防爆泄壓密閉器在煤礦搶險(xiǎn)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(shí)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(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨(dú)特的專有作用，為煤礦安全做出了重大貢獻(xiàn)。
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(shí)封閉工作面是一項(xiàng)危險(xiǎn)但必須去做的事情。如何保障救護(hù)隊(duì)員和煤礦工人在實(shí)施有瓦斯煤塵爆炸危險(xiǎn)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(hù)隊(duì)操作規(guī)程》有明確規(guī)定“有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置防爆墻，在防爆墻的掩護(hù)下建立永久密閉墻”。在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)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(xì)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(xiǎn)的。事實(shí)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(xiǎn)，而且防爆墻越堅(jiān)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(shí)到2008年4月9日凌晨01時(shí)，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(shí)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(shí)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(huì)匯同煤科總院、中國礦業(yè)大學(xué)、中國煤炭能源集團(tuán)、大同煤礦集團(tuán)、潞安礦業(yè)集團(tuán)，山東新汶礦業(yè)集團(tuán)、邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)共十一家單位專家、教授的聯(lián)合鑒定“項(xiàng)目成果達(dá)到了國際先進(jìn)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(jìn)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(shí)，即安全、高效、快速地控制住著火，使明火即刻熄滅。為保護(hù)國家煤炭資源、礦井安全、礦工生命做出了貢獻(xiàn)。
2008年4月在金能集團(tuán)張家口礦業(yè)（集團(tuán)）有限公司宣東礦業(yè)公司三采區(qū)—230膠帶進(jìn)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(gè)采區(qū)進(jìn)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(shí)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(kuò)大，也未引起煤塵爆炸，特別是在搶險(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨(dú)特的專用作用，充分說明了該礦應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，保護(hù)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(xì)介紹煤礦快速防爆泄壓密閉器的基本結(jié)構(gòu)、用途、特點(diǎn)、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(hù)隊(duì)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(shí)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(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮了其快速、安全、防爆、隔火、泄壓等獨(dú)特的專有作用，為煤礦安全做出了重大貢獻(xiàn)。
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?yàn)?zāi)區(qū)。
（5）、當(dāng)災(zāi)區(qū)內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)可自動(dòng)由巷道快速防爆泄壓閉墻（器）鋼管通道泄壓以保護(hù)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(jìn)行檢測或?qū)嵤岆U(xiǎn)救災(zāi)。
四、特點(diǎn)
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(diǎn)：
1、能達(dá)到永久性閉墻高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
2、堅(jiān)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(shí)間短（約石土結(jié)構(gòu)構(gòu)筑所需時(shí)間的1/5～1/10），這一特點(diǎn)對搶險(xiǎn)救災(zāi)贏得時(shí)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(shí)，能泄出沖擊波，以保護(hù)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(jìn)行開閉控制，平時(shí)實(shí)現(xiàn)全面密閉，偶爾需要時(shí)也可實(shí)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(jìn)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(kuò)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(diǎn)。
11、特別適用于搶險(xiǎn)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(hù)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(shí)現(xiàn)平時(shí)全面密閉，又可在需要時(shí)與密閉區(qū)開通聯(lián)絡(luò)，由救護(hù)隊(duì)員進(jìn)入災(zāi)區(qū)偵察，探明災(zāi)情，以實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)。
4、漏風(fēng)近于零值。
5、一道閉墻的構(gòu)筑時(shí)間，KTQ型一般需1～3小時(shí)。
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(qiáng)度是靠在巷道強(qiáng)力支護(hù)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(hù)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(shí)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(shí)施預(yù)防或搶險(xiǎn)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(shí)現(xiàn)平時(shí)監(jiān)測和管理。
4、防護(hù)功能。防護(hù)罩可對密閉（器）上的防火網(wǎng)裝置實(shí)施外部保護(hù)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(jìn)行清理整修和增補(bǔ)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(hù)罩裝配完整。
搭建的整體質(zhì)量水平應(yīng)達(dá)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(dòng)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(shí)。應(yīng)因時(shí)、因地制宜地施行。
充填的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是填滿、填實(shí)、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(jìn)行驗(yàn)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(jìn)行管理即可。
7、在距閉墻盲峒口2～3m處裝設(shè)一道防護(hù)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(hù)墻的功能。
參考文獻(xiàn)
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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(hù)隊(duì)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(jí)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(xiàng)，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(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)理事、煤礦安全管理系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)常委、礦山救護(hù)專業(yè)委員會(huì)委員、煤礦通風(fēng)安全專業(yè)委員會(huì)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(jí)專家、陽泉市發(fā)明協(xié)會(huì)副理事長、陽泉市工商聯(lián)合會(huì)執(zhí)行委員會(huì)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(xiàn)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”。
