框架式平衡風門在高河煤礦的應用

田潞飛

(山西高河能源有限公司，山西 長治 047100)

高河煤礦位于山西沁水煤田東部中段長治勘探區，井田面積為65.06 km2，設計生產能力600萬t/a，煤層地質儲量11.698 1億t。礦井輔助運輸采用電機車+無軌膠輪車聯合運輸的模式，為保障巷道材料運輸，井下無軌膠輪車通車的聯巷均構筑永久式平衡風門。

目前，井下主要使用不燃性材料(料石、黃沙、水泥)構筑永久風門，在貫通點構筑的永久風門，往往因輔助運輸條件不具備，導致構筑永久風門的材料使用膠輪車無法運輸到位，而人工倒運材料時間長、投工多、勞動強度大，并且砌筑永久風門后不久，貫通點礦山壓力顯現，永久風門變形，導致無法開啟或關閉不嚴等現象，影響礦井通風系統穩定。

為保障礦井通風系統穩定，通過對風門構筑技術和材料的研究，高河礦提出“在礦山壓力明顯的聯巷先構筑框架式平衡風門，待礦山壓力穩定、具備運輸條件后再構筑永久風門”的思路。

1 框架式平衡風門

框架式平衡風門是利用無縫鋼管、扣件、短節將平衡風門與巷道幫部錨桿連接起來，形成框架式布局，快速構筑的一種新型風門。

1.1 結構組成

框架式平衡風門系統主要由門框(豎門框外側焊接三根無縫鋼管耳)、小橫桿、大橫桿、立桿、扣件、短節(直徑40 mm、長500 mm、壁厚3.5 mm的鋼管，一端焊接M24螺母)、金屬網及風筒布等部分構成。如圖1所示。

圖1 框架式平衡風門平面示意

1.2 安裝流程

1) 將短節帶螺母一端與巷道頂、幫的支護錨桿擰緊固定，形成連墻桿，每幫各連接3～4根。

2) 在巷道底板組裝門框。

3) 確定門框、立桿的位置。在門框兩側各設置不少于2根立桿，用十字扣件將立桿與連墻桿、門框耳分別連接緊固，立桿間使用小橫桿、十字扣件連接緊固；在門框上方布置大橫桿，用十字扣件將大橫桿與連墻桿連接緊固，大橫桿間使用小橫桿、十字扣件連接緊固。

4) 在框架式風門的前后兩側，各打設1根斜撐，撐桿與同側巷幫連墻桿用扣件擰緊固定。

5) 在門框與巷幫之間覆蓋網片，并在網片進風側覆蓋一層風筒布封堵漏風，用16號綁絲綁扎牢固，風筒布在巷幫四周留設200 mm裙邊。

6) 安裝風門門扇、連桿、平衡錘等。

1.3 工作原理

提前在巷道貫通點構筑框架式平衡風門，巷道貫通后通過調節平衡風門的通風斷面來控制風量，保證通風系統的穩定，待工作面貫通結束后，掘進機撤至框架式平衡風門外面。

框架式平衡風門的控風方式與永久風門原理相同，都是通過調節通風斷面的大小來控制風量，但框架式平衡風門的“墻體”是臨時用鋼管與扣件搭設起來的，在巷道貫通受礦壓顯現時，可以通過觀察風門兩幫及頂部的鋼管變形程度來判定其承壓情況，當鋼管變形較大時，可以通過調節扣件，微調大橫桿或立桿的位置，來釋放框架式平衡風門承受的礦壓，從而達到抵抗礦壓的破壞作用。

2 框架式平衡風門的優點

1) 貫通點構筑框架式平衡風門，配件少、運輸量小，解決構筑永久風門材料運輸困難的問題。

2) 構筑框架式平衡風門，隨著巷道的掘進，礦山壓力作用在框架的鋼管上時，通過調節扣件螺母(先松動螺母、調整扣件位置、再次擰緊扣件)，解決了礦山壓力問題。

3) 應用框架式平衡風門，其構筑材料均可以回收復用，大大減少了材料的消耗。

3 現場應用及經濟效益

高河煤礦井下框架式平衡風門從2014年開始試驗應用，取得了較好的效果。

1) 井下巷道貫通前，在貫通點附近構筑框架式平衡風門有效避免了巷道貫通后礦壓顯現對風門的破壞，在巷道貫通后繼續開口掘進60 m后，再改建永久風門，避免了原來直接構筑永久風門受壓損壞變形的現象，降低了風門的拆除重建率。

經統計，巷道貫通前建筑永久風門的重建率為100%，至今為止，巷道貫通前采用框架式平衡風門，貫通后改建為永久風門，無拆除重建現象。

2) 應用框架式平衡風門避免了原來永久風門的拆除、重建作業，節省了損壞的永久風門的人工、材料成本，以及不具備運輸條件構筑時的人工運料投入。具體明細見表1。

表1 風門構筑費用明細

注：拆除重建永久風門，每道需新運料石3 m3、黃沙6 m3、水泥3 t，新購門框一道；人工150元/工，料石330元/m3，黃沙110元/m3，水泥350元/t，門框4 500元/套。

綜合表1可知：構筑一道框架式平衡風門比永久風門節約3萬多元，而高河煤礦一年需要構筑框架式平衡風門約20道，一年即可節約資金60多萬元，從2014年試驗成功至今，節約資金300多萬元，經濟效益可觀。

框架式平衡風門在高河煤礦試驗成功及正式投入使用以來，效果非常明顯，該風門結構簡單，性能良好，能有效避免巷道貫通后礦壓顯現對風門的破壞。隨著井下巷道的掘進延伸，貫通越來越多，經濟效益愈加明顯,具有很好的推廣價值。