李祖國

(黑龍江煤礦安全監(jiān)察局,黑龍江 哈爾濱 150001)

0 引言

根據《煤礦安全規(guī)程》第一百五十五條規(guī)定，開采有煤塵爆炸危險煤層，必須有預防和隔絕煤塵爆炸的措施；第一百六十一條規(guī)定，開采有煤塵爆炸危險煤層礦井，在礦井的兩翼、相鄰的采區(qū)、相鄰的煤層和相鄰的工作面，都必須用巖粉棚或水棚隔開。即在煤巷或回采工作面兩巷相關的巖巷，安裝一定數量的隔爆水袋，作為隔爆水棚，以控制礦井瓦斯，煤塵爆炸后災害擴大的一種措施。

隔爆措施分為兩種形式，一種是被動式隔爆，一種是自動式隔爆。隔爆水袋類型的隔爆方式是一種被動式隔爆，因其成本較低，使用方便，因此得到了開發(fā)和應用。為保證隔爆水袋的懸掛質量、水量充足，經過探索實踐，我們研制出一種懸掛式水袋架，主要有兩種型式：錨噴支護巷道懸掛式水袋架、架棚巷道簡易懸掛式水袋架，已在井下應用取得實際效果。以下以錨噴巷道支護懸掛水袋架為例說明。

1 隔爆原理

隔爆指限制瓦斯煤塵爆炸的傳播，將已發(fā)生的瓦斯煤塵爆炸限制在一定的區(qū)域，盡量減少爆炸造成的損失。隔爆技術主要是采取被動隔爆技術和自動隔爆技術。國內煤礦隔爆的方式最早采用撒布巖粉法和設置普通巖粉棚，但是巖粉極易受潮影響而降低消焰劑功效，而且更換巖粉需要大量時間和力氣，因此國內大部分煤礦已不采用這兩種方法，改用隔爆水袋的方式。

隔爆水袋屬于被動隔爆，被動隔爆是指以來瓦斯煤塵爆炸中產生的沖擊波使隔爆裝置產生動作，從而形成爆炸抑制帶，撲滅滯后于沖擊波傳播的爆炸火焰，以達到阻止爆炸傳播的技術。隔爆水袋是依靠爆炸產生的沖擊波使水袋脫鉤，形成水霧，再依靠水的吸熱效應，撲滅并阻斷火焰的傳播以達到隔爆目的。隔爆水袋可適用于煤礦井下輔助隔爆棚和主要隔爆棚。

2 懸掛式水袋架

2.1 主要用途

安裝于礦井巷道頂部，用于吊掛隔爆水袋，安裝地點不受坡度限制，無論安裝在礦井內某個地方，都能保證托架保持水平狀態(tài)，而且保證水袋灌滿水。

2.2 結構組成

1) 托架：

以標準40升水袋，上口長500 mm寬400 mm為依據，用Φ16螺紋鋼，切割1300 mm長兩根、400 mm長兩根。如圖1所示，焊一個托架，每個托架按懸掛兩個隔爆水袋設計，要求螺紋鋼的螺紋側必須上下擺好再焊，便于水袋掛鉤能卡住螺紋起到止滑作用。

1 托架示意圖

2) 懸掛鏈：

如圖2所示，每組懸掛鏈由一個Φ24螺母，兩個Φ6螺母，Φ24平墊兩個，四個鏈在一起的皮帶扣鏈兩掛組成。把Φ24螺母平放，兩邊各平焊上一個Φ6螺母，用四個鏈在一起的皮帶扣鏈兩掛，分別把Φ24平墊與Φ6螺母連在一起，即組成一組懸掛鏈。

圖2 懸掛鏈示意圖

3) 懸掛桿：

如圖3所示，由一根800mm～1200mm長的Φ16的螺紋鋼，一端配一個Φ16錨桿螺絲組成。

圖3 懸掛桿參數示意圖

4) 組裝：

如圖4所示，每個錨噴巷道支護懸掛式水袋架，由托架一個，懸掛鏈兩組、兩根懸掛桿組成。

2.3 準備工作

1) 根據井下需要安裝隔爆水袋的地點，所在巷道支護型式，確定懸掛式水袋架的種類以及需用水袋架的數量。

2) 如采區(qū)機電班按水袋架的各部件設計要求進行制作。其中有的部件焊接處必須牢靠，懸掛桿上的Φ16錨桿螺絲要求上下擰動自如，懸掛鏈的皮帶扣鏈認真鏈好。

3) 水袋架配套做好后，集中運到井下現場。

4) 使用錨索鉆機打眼，需提前接好風、水管。

2.4 工作原理及安裝方法

以錨噴巷道為例說明，(如圖4所示)。在井下巷道需要掛水袋的地方，選擇巷道頂板圍巖完整處，巷道凈高在2.4 m以上最佳，確定掛水袋巷道的距離，以懸掛40個水袋為例，每米懸掛一對水袋，懸掛水袋巷道距離19 m。施工順序：

圖4 懸掛式水袋架整體組裝示意圖

1) 第一組測量人員，在所確定的19 m巷道內頂板，以巷道中心線為基準，用20 m皮尺每隔一米畫一對橫向懸掛桿眼位置，每對懸掛桿眼距中心線450 mm，即每對懸掛眼橫向間距900 mm。

2) 第二組人員，使用錨索鉆機打立眼，先把兩端第一對和最后一對的懸掛眼打出，然后用木楔將兩端頭的兩對懸掛桿臨時固定，懸掛桿外露部分300～500 mm左右。

3) 第一組測量人員，用坡度規(guī)，分別在兩端頭的兩對懸掛桿距頂板200 mm左右掛好水平線，然后沿巷道方向在兩端頭靠幫側懸掛桿水平線處，各掛一根長線并扯緊。如果巷道有凸起部分刮線，可適當的調整兩根長線，以不刮道巷道為準。

4) 第二組人員，再使用錨索鉆機，按畫好的鉆眼位置及拉好兩根長線，打鉛垂方向懸掛眼，打眼掌握眼深不能小于500 mm，以及懸掛桿外露部分必須低于掛好的長線繩100 mm為宜。

5) 第三組人員，隨后用錨桿機，在打好的立眼處，用一個樹脂藥卷，固定懸掛桿，最后再用樹脂藥卷固定兩端頭臨時用木楔固定的懸掛桿。

6) 第四組人員在已固定好的每對懸掛桿上，逐對安裝懸掛鏈→托架→掛水袋→灌水。

(1) 安裝懸掛鏈：先把兩組懸掛鏈Φ24螺絲分別穿在每對懸掛桿上，再擰上Φ16錨桿螺絲，以所掛的兩根長線為基準，錨桿螺絲均擰到靠線繩處停止。

(2) 安裝托架：把托架兩頭分別套在懸掛鏈末端的Φ24平墊上并把托架居中調正。

(3) 掛水袋：在安裝好的托架上各掛兩個40升的隔爆水袋，由于托架螺紋鋼的螺紋側上下設計，掛水袋時盡量把水袋外側掛鉤向兩邊拽緊，即把水袋拽平無褶皺為止，水袋鉤掛在螺紋鋼凹紋上自然止滑。

(4) 用水管把所有水袋灌滿水。

2.5 水袋調整

由于水袋注滿水后，因水重及水袋掛鉤不一致等原因，造成每對水袋左右不水平、前后高低不一致，巷道縱向每對水袋邊緣里出外進等小問題，還需細致調整，以求平直，整齊。

1) 橫向每對水袋左右調平：

以所掛長線為基準，用12寸活板手，旋擰水袋一側的懸掛桿錨桿螺絲，即可調平。

2) 每對水袋前后調整：

每對水袋前后高低不平，可同時用12寸活板手，旋擰水袋架的兩根懸掛桿上的錨桿螺絲即可，使托架下的每對水袋整體上下移動，達到前后大體一致。

3) 縱向水袋邊緣調整：

水袋在巷道中縱向出現前后邊緣里出外進時，可在托架上左右移動水袋掛鉤，使水袋在托架上左右移動?；蛟谕屑苌献笥遗矂討覓戽湹摩?4平墊，使托架左右移動，都能使前后水袋邊緣側達到整齊上線。

2.6 懸掛式水袋架四種型式區(qū)別

錨噴支護巷道懸掛式水袋架、U型鐵棚支護巷道懸掛式水袋架、梯型工字鋼支護巷道懸掛式水袋架、架棚巷道簡易懸掛式水袋架之間區(qū)別，在于后三種型式的懸掛桿制作不同，安裝方式不同，其它部件基本一致。下面分別說明其懸掛桿的制作和安裝，其它部件安裝略。

1) U型鐵棚支護巷道懸掛式水袋架—懸掛桿(圖5)

圖5 U型鐵棚支護巷道懸掛式水袋架—懸掛桿

(1) 懸掛桿結構

把Φ16螺紋鋼切成80 mm(橫桿)、500 mm(立桿)兩根。把Φ16 80 mm(橫桿)，螺紋鋼一端經淬火煅打成尖狀，尖狀部分長30 mm,尾部略凸粗于Φ16螺紋鋼，另一端在20 mm處與500 mm(立桿)螺紋鋼垂直焊在一起，拐角處再焊一個Φ10螺母，立桿末端擰一個Φ16錨桿螺絲。

(2) 懸掛桿安裝

把每對懸掛桿的橫桿尖狀端掛在事先在U型棚梁確定好的位置上，如果所確定的懸掛桿位置棚梁上有剎桿背板礙事，則把橫桿尖狀端沿棚梁與剎桿背板縫間釘入，尖狀端尾部凸出部分卡在U型梁上，然后用10號線雙絲穿過橫桿拐角處的Φ10螺母與棚梁捆在一起，即把懸掛桿安裝固定好。其它部件安裝與錨噴支護巷道懸掛式水袋架相同。

2) 梯型工字鋼支護巷道懸掛式水袋架—懸掛桿(圖6)

圖6 梯型工字鋼支護巷道懸掛式水袋架—懸掛桿

(1) 懸掛桿結構

把Φ16螺紋鋼切成160 mm、500 mm兩根，160 mm的螺紋鋼一端加火彎成約30 mm長的倒彎鉤，另一端打成垂直的20 mm的直鉤，并在上面焊一個Φ16螺母，然后擰上一根Φ16×60螺絲做為頂絲，即制成卡鉤。再把500 mm(立桿)長的螺紋鋼與卡鉤垂直焊接即可，立桿末端擰一個Φ16錨桿螺絲。

(2) 懸掛桿安裝

先把懸掛桿卡鉤的倒彎鉤卡住工字鋼梁底面的一側，然后上緊用Φ16 ×60螺絲做的頂絲，卡住棚梁底面另一側，即安裝固定好懸掛桿。其它部件安裝與錨噴支護巷道懸掛式水袋架相同。

3) 架棚巷道簡易懸掛式水袋架—懸掛鏈(圖7)

圖7 架棚巷道簡易懸掛式水袋架—懸掛鏈

(1) 懸掛鏈結構

其與錨噴支護巷道懸掛式水袋架、U型鐵棚支護巷道懸掛式水袋架、梯型工字鋼支護懸掛式水袋架不同之處，在于省略懸掛桿制作，即用四個聯在一起的兩掛皮帶扣鏈，把三個Φ24平墊連在一起，制成懸掛鏈。

(2) 懸掛鏈安裝

安裝時用10號鐵線雙絲穿過懸掛鏈的中間Φ24平墊，捆在棚梁上即可。其它部件安裝，托架兩端套在每組懸掛鏈末端的Φ24平墊上，然后掛水袋、灌水。

(3) 架棚簡易懸掛式水袋架優(yōu)缺點

優(yōu)點：省略了懸掛桿制作，利用懸掛鏈中間的Φ24平墊與鐵線捆在梁上，代替懸掛桿，可用在不主要的地點以及施工期不長的巷道。

缺點：懸掛鏈因用鐵線捆在棚梁上固定后，不方便水袋架的調整，尤其是水袋灌滿水后，更增加調整難度，必要時需要把水袋水放掉，重新捆綁鐵線。不象其它三種型式，直接旋擰懸掛桿上的Φ16錨桿螺絲即可。

2.7 技術指標

各部件制作、連接簡單，除去托架需要焊接處理外，其它各部件都只用普通螺帽與皮帶扣鏈連接，所用材料取材方便，便于操作，都只需用螺帽旋緊即可，安裝和拆卸都十分簡便。

2.8 技術創(chuàng)新點

普通的隔爆水袋架基本采用固定式安裝，只能安裝于煤礦井下特定的位置，固定后便不可調節(jié)其角度，一旦出現角度差，便會使隔爆水袋不穩(wěn)定，造成隔爆水袋傾斜；懸掛式隔爆水袋架的懸掛鏈采用皮帶扣鏈與Φ24平墊連接等長設計，不論在平巷或上、下山巷道安裝，都能夠始終保持托架處于水平狀態(tài)，在只受重力作用和調節(jié)下，使水袋口四周邊緣保持水平，不會出現傾斜的狀態(tài)，水袋能夠灌滿水，達到規(guī)定的水量。

2.9 特點

1) 工作面搬家時，除錨噴巷道支護巷道懸掛桿不能拆卸外，其余部件都可拆卸、保存、長期使用，并且輕便利于搬運。

2) 利用懸掛桿上設置錨桿螺絲和懸掛鏈通過平墊套在托架兩端上，可以實現橫向、左右、水平、前后、高低可以細化調整，使水袋整體達到平直、整齊、美觀、標準。

3) 適用性強，可安裝在錨噴、架棚巷道，任何平巷、斜巷。不受巷道支護、坡度限制。

3 結語

隨著煤礦機械化水平的不斷提高，開采的強度也在日益加大，工作面產生的大量煤塵和瓦斯也成為了煤礦安全生產的一個重要問題，隔爆水袋的使用能有效地抑制爆炸產生的危害，而承載隔爆水袋的支架的質量也凸顯出其重要性。懸掛式隔爆水袋架投資少，成本低，避免了人為因素造成的誤差，克服了某些安全隱患，該裝置現在黑龍江龍煤股份公司鶴崗分公司井下安裝使用，取得實際效果。該裝置實用性強，符合《煤礦安全規(guī)程》第一百五十五條相關規(guī)定，具有一定的經濟效益和社會效益，為高產高效地安全生產創(chuàng)造良好條件。

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