煤矿防爆门配重的试验方法

前言：

目前，世界多数主要产煤国家对煤矿风井防爆门的使用制定有强制性规定。我国《煤矿安全规程》规定“装有主要通风机的出风井口应安装防爆门”。美国《地下煤矿的强制性安全标准》（美国《联邦法典》第 30 卷第 75 章）规定：“主通风机应由至少一道泄爆墙或防爆门，也或者由泄爆墙和防爆门的组合所保护，且泄爆墙和防爆门应迎着主要爆炸冲击方向设置”。该法规还要求泄爆墙和防爆门的截面积应不小于风井泄爆出口的截面积。美国阿拉巴马州法律要求防爆门应能自行闭合。加拿大《煤矿职业健康与安全规程》（SOR/90-97）规定：“主通风机房应配置泄压门或其他易于被爆炸冲开的泄爆装置”。南非、澳大利亚新南威尔士州规定应采取有效措施保护主通风机免遭爆炸损毁。

目前，国内外尚无煤矿风井防爆门设计规范和标准。美国、澳大利亚等国煤矿风井防爆门设计主要依据美国消防协会制定的《爆燃泄放防爆标准（NFPA68-2007）》。在新西兰派克河煤矿爆炸事故之后，NFPA68 标准的适用性开始受到关注和置疑。相关标准还有我国国家标准《粉尘爆炸泄压指南（GB/T15605-2008）》、德国工程师协会制定的《粉尘爆炸泄压（VDI 3673- 2002）》等，均不能直接用于风井防爆门设计，当然也就不能用于防爆门的试验。

一 煤矿防爆门的作用共计两条：

1、正常情况下，防止漏风，保证矿井的通风安全：煤矿井下采用抽出式通风方法：正常情况下，新鲜风流沿着进风口进入矿井，洗涮井下各个用风点后变成乏风，进入总回风巷，再进入回风井至回风井上口，在风井上口，受到防爆门的阻拦，进入地面的回风风道，流经通风机后，排入大气中。

2、特殊情况下，当井下发生爆炸时，受冲击波作用，防爆门打开，确保通风机的安全。

以上述理论构建物理和数学模型，当井下发生爆炸时，如果防爆门打不开，则冲击波势必打碎通风机的扇叶。井下的冲击波计算在博士论文《煤矿立风井防爆门安全防护理论与技术研究》（宋维宾）已经给出，研究风井防爆门的安全防护问题，首先要对风井中可能发生冲击波的强弱作出科学合理的预测。由于矿井规模、巷道布置、爆源位置、爆炸介质类型和数量、安全管理水平等因素存在着极大的不确定性，直接从爆炸本身出发，利用理论分析、数值模拟、经验公式等方法来预测冲击波参数是相当困难的，且每次冲击波大小均不相同，即使算出结果，对防爆门的试验没有意义。

因此，避开上述物理和数学模型的爆炸模型势在必行。

经研究发现：尽管冲击波存在破坏力很难计算等诸多问题，且每次冲击波的破坏力大小不一致等诸多问题，但是能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力仅与扇叶本身的物理参数（即扇叶本身的材料、所处环境、安装方法等因素）有关。

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿防爆门开启临界程度的试验方法。

通过拉动驱动机构（手拉葫）拉动防爆门，只要检测到拉力计示数到取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力（由风机原厂家提供或者试验单位的检测报告提供数据）的 1% - 2%，则说明设备配重锤的配重合理，当矿井内爆炸冲击波的破坏力达到了能够损坏通风机扇叶的最小的冲击波的破坏力的 1% - 2%时，防爆门会被冲击波冲开，确保通风机的安全。

二 实现上述目的所采用的技术方案具体包括以下步骤：

步骤 1，选取矿井通风机的防爆门开启程度作为评估指标，所述评估指标的对象包括通风机和防爆门；

步骤2，对所述防爆门开启程度进行指标确定；

步骤 3，对步骤 2 确定的所述指标进行指标量化与分级，并确定所述指标的参考性；

步骤 4，建立煤矿防爆门的试验方法的指标体系及评价模型，以定量检测的方法确保风机扇叶安全稳定的运行。

步骤2 中对防爆门开启程度进行指标确定，包括以下步骤：

S1 ：防爆门处于平衡状态时，受自身的重力和平衡锤的拉力以及基础座的支撑力，取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力的 1% - 2% 作为标准，在盖板上挂一根钢丝绳和拉力计，拉力计的另一端挂在一个驱动机构（手拉葫）上；

S2 ：拉动驱动机构（手拉葫），只要检测到拉力计示数到取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力的 1%- 2% ，则说明配重锤的配重合理，如果小于1%，说明配重锤的配重太重，需要减少配重，如果大于 2% ，说明配重锤的配重太轻，需要补装配重。

上述步骤也是通过选取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力为研究对象建立的模型。

结语

本方案有益效果是：通过拉动驱动装置（手拉葫），只要检测到拉力计示数到取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力（由风机原厂家提供或者试验单位的检测报告）的 1%-2% ，则说明设备配重锤的配重合理，当矿井内爆炸冲击波的破坏力达到了能够损坏通风机扇叶的最小的冲击波的破坏力的 1%-2% 时，防爆门会被冲击波冲开，确保通风机的安全，通过拉动手拉葫，只要检测到如果拉力计示数到小于取能够损坏扇叶的最小的冲击波的破坏力（由风机原厂家提供或者试验单位的检测报告）1% 时，说明配重锤的配重太重，矿井内的冲击波很容易冲开防爆门，但是依据经验，井下如果发生风流紊乱或者地面主通风机停风后，会直接导致防爆门再短时间（一般小于 10min）内开启，造成全矿通风短路，不利于矿井的通风机管理，因此需要减少配重；如果大于 2% ，说明配重太轻，需要补装配重锤的配重，煤矿井下一旦发生爆炸，其后一般接连发生其它方面的连锁爆炸冲击，这些一些列的冲击波冲开防爆门的同时也对通风机的扇叶造成不同程度的冲击损坏；通过本发明的试验方法能够精准控制矿井内的冲击波能够冲开防爆门的受力，在保证矿井内的通风机不会受到冲击损坏的同时，又能保证防爆门不会轻易被防爆门冲开，防止漏风，保证矿井的通风安全。