礦井防爆井蓋安全氣囊自動封堵裝置研究.pdf

1、歷次煤礦瓦斯、煤塵特、重大爆炸事故中，都有關(guān)于防爆門、蓋被沖開的報道，事故后果嚴(yán)重，遇難人數(shù)巨大。為了進(jìn)行相關(guān)的安全研究，分析了當(dāng)爆炸沖擊波將防爆門蓋沖開后，導(dǎo)致主風(fēng)機(jī)與井下的通風(fēng)系統(tǒng)短路，引起井下無風(fēng)、煙流紊亂、毒氣、瓦斯?jié)舛壬摺?zāi)害區(qū)域蔓延、氧氣濃度下降、甚至引發(fā)二次爆炸等各種危險。從維持井下幸存人員生存環(huán)境、鼓舞逃生意志、指引逃生方向等方面討論了爆炸發(fā)生后井下保持有效通風(fēng)的必要性，提出了一種在風(fēng)井防爆門蓋被沖開后能夠自動對通風(fēng)井

2、口進(jìn)行封堵的裝置的構(gòu)想，從而達(dá)到降低事故嚴(yán)重程度、減少遇難人員數(shù)量的目的。通過對裝置的原理、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計，完成了裝置的本體研發(fā)，使其具有自動封堵的功能。
　　自動封堵裝置是煤礦防爆門快速封堵方面的創(chuàng)新，從汽車安全氣囊的工作原理中獲得啟發(fā)，提出了全新的封堵理念；采用了放置在防爆門蓋下方的傳感器感應(yīng)封堵狀態(tài)、將異常封堵信號傳遞給控制系統(tǒng)、封堵動力設(shè)備在控制系統(tǒng)觸發(fā)下啟動封堵主體對通風(fēng)井口進(jìn)行封堵、通過封堵主體內(nèi)的感應(yīng)裝置控制封堵狀

3、態(tài)的基本工作過程；設(shè)計了以封堵主體、支撐架構(gòu)、動力設(shè)備、感應(yīng)裝置、控制系統(tǒng)和安裝硐室為基本組成部分的主體結(jié)構(gòu)。
　　針對封堵裝置的功能主體部分，采用柔性充氣氣囊結(jié)構(gòu)作為新的封堵體；依據(jù)仿生學(xué)及相關(guān)氣柱械具的原理，設(shè)計了擁有充氣動力氣柱結(jié)構(gòu)并按特殊位置進(jìn)行布局的餅型氣囊，使其具有良好的延展速度、可承受高應(yīng)力的剛性結(jié)構(gòu)及良好的封堵效果；選擇了快速可靠的物理性充氣動力設(shè)備；依靠囊內(nèi)的限壓裝置平衡氣囊內(nèi)的充氣狀態(tài)；選擇了以聚酰胺66長絲為

4、原料的帶有硅酮涂層的織物作為氣囊的基本材料，并進(jìn)行了相應(yīng)的防腐、防霉、潤滑、隔離處理。
　　通過對礦井瓦斯煤塵爆炸產(chǎn)生的沖擊波在巷道傳播過程中衰減規(guī)律的分析，計算了安裝在通風(fēng)井口附近、對封堵主體的延展及膨脹封堵起撐托作用的支撐體所受到的最大沖擊動壓及沖擊能量，根據(jù)相關(guān)安全冗余量數(shù)值對支撐體的材料、根材面體、組裝拼接形式、整體形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；對包括防爆井蓋傳感器、壓力控制元件、充氣動力電路、總控開關(guān)在內(nèi)的電路控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計；