立风井双门式防爆系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种立风井双门式防爆系统，所述防爆系统主要由山墙体（2）、门体（3）、缓冲框架（4）、柔性缓冲墙（5）组成，山墙体和缓冲框架分别固定于井口钢混基座（1）上，缓冲框架左右两侧的上、下横梁上分别按固定间距对应设置小孔，柔性缓冲墙由若干串状缓冲单元组成，所述串状缓冲单元对应固定于缓冲框架左右两侧上、下横梁的小孔内，门体（3）分别通过门轴合页（6）安装于缓冲框架（4）的短立柱上，门体（3）的两端支撑在山墙体上，本发明可快速泄爆并自行复位，具有较高的抗爆性能，适用于新、旧风井建设。
【专利说明】立风井双门式防爆系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可快速开启和复位的煤矿立风井防爆门，是保护矿井主通风机免受爆炸冲击波毁伤的防护装置，属于矿井通风安全【技术领域】。
【背景技术】
[0002]按照我国安全法规要求，在煤矿通风系统中，回风井口应安装防爆门。防爆门的作用是利用冲击波直线传播特性，快速泄放井下爆炸产生的冲击气流，从而保护矿井主通风机免遭损坏。
[0003]目前，我国煤矿立风井普遍采用一种伞盖式防爆门，它由门体、密封油槽、滑轮架、配重等组成。这种防爆门已被众多事故证实存在以下严重缺陷:①防爆门被冲开后，上升和下落过程中受力往往不均衡，门体容易发生偏移、偏转，下落后难以自行复位，导致大量漏风，甚至风流短路；②防爆门无缓冲和限位装置，抗爆能力低，爆炸威力强大时，防爆门被冲飞而远离井口。防爆门被冲飞落地后，即便外形完好，在没有缺少吊装机械的情况下，依靠人力很难重新盖上，从而导致井下主通风系统长时间无法恢复，错失抢险救援时机，造成事故扩大化。
【发明内容】
[0004]针对上述的问题，本发明目的在于针对现有防爆门的技术缺陷和安全隐患，提出一种可快速泄爆并自行复位的双门式防爆系统。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述:
一种立风井双门式防爆系统，所述防爆系统主要由山墙体、门体、缓冲框架、柔性缓冲墙组成，
所述山墙体和缓冲框架分别固定于井口钢混基座上，缓冲框架包括横梁、长柱和短柱，缓冲框架左右两侧的上、下横梁上分别按固定间距对应设置小孔，
柔性缓冲墙由若干串状缓冲单元组成，所述串状缓冲单元对应固定于缓冲框架右两侧上、下横梁的小孔内，
所述门体为两扇，分别通过门轴合页安装于缓冲框架的短立柱上，门体的两端支撑在山墙体上，
在横跨井口的钢混基座上设置支撑横梁，所述支撑横梁为一箱体梁，支撑横梁上部两个坡面分别与两扇门体接触，
在缓冲框架的横梁上方拐角处设置滑轮架，钢丝绳缠绕在滑轮架上，钢丝绳一端挂接变质量配重，另一端绕过滑轮架与门体连接。
[0006]进一步，所述柔性缓冲墙的串状缓冲单元包括弹簧拉杆和若干缓冲块，所述缓冲块分别穿套在弹簧拉杆上，所述串状缓冲单元的两端对应插入缓冲框架左右两侧上、下横梁的小孔内，并采用螺母和锁扣固定。
[0007]进一步，所述柔性缓冲墙的串状缓冲单元包括弹簧拉杆、若干缓冲块及托盘，所述缓冲块与托盘相粘接，并穿套在弹簧拉杆上，所述串状缓冲单元的两端对应插入缓冲框架左右两侧上、下横梁的小孔内，并采用螺母和锁扣固定。
[0008]进一步，所述门轴合页包括轴座、轴瓦，在轴座与轴瓦之间设有柔性缓冲套。
[0009]进一步，所述变质量配重由若干配重块串联而成，变质量配重共设置4组，每组变质量配重配设一个圆筒状底座。
[0010]进一步，所述缓冲框架的长、短立柱底端分别焊接有法兰盘和加强筋，并采用螺栓连接固定于锚注在钢混基座上的柱座上。
[0011]进一步，所述山墙体为三角形钢结构墙体或钢混浇注墙体，在山墙体两侧坡面上铺设密封条。
[0012]进一步，所述支撑横梁与门体接触的两侧坡面上铺设密封条，支撑横梁的坡面角度等于山墙体的坡面角度，支撑横梁的下部为楔形。
[0013]进一步，所述门体由门体框架和门板组成，门板以焊接、粘接或铆接的方式固定于门体框架上，门板为单层、双层或多层。
[0014]再进一步，所述滑轮架共设置4组，分别采用螺栓连接固定于缓冲框架的横梁上方拐角处。
[0015]本发明的有益效果如下:
(1)采用柔性缓冲墙、柔性缓冲套保护门体、门轴合页等关键部位，使防爆系统具有较高的抗爆性能；
(2)采用变质量配重，保证防爆系统在各种状态下正常开启和闭合；
(3 )采用支撑横梁，除支撑门体外，还降低密封难度，提高了密封的可靠性，支撑横梁迎波面为楔形，可减小冲击波对其冲击；
(4)当井下发生爆炸时，门体冲开后，高压冲击气流泄放路线上除支撑横梁外，无其它障碍物，对泄爆有利；
(5)在不影响正常通风的情形下，可对现有防爆系统进行替换改造作业，同时适用于新、旧风井建设。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明立风井双门式防爆系统闭合状态时的立体结构示意图；
图2是本发明立风井双门式防爆系统完全开启状态时的立体结构示意图；
图3是本发明立风井双门式防爆系统有托盘缓冲单元的立体结构示意图；
图4是本发明立风井双门式防爆系统无托盘缓冲单元的立体结构示意图；
图5是本发明立风井双门式防爆系统门轴合页的立体结构示意图。
[0017]图中，I为井口基座，2为山墙体，3为门体，4为缓冲框架，5为柔性缓冲墙，5-1为弹簧拉杆，5-2为缓冲块，5-3为托盘，6为门轴合页，6-1为轴座，6-2为柔性缓冲套，6_3为轴瓦，6-4为门轴,7为支撑横梁,8为滑轮架,9为钢丝绳，10为变质量配重，11为配重底座，12为密封条。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。
[0019]一种立风井双门式防爆系统，如图1所示，主要由山墙体2、门体3、缓冲框架4、柔性缓冲墙5、门轴合页6、支撑横梁7、滑轮架8、钢丝绳9、变质量配重10等组成。山墙体2为三角形钢结构墙体，或为钢混浇注墙体，用于支撑门体3，其两侧坡面上铺设密封条12。门体3由门体框架和门板组成。门体3通过门轴合页6安装于缓冲框架4上，如图5所示，门轴合页6的轴座6-1、轴瓦6-3之间设有柔性缓冲套6-2，缓冲框架4由6根横梁、4根长柱、若干短柱构成，整体安装于井口钢混基础I上。柔性缓冲墙5由弹簧拉杆5-1、缓冲块5-2、托盘5-3构成，如图3所示。弹簧拉杆5-1将装有缓冲块5-2的托盘5_3穿联成串状缓冲单元，两端采用螺母和锁扣，固定于缓冲框架4的上下横梁之间。也可不使用托盘5-3，如图4所示，将缓冲块直接穿套在弹簧拉杆上，构成缓冲单元。缓冲单元紧挨排列布置，构成柔性缓冲墙5。支撑横梁7为一箱体梁，横跨井口，固定于井口钢混基座上，其作用是支撑门体3，其与门体3接触的两侧坡面上铺设密封条12。滑轮架8采用螺栓连接，固定于缓冲框架4上部，共设置4组。变质量配重10是由若干配重块串联而成，挂接在牵引钢丝绳9 一端，牵引钢丝绳9另一端绕过滑轮架，同门体3连接。每组变质量配重10配设一个圆筒状底座11，用于约束配重块。
[0020]如图1所示，在正常通风状态下，防爆系统的两扇门体3在自重和通风机负压作用下，盖在井口上方。门体3同山墙体2、支撑横梁7的接触面上安装有密封条12，以消除或减少漏风。门体盖严后，同水平面形成一定坡度，可避免雨水积聚。
[0021]在停风状态下，防爆系统门体3因失去负压作用，在配重10牵引下，旋开至某一位置，可实现自然通风。进行反风时，扣上反风锁扣即可。
[0022]如图2所示，当井下发生爆炸时，防爆系统门体3在爆炸冲击波、配重10作用下，快速开启，加速旋转，撞击柔性缓冲墙5，而后弹回，再次受到高速气流冲击，第二次撞向柔性缓冲墙5，往返震荡，直至冲击气流消失。爆炸冲击波过后，门体3在自重作用下，旋转下落，同时配重10逐渐发挥作用，门体3在自重、配重10共同作用下，悬停于井口上方。通风机正常工作后，门体3会在负压作用下重新盖好。在爆炸冲击过程中，门轴合页6承受冲击动载荷，柔性缓冲套6-2可减小峰值冲击载荷，起到保护门轴合页6作用。柔性缓冲墙5在与门体3碰撞过程中，将门体动能吸收并耗散掉，从而起到保护门体3作用。
[0023]在一个实施例中，如图1-图4所示，山墙体2为三角形钢结构墙体，用于支撑门体
3。或用钢混浇注墙体代替，也或将钢结构框架用混凝土浇注构成墙体。墙体斜坡面上铺设密封条。
[0024]门体3由门体框架和门板组成。门板以焊接、或粘接、铆接等方式固定于门体框架上。门板可为单层、双层或多层。采用双层或多层门板时，层间可填充缓冲吸能材料。门板可选瓦楞状型材，以增加受冲变形预留量。
[0025]门体3通过门轴合页6安装于缓冲框架4的短立柱。如图5所示，门轴合页6的轴座6-1、轴瓦6-3之间设有柔性缓冲套6-2，以减小门轴和缓冲框架所受冲击力，提高系统抗爆等级。
[0026]缓冲框架4由6根横梁、4根长柱、若干短柱构成，整体安装于井口钢混基座I上。缓冲框架4左右两侧的上下横梁上，按固定间距钻有小孔，用于安装柔性缓冲墙5。缓冲框架4的长、短立柱底端焊接有法兰盘和加强筋，采用螺栓连接固定于锚注在钢混基座上的柱座上。缓冲框架4的左右两侧通过横梁连接和支撑，构成稳定的框架体。
[0027]柔性缓冲墙5有两种实施方式。第一种方式如图3所示:墙体由弹簧拉杆5-1、缓冲块5-2、钢质托盘5-3构成。采用镶嵌粘接方式，将缓冲块5-2同托盘5-3组合为一体。然后使用弹簧拉杆5-1将其穿联成串状缓冲单元，并将弹簧拉杆5-1的两端插入缓冲框架上下横梁的小孔内，采用螺母和锁扣加以固定。十数串缓冲单元紧密排列布置，构成柔性缓冲墙。第二种方式如图4所示:将缓冲块直接穿套在弹簧拉杆上，构成串状缓冲单元，然后用第一种方式所述方法安装于缓冲框架上。两种方式的差异在于是否采用托盘5-3。缓冲块5-2用聚氨酯橡胶或其他缓冲吸能材料制成。托盘5-3的作用是固定缓冲块，利于发挥缓冲块的吸能作用，但影响弹簧拉杆5-1的缓冲作用效果。柔性缓冲墙在受到撞击时，弹簧拉杆5-1、缓冲块5-2均发生变形，协同发挥缓冲吸能作用。
[0028]支撑横梁7为一箱体梁，横跨井口固定于井口钢混基座上，其作用是支撑门体，并为密封创造条件。支撑横梁上部两个坡面分别与两扇门体接触，坡面上铺设密封条，坡面角度同山墙体。支撑横梁7下部为楔形，利于泄放爆炸气流，减小自身所受冲击。
[0029]滑轮架8采用螺栓连接，固定于缓冲框架4上部横梁，用于安装变质量配重10。
[0030]变质量配重10由若干配重块串联而成，挂接在牵引钢丝绳9 一端。牵引钢丝绳9另一端绕过滑轮架8，同门体3连接。变质量配重10在拉起过程中，配重块依次发挥作用，配重牵引力逐渐增大，相反其在下落过程中，配重逐渐减轻，牵引力逐渐减小。通过改变配重，能够针对防爆系统各种状态，对门体3施加合适的牵引力，保证防爆系统在各种状态下正常开启和闭合。变质量配重10共设置4组。每组变质量配重配设一个圆筒状底座11，用于约束落下的配重块。
[0031]本发明立风井双门式防爆系统的安装施工过程为:用于老风井改造时，首先拆除原防爆门滑轮架、配重等附属设施，施工钢混基础1，浇注山墙体2和支撑横梁基座，并在山墙体2坡面上铺设密封条12 ;安装缓冲框架4，安装柔性缓冲墙5，安装门体3，安装滑轮架8和变质量配重10，将门体3置于全开启状态；之后，暂停通风，将原有防爆门吊离；快速安装支撑横梁7，支撑横梁7在安装前已装好密封条12 ;然后，放下门体，使其处于悬停状态；重启通风机，门体闭合，通风恢复，安装完成。用于新建立风井时，除不考虑拆除原有防爆门和临时停风问题外，施工过程基本相同。
[0032]本发明立风井双门式防爆系统的工作原理:当井下发生爆炸时，爆炸冲击波到达井口后，防爆系统门体3在爆炸冲击波、配重作用下，快速开启，加速绕门轴合页6旋转，并整体撞击柔性缓冲墙5，而后向井口一侧弹回。在弹回的过程中，受到泄爆气流冲击，第二次撞向柔性缓冲墙5，往返震荡，直至冲击气流消失；爆炸冲击波过后，门体3在自重作用下，旋转下落，变质量配重10逐渐发挥作用，门体3在自重、配重10的共同作用下，悬停于井口上方；通风机正常工作后，门体3会在负压作用下重新复位盖好；在爆炸冲击过程中，门轴合页6中的柔性缓冲套受压发生变形甚至被压溃，可起到缓冲作用，利于保护门轴合页6，同时减小缓冲框架4对井口基础I的峰值冲击载荷；柔性缓冲墙5在与门体3碰撞过程中，将门体3大部分动能吸收并耗散掉，从而起到保护门体作用。正常通风、反风、短时停风等情形下，工作原理同现行防爆门基本相同。
[0033]需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述防爆系统主要由山墙体(2)、门体(3 )、缓冲框架(4 )、柔性缓冲墙(5 )组成， 所述山墙体(2)和缓冲框架(4)分别固定于井口钢混基座(I)上，缓冲框架(4)包括横梁、长柱和短柱，缓冲框架(4)左右两侧的上、下横梁上分别按固定间距对应设置小孔， 柔性缓冲墙(5)由若干串状缓冲单元组成，所述串状缓冲单元对应固定于缓冲框架(4)左右两侧上、下横梁的小孔内， 所述门体(3)为两扇，分别通过门轴合页(6)安装于缓冲框架(4)的短立柱上，门体(3)的两端支撑在山墙体上， 在横跨井口的钢混基座上设置支撑横梁(7)，所述支撑横梁(7)为一箱体梁，支撑横梁(7 )上部两个坡面分别与两扇门体(3 )接触， 在缓冲框架(4)的横梁上方拐角处设置滑轮架(8)，钢丝绳(9)缠绕在滑轮架上，钢丝绳(9 ) 一端挂接变质量配重(10 )，另一端绕过滑轮架(8 )与门体(3 )连接。
2.如权利要求1所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述柔性缓冲墙(5)的串状缓冲单元包括弹簧拉杆(5-1)和若干缓冲块(5-2 )，所述缓冲块(5-2 )分别穿套在弹簧拉杆(5-1)上，所述串状缓冲单元的两端对应插入缓冲框架左右两侧上、下横梁的小孔内，并采用螺母和锁扣固定。
3.如权利要求1所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述柔性缓冲墙(5)的串状缓冲单元包括弹簧拉杆(5-1)、若干缓冲块(5-2 )及托盘(5-3 )，所述缓冲块(5-2 )与托盘(5-3)相粘接，并穿套在弹簧拉杆(5-1)上，所述串状缓冲单元的两端对应插入缓冲框架左右两侧上、下横梁的小孔内，并采用螺母和锁扣固定。
4.如权利要求2或3所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述门轴合页(6)包括轴座(6-1)、轴瓦(6-3 )，在轴座(6-1)与轴瓦(6-3 )之间设有柔性缓冲套(6_2 )。
5.如权利要求4所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述变质量配重(10)由若干配重块串联而成，变质量配重(10)共设置4组，每组变质量配重配设一个圆筒状底座(11)。
6.如权利要求5所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述缓冲框架(4)的长、短立柱底端分别焊接有法兰盘和加强筋，并采用螺栓连接固定于锚注在钢混基座上的柱座上。
7.如权利要求6所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述山墙体(2)为三角形钢结构墙体或钢混浇注墙体，在山墙体(2 )两侧坡面上铺设密封条(12)。
8.如权利要求7所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述支撑横梁(7)与门体(3)接触的两侧坡面上铺设密封条(12)，支撑横梁(7)的坡面角度等于山墙体的坡面角度，支撑横梁(7)的下部为楔形。
9.如权利要求8所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述门体(3)由门体框架和门板组成，门板以焊接、粘接或铆接的方式固定于门体框架上，门板为单层、双层或多层。
10.如权利要求9所述的立风井双门式防爆系统，其特征在于，所述滑轮架(8)共设置4组，分别采用螺栓连接固定于缓冲框架(4)的横梁上方拐角处。
【文档编号】E21F1/16GK104074544SQ201410272037
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】孙玉宁, 宋维宾, 王永龙, 王振锋, 黄小明 申请人:河南理工大学