧地面，立井顶部的右侧、前侧和后侧地面上均向上固定连接一体设置的立井延伸墙，防爆门板与立井延伸墙将立井的井口围护在内；
防爆门板具有关闭状态和开启状态；
关闭状态下防爆门板左低右高倾斜设置，防爆门板上表面相邻的立井延伸墙上设有用于防止防爆门板向上弹起的弹性凸条，弹性凸条卡压防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边；防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边上设有密封胶条，防爆门板通过密封胶条与立井延伸墙密封配合；
防爆门板左方的地面上设有支架，支架顶部向右连接有弹簧组，弹簧组由若干并排间隔设置的高强度弹簧组成；
弹簧组向右连接有缓冲垫片，防爆门板向左旋转后处于开启状态时其中部与缓冲垫片相压接。
所述支架顶部右侧设有压力开关，支架通过压力开关与缓冲垫片相连接；压力开关通过线路连接有电控装置，电控装置连接有显示屏和声光报警器；电控装置、显示屏和声光报警器位于值班室内。
支架左方的地面上设有Y形支杆，Y形支杆包括固定在地面的主杆和固定在主杆顶部的左分杆和右分杆，左分杆的顶端和右分杆的顶端分别安装有定滑轮；
防爆门板的顶部向左连接有钢丝绳，左分杆和右分杆上的定滑轮的顶端与钢丝绳与防爆门板的连接处位于同一水平面；
钢丝绳向左绕过左分杆和右分杆上的定滑轮后向下连接有配重块。
左分杆和右分杆上的定滑轮的上方设有挡板。
还包括有电动关门机构；电动关门机构包括设置在支架左方地面上的正反转电机，正反转电机传动连接有螺杆，螺杆与支架螺纹连接并向右伸出支架；螺杆在正反转电机的驱动下具有左极限位置和右极限位置，右极限位置下的螺杆右端与关闭状态下的防爆门板相接，左极限位置下的螺杆右端与开启状态下的防爆门板具有间隔；正反转电机通过线路与电控装置相连接。
电控装置通过线路连接有压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器设置于立井顶部侧壁上。
本发明还公开了上述可自动复位的立井防爆门系统的防爆方法，按以下步骤进行：
一、井下发生瓦斯爆炸事故后在空气中形成冲击波，冲击波沿立井向上冲击在左低右高倾斜设置的防爆门板上，对防爆门板产生向上的竖向分力和向左的水平分力，从而产生旋转开启防爆门板的力量；防爆门板压缩弹性凸条后向左旋转开启，撞击缓冲垫片后在弹簧组的作用下防爆门板被缓冲后阻挡，此时压力开关接通，电控装置打开声光报警器，通知值班室工作人员；
二、值班室工作人员通过显示屏观察立井的井口处的温度和压力，如果井口处的温度和压力为常温和常压，则值班室工作人员先通知事故处理部门，进行事故评估和井下救援，再通过电控装置启动正反转电机，驱动螺杆向右旋转伸出，将防爆门板向右顶压至关闭状态，此时弹性凸条卡压防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边；最后通过电控装置控制正反转电机反转，驱动螺杆向左旋转收回；
如果井口处的温度高于50℃或井口处的气压大于1.5倍大气压，则值班室工作人员首先通过电控装置启动正反转电机，驱动螺杆向右旋转伸出，将防爆门板向右顶压至关闭状态，防止灾害蔓延，然后再通知事故处理部门进行井下救援。最后通过电控装置控制正反转电机反转，驱动螺杆向左旋转收回。
本发明具有如下的优点：
以往的防爆门盖均垂直于立井，在受到自下而上的爆炸冲击力时，防爆门盖只受到竖向分力而没有水平分力，容易被炸飞，即便旋转开启也容易发生变形。本发明中的防爆门板左低右高设置，左侧边为铰接边，这样，在受到自下而上的爆炸冲击力时，冲击力并非是垂直作用于防爆门板，防爆门板不仅受到竖向分力还受到水平分力，防爆门板更容易在冲击力的作用下向左旋转开启，而不是被炸飞；防爆门板向左旋转开启时紧压在缓冲垫片上，在压缩弹簧组的过程中冲击力得到有效缓冲，保证了防爆门板不因撞击而变形损坏。
密封胶条用来保持防爆门板周边处于密封状态，保证矿井负压状态时防爆门板不漏风。
以往防爆门被瓦斯爆炸的冲击波冲开时，巨大的冲击力在没有缓冲的条件下作用于防爆门，容易使防爆门因撞击等原因发生变形，进而造成漏风现象。现有的防爆门甚至可能在爆炸发生时被冲击力炸飞，彻底失去应有的功能。本发明中，防爆门板被瓦斯爆炸的冲击波冲开时，在缓冲弹簧和缓冲垫片的作用下得到有效缓冲，大大减小了冲击力，从而避免防爆门板出现撞击变形的现象，杜绝了被炸飞的情况，进而避免了漏风现象，保证防爆门在爆炸后仍然能够正常工作。
电控装置、显示屏和声光报警器位于值班室内，便于工作人员随时通过显示屏和声光报警器及时发现问题并实时监控防爆门板处的状况。工作人员可以在值班室内，通过声光报警器及时掌握防爆门板被开启的情况，并根据立井的井口处的温度和压力情况，及时关闭防爆门板，防止灾害蔓延。
钢丝绳、定滑轮和配重块的设置，持续施给防爆门板以向左旋转开启的力量，在井下发生瓦斯爆炸时使得防爆门板更加容易向左旋转开启。
左极限位置下的螺杆右端与开启状态下的防爆门板具有间隔，可以防止防爆门板在爆炸发生、向左旋转开启时被螺杆顶坏。
右极限位置下的螺杆右端与关闭状态下的防爆门板相接，可以通过正反转电机带动螺杆旋转向右前进并将防爆门板顶压至关闭状态。
正反转电机通过线路与电控装置相连接，工作人员在值班室即可进行关闭防爆门的操作，非常方便，并保证了关门的及时性。
本发明的防爆方法能够保证值班人员第一时间发现井下爆炸事故，并根据立井井口处的温度和压力进行相应的优先排序，既能第一时间防止灾害蔓延，又能够尽快进行井下救援。
压力传感器和温度传感器便于工作人员获得爆炸发生时井口处的压力值和温度值，统计压力值和温度值能够为矿井整个通风系统的设计和改良提供重要数据。
本发明中，防爆门只具有一个防爆门板，简化了结构，密封性能较以往更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图1中箭头所示方向为井下瓦斯爆炸时立井中冲击波的行进方向；
图2是配重块处的左视示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的可自动复位的立井防爆门系统包括防爆门板1，立井2的水平截面为四方形，防爆门板1呈与立井2的水平截面相匹配的四方形；
防爆门板1的左侧边铰接于立井2顶部左侧地面，立井2顶部的右侧、前侧和后侧地面上均向上固定连接一体设置的立井延伸墙3（立井2顶部的右侧、前侧和后侧的立井延伸墙3优选为一体设置，当然也可以分体设置后再连接在一起。相比而言，一体设置的方案具有更为可靠的密封性能），防爆门板1与立井延伸墙3将立井2的井口围护在内；立井2顶部右侧的立井延伸墙3为四方形，立井2顶部前侧和后侧的立井延伸墙3均为三角形；图1中未示出立井2顶部前侧和后侧的立井延伸墙3。
防爆门板1具有关闭状态和开启状态；
关闭状态下防爆门板1左低右高倾斜设置，防爆门板1上表面相邻的立井延伸墙3上设有用于防止防爆门板1向上弹起的弹性凸条4，弹性凸条4卡压防爆门板1的前侧边、后侧边和右侧边；防爆门板1的前侧边、后侧边和右侧边上设有密封胶条，防爆门板1通过密封胶条与立井延伸墙3密封配合；密封胶条用来保持防爆门板1周边处于密封状态，保证矿井负压状态时防爆门板1不漏风。密封胶条为常规技术，图未示。
防爆门板1左方的地面上设有支架5，支架5顶部向右连接有弹簧组6，弹簧组6由若干并排间隔设置的高强度弹簧组成；
弹簧组6向右连接有缓冲垫片7，防爆门板1向左旋转后处于开启状态时其中部与缓冲垫片7相压接。
以往的防爆门盖均垂直于立井2，在受到自下而上的爆炸冲击力时，防爆门盖只受到竖向分力而没有水平分力，容易被炸飞，即便旋转开启也容易发生变形。本发明中的防爆门板1左低右高设置，左侧边为铰接边，这样，在受到自下而上的爆炸冲击力时，冲击力并非是垂直作用于防爆门板1，防爆门板1不仅受到竖向分力还受到水平分力，防爆门板1更容易在冲击力的作用下向左旋转开启，而不是被炸飞；防爆门板1向左旋转开启时紧压在缓冲垫片7上，在压缩弹簧组6的过程中冲击力得到有效缓冲，保证了防爆门板1不因撞击而变形损坏。
所述支架5顶部右侧设有压力开关8，支架5通过压力开关8与缓冲垫片7相连接；压力开关8通过线路9连接有电控装置10，电控装置10连接有显示屏11和声光报警器；电控装置10、显示屏11和声光报警器位于值班室内。声光报警器和值班室均为常规设施，图未示。
电控装置10可以是集成电路或单片机。
电控装置10、显示屏11和声光报警器位于值班室内，便于工作人员随时通过显示屏11和声光报警器监控防爆门板1处的状况。
支架5左方的地面上设有Y形支杆，Y形支杆包括固定在地面的主杆12和固定在主杆12顶部的左分杆13和右分杆14，左分杆13的顶端和右分杆14的顶端分别安装有定滑轮15；
防爆门板1的顶部向左连接有钢丝绳16，左分杆13和右分杆14上的定滑轮15的顶端与钢丝绳16与防爆门板1的连接处位于同一水平面；
钢丝绳16向左绕过左分杆13和右分杆14上的定滑轮15后向下连接有配重块17。
钢丝绳16、定滑轮15和配重块17的设置，持续施给防爆门板1以向左旋转开启的力量，在井下发生瓦斯爆炸时使得防爆门板1更加容易向左旋转开启。
左分杆13和右分杆14上的定滑轮15的上方设有挡板18。Y形支杆、定滑轮15、钢丝绳16和挡板18组成牵引机构，牵引机构如图2所示前后间隔设有两套。
还包括有电动关门机构；电动关门机构包括设置在支架5左方地面上的正反转电机19，正反转电机19传动连接有螺杆20，螺杆20与支架5螺纹连接并向右伸出支架5；螺杆20在正反转电机19的驱动下具有左极限位置和右极限位置，右极限位置下的螺杆20右端与关闭状态下的防爆门板1相接，左极限位置下的螺杆20右端与开启状态下的防爆门板1具有间隔；正反转电机19通过线路9与电控装置10相连接。
左极限位置下的螺杆20右端与开启状态下的防爆门板1具有间隔，可以防止防爆门板1在爆炸发生、向左旋转开启时被螺杆20顶坏。
右极限位置下的螺杆20右端与关闭状态下的防爆门板1相接，可以通过正反转电机19带动螺杆20旋转向右前进并将防爆门板1顶压至关闭状态。
正反转电机19通过线路9与电控装置10相连接，工作人员在值班室即可进行关闭防爆门的操作，非常方便，并保证了关门的及时性。
电控装置10通过线路9连接有压力传感器21和温度传感器22，压力传感器21和温度传感器22设置于立井2顶部侧壁上。
工作人员可以在值班室内，通过声光报警器及时掌握防爆门板1被开启的情况，并根据立井2的井口处的温度和压力情况，及时关闭防爆门板1，防止灾害蔓延。
本发明还公开了上述可自动复位的立井防爆门系统的防爆方法，按以下步骤进行：
一、井下发生瓦斯爆炸事故后在空气中形成冲击波，冲击波沿立井2向上冲击在左低右高倾斜设置的防爆门板1上，对防爆门板1产生向上的竖向分力和向左的水平分力，从而产生旋转开启防爆门板1的力量（避免以往防爆盖垂直于立井2设置造成防爆盖只受到竖向分力而没有水平分力的缺陷，大大降低防爆门板1被炸飞的风险）；防爆门板1压缩弹性凸条4后向左旋转开启，撞击缓冲垫片7后在弹簧组6的作用下防爆门板1被缓冲后阻挡，此时压力开关8接通，电控装置10打开声光报警器，通知值班室工作人员；
二、值班室工作人员通过显示屏11观察立井2的井口处的温度和压力，如果井口处的温度和压力为常温和常压，则值班室工作人员先通知事故处理部门，进行事故评估和井下救援，再通过电控装置10启动正反转电机19，驱动螺杆20向右旋转伸出，将防爆门板1向右顶压至关闭状态，此时弹性凸条4卡压防爆门板1的前侧边、后侧边和右侧边；最后通过电控装置10控制正反转电机19反转，驱动螺杆20向左旋转收回；
如果井口处的温度高于50℃或井口处的气压大于1.5倍大气压，则值班室工作人员首先通过电控装置10启动正反转电机19，驱动螺杆20向右旋转伸出，将防爆门板1向右顶压至关闭状态，防止灾害蔓延，然后再通知事故处理部门进行井下救援；最后通过电控装置10控制正反转电机19反转，驱动螺杆20向左旋转收回。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.可自动复位的立井防爆门系统，包括防爆门板，立井的水平截面为四方形，防爆门板呈与立井的水平截面相匹配的四方形；
其特征在于：防爆门板的左侧边铰接于立井顶部左侧地面，立井顶部的右侧、前侧和后侧地面上均向上固定连接一体设置的立井延伸墙，防爆门板与立井延伸墙将立井的井口围护在内；
防爆门板具有关闭状态和开启状态；
关闭状态下防爆门板左低右高倾斜设置，防爆门板上表面相邻的立井延伸墙上设有用于防止防爆门板向上弹起的弹性凸条，弹性凸条卡压防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边；防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边上设有密封胶条，防爆门板通过密封胶条与立井延伸墙密封配合；
防爆门板左方的地面上设有支架，支架顶部向右连接有弹簧组，弹簧组由若干并排间隔设置的高强度弹簧组成；
弹簧组向右连接有缓冲垫片，防爆门板向左旋转后处于开启状态时其中部与缓冲垫片相压接。
2.根据权利要求1所述的可自动复位的立井防爆门系统，其特征在于：所述支架顶部右侧设有压力开关，支架通过压力开关与缓冲垫片相连接；压力开关通过线路连接有电控装置，电控装置连接有显示屏和声光报警器；电控装置、显示屏和声光报警器位于值班室内。
3.根据权利要求1所述的可自动复位的立井防爆门系统，其特征在于：
支架左方的地面上设有Y形支杆，Y形支杆包括固定在地面的主杆和固定在主杆顶部的左分杆和右分杆，左分杆的顶端和右分杆的顶端分别安装有定滑轮；
防爆门板的顶部向左连接有钢丝绳，左分杆和右分杆上的定滑轮的顶端与钢丝绳与防爆门板的连接处位于同一水平面；
钢丝绳向左绕过左分杆和右分杆上的定滑轮后向下连接有配重块。
4.根据权利要求3所述的可自动复位的立井防爆门系统，其特征在于：左分杆和右分杆上的定滑轮的上方设有挡板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可自动复位的立井防爆门系统，其特征在于：
还包括有电动关门机构；电动关门机构包括设置在支架左方地面上的正反转电机，正反转电机传动连接有螺杆，螺杆与支架螺纹连接并向右伸出支架；螺杆在正反转电机的驱动下具有左极限位置和右极限位置，右极限位置下的螺杆右端与关闭状态下的防爆门板相接，左极限位置下的螺杆右端与开启状态下的防爆门板具有间隔；正反转电机通过线路与电控装置相连接。
6.根据权利要求5所述的可自动复位的立井防爆门系统，其特征在于：
电控装置通过线路连接有压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器设置于立井顶部侧壁上。
7.权利要求6所述的可自动复位的立井防爆门系统的防爆方法，其特征在于按以下步骤进行：
一、井下发生瓦斯爆炸事故后在空气中形成冲击波，冲击波沿立井向上冲击在左低右高倾斜设置的防爆门板上，对防爆门板产生向上的竖向分力和向左的水平分力，从而产生旋转开启防爆门板的力量；防爆门板压缩弹性凸条后向左旋转开启，撞击缓冲垫片后在弹簧组的作用下防爆门板被缓冲后阻挡，此时压力开关接通，电控装置打开声光报警器，通知值班室工作人员；
二、值班室工作人员通过显示屏观察立井的井口处的温度和压力，如果井口处的温度和压力为常温和常压，则值班室工作人员先通知事故处理部门，进行事故评估和井下救援，再通过电控装置启动正反转电机，驱动螺杆向右旋转伸出，将防爆门板向右顶压至关闭状态，此时弹性凸条卡压防爆门板的前侧边、后侧边和右侧边；最后通过电控装置控制正反转电机反转，驱动螺杆向左旋转收回；
如果井口处的温度高于50℃或井口处的气压大于1.5倍大气压，则值班室工作人员首先通过电控装置启动正反转电机，驱动螺杆向右旋转伸出，将防爆门板向右顶压至关闭状态，防止灾害蔓延，然后再通知事故处理部门进行井下救援；
最后通过电控装置控制正反转电机反转，驱动螺杆向左旋转收回。
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