矿用防火栅栏门结构和选材分析

吴桂陈

摘要：根据矿用防火栅栏门钢结构部分和防火材料部分，确定了一般企业可自行制造的简易结构和所需的制造材料，分析了防火栅栏门所具备的防火性能。

关键词：结构；栅栏门；防火性能

引言

煤矿永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室必须装设向外开的防火铁门，铁门全部敞开时，不得妨碍运输，铁门上应装设便于关严的通风孔。一般煤矿企业都是直接采购防火栅栏门，如果能自制加工，可以节省一定的费用开支，实现企业成本降低。目前大多数使用的防火栅栏门存在关门后密封不严、密封老化、密封不严等问题，本文给出了简易防火栅栏门的自制方案和对使用材料的相关要求。

1.整体结构

防火栅栏门结构件主要由门框、左右大门门扇、左右小门门扇、铰链及闭锁装置组成。大小门扇开门方式均为向外开启，大门扇上部开栅栏门，并设置小门扇。门框采用槽钢整体焊接设计，留预埋件安装固定孔；大小门扇边框、栅栏窗边框均采用角钢做骨架结构；栅栏窗设置在门扇上部，与门扇等宽，高度约为门扇1/2；大小门扇面板采用钢板焊接加工，内部填充防火材料。大门扇与门框、小门扇与栅栏框接合处在角钢一侧内壁安装防火密封条。

2.各组成部件

2.1门框结构：以煤矿常用变配电室安装的断面尺寸2500mm×2200mm防火栅栏门为例，门框采用14#槽钢焊接制作，在左右位置和上梁位置打孔可与基础预埋件固定。

2.2门扇结构：大门门扇结构架由60×60×5角钢制作，门板为双层3mm钢板，全部焊缝采用连续角焊，两层门板中间空心区域可填充阻燃材料。在门扇上方预留通风栅栏门，栅栏为钢筋网，并按尺寸设置防火窗。

2.3防火窗结构：结构架由50×50×4角钢制作，窗板为双层3mm钢板，与门扇结构相同，中间空心区域可填充阻燃材料。

2.4门缝结构：两门扇关闭后接合处安装门缝挡板，用于门缝处密封胶条的安装固定。

2.5门轴、窗轴结构：门轴由轴套、滚珠、轴三部分组成，窗轴与门轴结构类似。

2.6密封件：防火窗和门扇四周安装10mm厚阻燃密封胶条，防火窗胶条宽度为35mm，门扇胶条宽度为42mm。使用时将防火密封条安装在门扇的框上。当火灾发生时， 密封条膨胀发泡将分隔构件密封处的缝隙堵塞，起防止火焰和烟雾穿透的作用。

3.材料的选用及性能

3.1钢结构材料：门框、门扇、防火窗所用槽钢、角钢、钢板采用Q235材质；门轴采用45#圆钢；栅栏网采用钢板网：厚3mm（网孔25X20）。

3.2填充材料：按照《防火门》（GB12955—2008）要求，防火门的门扇内填充对人体无毒无害的防火隔热材料，应经国家认可授权检测机构检验达到《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB 8624-2006）规定燃烧性能A1级要求和《材料产烟毒性危险分级》（GB/T 20285-2006）规定产烟毒性危险分级ZA2级要求。填充材料选用防火门常用的珍珠岩材料。以无机黏结材料为主要原料的珍珠岩防火板具备强度高、导热系数小、容重适中、憎水性能好、耐酸碱耐盐、耐冻融、耐高温、隔音减震弹性好、隔热阻燃、烘锫无黑烟、高温高明火燃后无毒气等特点，符合国家标准，采购时要求供应厂家提供国家认可授权检测机构出具的有效检验报告。

3.3密封胶条材料：按照《防火门》（GB12955—2008）要求，防火密封件应经国家认可授权检测机构检验合格，其性能应符合《防火膨胀密封件》（GB 16807-2009）的规定。密封胶条材料选用膨胀石墨，胶条中间为空心，当火灾温度较低时通过压缩胶条实现隔火、隔烟，当温度升高时胶条膨胀。可膨胀石墨在受热条件下，体积急剧膨胀，窒息了火焰，同时生成的膨胀物覆盖在基材表面，使得达到隔绝火源、延迟或中断火蔓延的作用，另外，可膨胀石墨膨胀时，其夹层释放出的酸根粒子不但促進了塑料材料的脱水碳化，而且其与链反应中的自由基粒子结合，中断了链反应的进行，达到热量缓释的效果，另一方面本身不燃，并能够吸收环境热量，是多种阻燃机理集于一身的阻燃剂。市场常见的膨胀石墨密封主要性能如下：①膨胀温度：起始膨胀温度199℃，主体膨胀温度347℃；②线性膨胀倍数：大于等于原膨胀体厚度的3倍；③耐高温和燃烧性能：温升至980℃并保持30min，不燃烧、不灰化；④防烟性能：耐火试验进行72min，门安装密封件的左、右及上侧缝隙处无明显漏烟，防烟性能大于72min.

3.4粘接剂：按照《防火门》（GB12955—2008）要求，防火门所用粘结剂应是对人体无毒无害的产品。防火门所用粘接剂应经国家认可授权检测机构检验达到GB/T 20285-2006规定产烟毒性危险分级ZA2级要求。

密封胶条粘接剂选用阻燃型有机胶粘剂，可减少可燃成分、隔断所需氧气、降低反应温度、中断燃烧反应，通过物理和化学方式达到切断燃烧循环的目的。选用阻燃型有机胶粘剂无苯氯丁阻燃胶粘剂（CN1206720A）是由氯丁橡胶、ZnO、MgO、酚醛树脂、萜烯树脂、ZT阻燃剂等组成，无苯毒，阻燃，主要优点如下：a）使用性能好，在-25℃情况下不冻结、涂刷省力、可用于橡胶、金属板粘接；b）气味小、无苯毒；c）粘结力强，抗老化性能好，阻燃。

3.5防火涂层：待涂基材表面先行除锈处理，刷防锈漆一遍，再喷涂防火涂料。防火涂料选用符合GB14907-2002 《钢结构防火涂料》要求的室内超薄型钢结构防火涂料。具备遇火发泡膨胀隔热的优异防火性能及优良的粘结性、耐沾污性、耐水性、耐化学性及抗老化性。防火涂料前期膨胀实现化学隔热，在温度达到350-400℃左右后，防火涂料膨胀体完全形成，此时防火性能主要来自于膨胀体的物理隔热。防火涂料设计厚度1.5mm，耐火极限大于1h。

4.外观质量要求

4.1 外观应平整、光洁、无明显凹痕或机械损伤；

4.2 焊接应牢固、焊点分布均匀，不允许有假焊、烧穿、漏焊、夹渣或疏松等现象，外表面焊接应打磨平整；

4.3 涂层、镀层应均匀、平整、光滑，不应有堆漆、麻点、气泡、漏涂以及流淌等现象；无漏涂、脱粉、明显裂缝等。如有个别裂缝，其宽度不大于0.5mm；涂层与钢结构基材之间和各涂层之间，硬粘结牢固，无脱层、空鼓等情况；颜色与外观符合设计要求，轮廓清晰，接搓平整。

4.4 密封胶条安装螺栓紧固，无明显突出，胶条粘接牢固，无脱胶现象。

5.耐火性能

5.1耐火性能分类：按GBT 7633-2008 《门和卷帘的耐火试验方法》的规定进行耐火试验，耐火性能判断条件：

（1）耐火完整性：a）依据GBT 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法》8.4.1进行试验，棉垫被点燃；b）依据GBT 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法》8.4.2的规定，缝隙探棒可以穿过；c）背火面出现火焰并持续时间超过10s。

（2）耐火隔热性：a）试件背火面平均温升超过试件表面初始温度140℃，则判定试件失去耐火隔热性；b）试件背火面最高温升超过试件表面初始平均温度180℃，则判定试件失去耐火隔热性；c）门和门框上的最高温升超过其表面初始平均温度360℃，则判定试件失去耐火隔热性。

5.2耐火性能分析：

結构选用的钢材在200℃以内性能没有很大变化，430-540℃之间强度急剧下降，钢结构本身温度超过550℃，屈服强度就会降低50%以上，到600℃时强度很低不能承担荷载。通常火灾10分钟温度达600℃，炙热的高温使钢结构在很短时间内就失去刚性和强度。Q235钢失效温度在560℃-587℃范围内，裸钢耐火时间只有15～30分钟，加1.5mm-3mm耐火涂料后耐火时间约为70-90分钟。参照耐火性能分类表，此设计防火栅栏门应该属于：非隔热防火门（C类）：耐火完整性≥1.00 h 代号：C1.00

6.结语

按照此方法制造加工的简单矿用防火栅栏门，实际防火性能需要在制造完成后通过国家检测中心进行相关试验认证，确定防火等级，根据井下防火栅栏门内外（主水泵房、中央变电所）火灾形式及预防原则最后确定是否满足使用要求。

参考文献：

[1]董永利，周国江，丁慧贤，袁福龙.《膨胀石墨的制备工艺与应用》 [J] .《黑龙江水专学报》，2010.9

[2]李子东，李广宇，余敏.《阻燃型有机粘接剂》 [J] .《粘接》，2001.2

[3]吕学星，李锋.《普碳钢Q235的应力-应变曲线研究》[J] .《大型铸锻件》，2007年1月，01期

[4]师华，郑卫东，熊家锦，肖利鹏，陈晓，刘继雄.《超薄型钢结构防火涂料在不同钢材上的防火性能研究》[J] .《消防技术与产品信息》，2003年，11期.