井下新型防礦壓風門的研究與應(yīng)用

顧 鵬，宋海洲

（兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦，山東 鄒城 273500）

0 引言

風門是礦井通風系統(tǒng)中的重要構(gòu)筑物，它隔斷風流，為礦井風流按需分配創(chuàng)造條件，同時又為行人和運輸提供方便[1]。在對煤礦進行開采之后，由于井下形成了地下空間，破壞了巖體之前的平衡狀態(tài)和巖體的原始應(yīng)力，在巖體內(nèi)形成新的平衡之前應(yīng)力重新分布，該過程會使圍巖產(chǎn)生變形、移動、破壞[2]，從而對工作面、巷道及圍巖產(chǎn)生壓力。目前煤礦井下在用的風門門框大部分直接與墻體連接，巷道來壓時，巷道壓力直接作用在風門門框上，導(dǎo)致門框變形，導(dǎo)致風門門扇開啟困難、關(guān)閉不嚴漏風等現(xiàn)象[3]，且井下風門分布較廣，數(shù)量較多，破壞的風門若不能及時修復(fù)，會給礦井通風系統(tǒng)帶來極大的隱患，嚴重時將影響礦井的正產(chǎn)生產(chǎn)，給企業(yè)帶來不可估量的損失，因此新型防礦壓風門的研究具有極大的現(xiàn)實意義。

1 新型防礦壓風門的結(jié)構(gòu)

風門門體、調(diào)節(jié)窗、門梁、門框、門檻為鋼制組合式框架結(jié)構(gòu)，在門梁、門框兩側(cè)墻體施工中構(gòu)成槽型，并在墻體中預(yù)留10cm左右的允許空間，使風門門框不受墻體變形影響，風門下部使用工字鋼門檻，在礦壓底鼓時，風門整體結(jié)構(gòu)往上部位移，框體不形變，密封不受影響，更好的保護了風門設(shè)施的安全性。使用平衡對開式風門，減小了負壓造成的難以開啟風門現(xiàn)象，以及瞬間關(guān)閉造成的風門損壞。

通過簡單的結(jié)構(gòu)原理，在墻體和風門設(shè)置的鑲嵌套式結(jié)構(gòu)中預(yù)留了空間來緩解因地質(zhì)條件的變化來壓造成的風門墻體損壞，減少了風門設(shè)施的維修和更換，減少因風門損壞帶來的維護經(jīng)費，從而確保通風系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，保障礦井生產(chǎn)安全。

圖1 為新型防礦壓風門的結(jié)構(gòu)示意圖

新型防礦壓風門包括門體，門體是由門板1及其頂部橫向設(shè)置的頂門框2與兩側(cè)豎直設(shè)置的側(cè)門框3拼接而成的結(jié)構(gòu)，其特征在于：沿門框2、側(cè)門框3長度方向外套有保護套殼4。頂部保護套殼4橫向并排設(shè)置有一個或多個安裝孔，兩側(cè)的保護套殼4縱向設(shè)置一個或多個安裝孔，頂門框2、側(cè)門框3位于保護套殼4的安裝孔對應(yīng)處設(shè)置連接孔5并通過螺栓6固定保護套殼4，頂部保護套殼4的安裝孔為豎向長孔43，兩側(cè)的保護套殼4的安裝孔為橫向長孔44，頂門框2的連接孔5為水平設(shè)置的橫向長孔，側(cè)門框3的連接孔為豎直設(shè)置的縱向的長孔。

圖2 為新型防礦壓風門的后視結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 為新型防礦壓風門的A-A剖視示意圖

圖4 為新型防礦壓風門保護套殼相抵后門體結(jié)構(gòu)示意圖

新型防礦壓風門其特征在于：保護套殼4是由中間腰板42連接兩側(cè)腿板41組成的長槽形結(jié)構(gòu)，腿板41夾在頂門框2、側(cè)門框3的兩側(cè)，且腰板42與門框2、側(cè)門框3之間留有距離。頂部與兩側(cè)的保護套殼4對接處成45度角并留有縫隙，側(cè)門框3的底部之間固定連接橫梁7，頂門框2、側(cè)門框3、保護套殼4為不銹鋼材質(zhì)。

煤礦的巷道對保護套殼4施加四周的外力，此時的保護套殼4上螺栓6的預(yù)緊力抵消巷道的外力。保護套殼4不斷向中間移動，門板1在保護套殼4的保護下防止其門框的變形。如果當頂部與兩側(cè)的保護套殼4相抵時，說明此時變形達到了極限，需要及時更換，橫梁7可以保障所述門板1本體更加穩(wěn)定、堅固。

2 新型防礦壓風門的應(yīng)用

兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦陸續(xù)對井下45運南車場、一采候車機尾聯(lián)絡(luò)巷、45運北車場、南翼總回聯(lián)、六采支架轉(zhuǎn)運聯(lián)、6304運順聯(lián)等井下受礦壓影響較大區(qū)域、井下風壓較大、風門難以開啟地點、行人頻繁、動壓區(qū)域、風壓較大等地點進行了新型防礦壓風門的安裝與使用。經(jīng)過長期的應(yīng)用與觀察發(fā)現(xiàn)，新型防礦壓風門在應(yīng)對巷道來壓方面具有顯著的效果，風門表面經(jīng)防腐處理，整體強度高，動作靈活可靠，腰板與頂門框、側(cè)門框之間留有距離產(chǎn)生的空間抵消巷道對門體的擠壓，普通門2～3個月的使用時間改用新型防礦壓風門之后可延長為1年左右，大大減少了使用成本和施工成本，極大的延長了井下風門的使用壽命，節(jié)省了大量的風門維修成本，保證了通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給煤礦的安全生產(chǎn)提供了有力的保證，對推動集團公司科技進步和發(fā)展具有較明顯的作用，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，技術(shù)水準達到國內(nèi)一流水平。

且由于老式風門一般都是單片式單側(cè)開啟方式，遇到風壓較大的巷道風門開啟困難。新型防礦壓風門設(shè)計為兩塊門板，風門開啟力小，開啟力不受風壓大小及風向影響。且雙向隔風，門封采用可縮性材料雙面密封，接縫嚴密，風門漏風率低，漏風量小，無需再設(shè)反向風門。新型防礦壓風門設(shè)計新穎美觀，結(jié)構(gòu)簡單，鋼質(zhì)構(gòu)造，堅固耐用，風門組裝方便，使用地點廣泛。

3 結(jié) 論

研究和應(yīng)用的新型防礦壓風門在預(yù)防巷道來壓對井下風門的破壞方面取得顯著的效果，經(jīng)過長期的投入使用，得出如下結(jié)論：

1）新型防礦壓風門門框兩側(cè)及上部留有讓壓插槽，巷道來壓時，可緩解巷道壓力，防止巷道壓力直接對門體作用，增長風門使用壽命。

2）通過螺栓的預(yù)緊力，抵抗巷道對門框的直接擠壓，不但對四周的巷道有支撐作用，而且將形變量分散到所述的保護套殼上，減少對門本身的變形量。

3）使用平衡對開式風門，減小了負壓造成的難以開啟風門現(xiàn)象，以及瞬間關(guān)閉造成的風門損壞。