煤矿用被动式隔爆设施检测技术研究与应用

在煤矿安全生产体系中，被动式隔爆设施作为遏制瓦斯煤尘爆炸传播的第二道防线，其性能可靠性直接关系到井下人员生命安全和矿井灾害防控能力。随着《煤矿安全规程》（AQ 1075-2009）等标准对隔爆设施提出了更严格的要求，建立科学系统的检测体系已成为煤矿安全管理的重要课题。

一、被动式隔爆设施概述

被动式隔爆设施指依靠自身结构特性实现抑爆功能的装置，主要包括隔爆水袋、岩粉棚、自动隔爆墙等类型。其工作原理基于爆炸冲击波触发装置动作，通过物理隔离或惰性介质覆盖等方式阻断火焰传播链。与主动式隔爆系统相比，具有零能耗、免维护的特点，但在实际应用中存在受巷道条件影响大、作用时效短等技术难点。

二、检测范围与标准体系

检测对象涵盖井工煤矿所有被动式隔爆装置及其安装环境，具体包括：

• 隔爆水袋的布置间距与水袋容量
• 岩粉棚的载荷密度与覆盖面积
• 隔爆墙的结构强度与密封性能
• 设施安装区域的巷道断面形状
• 辅助支撑结构的力学稳定性

主要依据GB 50836-2013《煤矿井下隔爆设施技术条件》和MT/T 694-2019《煤矿用隔爆水袋通用技术条件》等标准，重点检测设施的有效隔爆距离、动作响应时间、介质扩散速度等关键参数。

三、核心检测项目及方法

3.1 结构完整性检测

• 目视检查：观测设施外观是否存在破损、变形、锈蚀等现象
• 尺寸测量：使用激光测距仪验证水袋间距（应≤3.0m）
• 密封性测试：对隔爆水袋进行0.05MPa压力保持试验

3.2 材料性能检测

• 抗静电性测试：表面电阻≤1×10⁹Ω
• 阻燃性测试：续燃时间≤5s
• 耐老化试验：模拟井下环境进行1000h加速老化

3.3 安装参数检测

• 巷道覆盖率：红外扫描仪测绘有效覆盖区域
• 支撑强度测试：液压加载装置模拟爆炸冲击载荷
• 悬挂角度测量：电子角度仪检测水袋倾斜度≤15°

3.4 环境适应性检测

• 湿度影响试验：85%RH环境下测试材料性能变化
• 粉尘干扰试验：采用ISO 12103-1标准试验粉尘
• 温度循环试验：-20℃~+60℃循环冲击测试

四、检测仪器及技术革新

现代检测技术已实现从人工检验向智能检测的转型升级：

• 三维激光扫描仪：构建巷道空间模型，计算隔爆单元覆盖率
• 高速摄像系统：5000fps拍摄爆炸波传播过程
• 分布式光纤传感器：实时监测设施应力分布
• 气溶胶浓度分析仪：检测岩粉分散度（D50≤75μm）
• 冲击波记录仪：测量超压峰值（≤0.02MPa）

新型检测车集成多光谱成像和AI算法，可自动识别水袋破损、岩粉板结等23类缺陷，检测效率提升60%以上。

五、现场检测流程优化

基于PDCA循环建立标准化检测程序：

• 预检阶段：收集巷道图纸、设备参数等基础数据
• 现场检测：分区域进行功能测试与数据采集
• 数据分析：运用大数据平台评估设施可靠性
• 整改验证：建立缺陷清单并跟踪整改效果

六、常见问题与对策

检测数据显示主要问题集中在：

• 水袋老化破裂率28%（超期服役导致）
• 岩粉受潮结块发生率37%（湿度控制不当）
• 安装间距超标19%（施工验收不严）

建议采取二维码管理系统实现全生命周期管控，配合矿用物联网平台进行实时状态监测，并建立每季度专项检测制度。

七、结论与展望

通过系统化的检测体系实施，可使被动式隔爆设施的有效性从传统管理模式的68%提升至92%以上。未来发展方向包括：

• 研发自诊断型智能隔爆装置
• 建立数字孪生检测平台
• 开发纳米级惰性抑爆材料

建议煤矿企业将隔爆设施检测纳入智慧矿山建设体系，通过多源数据融合提升灾害防控能力，为煤矿安全生产构筑坚实的技术屏障。

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