坪上煤業(yè)Ⅲ23073巷砌筑防突風(fēng)門(mén)設(shè)計(jì)研究

張 樂(lè)

（山西晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)，山西 晉城 048000）

0 引 言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全是保障井下安全、高效生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一[1-2]，而煤與瓦斯突出事故的發(fā)生也主要是由于通風(fēng)系統(tǒng)不完善的原因?qū)е碌腫3]。因此，完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)，保證通風(fēng)管理工作的良好進(jìn)行，不斷對(duì)通風(fēng)線路進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，改善通風(fēng)設(shè)施[4]，具有重要的意義。依據(jù)規(guī)程規(guī)定：若進(jìn)、回風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)巷為需要使用的聯(lián)絡(luò)巷，須施工安設(shè)防突風(fēng)門(mén)[5-6]。

坪上煤業(yè)Ⅲ23073巷為防止煤與瓦斯突出問(wèn)題，將要施工防突風(fēng)門(mén)，本文針對(duì)以上防突風(fēng)門(mén)設(shè)備要求，對(duì)23073巷砌筑防突風(fēng)門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，研究結(jié)果對(duì)相似條件下防風(fēng)突門(mén)的設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

1 工程概況

Ⅲ23073巷位于井田的西翼，與井田南部礦界相鄰，侯月鐵路以西140m、坪上村西南方。地表為山陵地段，溝壑較多，大部分植被覆蓋，有少量旱地，夏天有季節(jié)性溪流。Ⅲ23073巷東交侯月鐵路保安煤柱，南為礦界，西接III2303工作面（已回采），北為西翼輔助進(jìn)風(fēng)巷。Ⅲ23073巷服務(wù)于Ⅲ23073綜采工作面煤的運(yùn)出。巷道服務(wù)年限約為24個(gè)月。施工從2018年3月開(kāi)始施工，預(yù)計(jì)2018年5月底竣工。Ⅲ23073巷設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，巷道凈寬5.0m，凈高2.8m，凈斷面積14m2，巷道采用錨網(wǎng)索支護(hù)。

煤層傾角0°～8°，平均3°，該工作面煤層呈近水平走向。根據(jù)三維地震勘探成果，本周期施工范圍無(wú)異常構(gòu)造。煤層厚度4.8m～5.2m，平均厚度為5.08m，以亮煤、鏡煤為主，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含夾矸。節(jié)理較發(fā)育，煤層走向 0～130°，普氏系數(shù)（f）2.0～3.0。容重為 1.45m3/t。

2 防突風(fēng)門(mén)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 風(fēng)門(mén)位置

本次設(shè)計(jì)計(jì)劃在Ⅲ23073巷施工安設(shè)防突風(fēng)門(mén)，防突風(fēng)門(mén)位置設(shè)于Ⅲ23073巷二橫川和三橫川間，具體位置見(jiàn)下圖1所示。

2.2 風(fēng)門(mén)規(guī)格

1）風(fēng)門(mén)墻體厚度為0.8m，寬度5.2m，高2.9m；采用紅磚砌筑。

2）墻體抹裙邊均不得小于100mm，抹面厚度不得小于10 mm。

30砌風(fēng)門(mén)所用紅磚使用拆23073巷舊風(fēng)門(mén)部分好磚，建好第一道新風(fēng)門(mén)后方可拆第二道舊風(fēng)門(mén)。

圖1 防突風(fēng)門(mén)設(shè)計(jì)位置圖

4）掏槽：巷道幫部、底部和頂板進(jìn)行掏槽，掏槽見(jiàn)硬幫硬頂硬底，掏槽斷網(wǎng)寬度為0.8m。

5）風(fēng)門(mén)建筑完成后，要確保頂部支護(hù)錨桿距離墻體≤0.4m，如果＞0.4m，則必須按照頂部錨桿間距打注錨桿，保證所打注錨桿距離墻體≤0.4m。

6）材料規(guī)格及技術(shù)要求：

水泥：選用標(biāo)號(hào)不低于42.5#的無(wú)受潮、結(jié)塊、變質(zhì)等現(xiàn)象的普通硅酸鹽水泥。

砂：堅(jiān)硬清潔的中粗黃砂，含泥量不大于3%。

紅磚：240mm×120mm×50mm。

水：清潔干凈，PH值為6－8。

砌墻灰漿配比為：水泥：黃砂=1：3（體積比）；抹面灰漿配比為：水泥：黃砂 =1：2（體積比）。

根據(jù)防突風(fēng)門(mén)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行防突風(fēng)門(mén)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖如下圖2所示。

圖2 防突風(fēng)門(mén)施工設(shè)計(jì)圖

3 防逆風(fēng)裝置

根據(jù)相關(guān)防突規(guī)定，如果防突風(fēng)門(mén)過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)窗、水溝和刮板輸送機(jī)時(shí)，必須安設(shè)防逆風(fēng)裝置，用于隔斷瓦斯逆流。礦井針對(duì)防逆風(fēng)問(wèn)題，對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)窗、水溝和刮板輸送機(jī)防逆風(fēng)裝置進(jìn)行了自主創(chuàng)新、研發(fā)[7]。

3.1 防逆風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗裝置

圖3為防突風(fēng)門(mén)防逆調(diào)節(jié)諷刺裝置示意圖，由窗扇、窗框裝置、傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)到裝置和防逆風(fēng)裝置五個(gè)部分組成。其作用有：①窗扇裝置可以通過(guò)控制通風(fēng)面積來(lái)達(dá)到實(shí)際需風(fēng)量的要求；②當(dāng)井下發(fā)生煤與瓦斯突出災(zāi)害時(shí)，可以通過(guò)防逆裝置擋嚴(yán)風(fēng)窗，防止災(zāi)害影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，保證井下施工工人的安全，將各方面損失降到最低。

圖3 防突風(fēng)門(mén)防逆調(diào)節(jié)風(fēng)窗裝置

3.2 防逆風(fēng)水溝裝置

如圖4為水溝防逆風(fēng)裝置示意圖，由傳動(dòng)裝置、固定裝置和阻擋風(fēng)流逆流裝置三個(gè)部分組成。其作用為在井下發(fā)生煤與瓦斯突出災(zāi)害時(shí)，產(chǎn)生的強(qiáng)氣流導(dǎo)致傳動(dòng)裝置啟動(dòng)，使阻擋風(fēng)流逆流裝置墜落，將有害氣體阻擋在防突風(fēng)門(mén)另一側(cè)，防止發(fā)生災(zāi)害區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，提升礦井安全水平。

圖4 防突風(fēng)門(mén)水溝防逆風(fēng)裝置

3.3 防逆風(fēng)刮板輸送機(jī)裝置

圖5 為防逆風(fēng)刮板輸送機(jī)裝置示意圖，由傳動(dòng)裝置、固定裝置、擋風(fēng)和防逆風(fēng)裝置四個(gè)部分組成。其作用也為井下發(fā)生突出災(zāi)害時(shí)，產(chǎn)生的強(qiáng)氣流催動(dòng)傳動(dòng)裝置，致使防逆風(fēng)裝置下落密閉溜子孔，防止有害氣體向防突風(fēng)門(mén)另一側(cè)蔓延，減少礦井災(zāi)害造成的損失。

圖5 防逆風(fēng)刮板輸送機(jī)裝置示意圖

4 應(yīng)用效果分析

本次設(shè)計(jì)的防突風(fēng)門(mén)防逆風(fēng)裝置主要利用了杠桿原理，摒棄了原有復(fù)雜的輔助設(shè)施，使防逆風(fēng)裝置結(jié)果更加簡(jiǎn)單、操作更加靈活、感應(yīng)更加靈敏，具有更加明顯實(shí)用的防逆風(fēng)效果，而且材料加工簡(jiǎn)易，施工安裝方便。安裝防突風(fēng)門(mén)后，特別是設(shè)計(jì)通過(guò)水溝、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和刮板輸送機(jī)時(shí)的防逆風(fēng)裝置后，可以有效防止煤與瓦斯突出問(wèn)題導(dǎo)致有害氣體向水溝、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和刮板輸送機(jī)另一側(cè)蔓延的問(wèn)題。其原理主要是井下發(fā)生突出問(wèn)題后，產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流催動(dòng)傳動(dòng)裝置的運(yùn)行，進(jìn)而推動(dòng)防逆風(fēng)裝置阻擋有害有毒氣體的通過(guò)，可以有效的控制突出災(zāi)害的轉(zhuǎn)移，阻擋災(zāi)害損失的進(jìn)一步加大，保障井下人員的安全問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)根據(jù)礦井實(shí)際情況，進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，具有較好的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用效果。

該礦按照本次設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防突風(fēng)門(mén)的施工，現(xiàn)已投入使用，使用效果良好。且向公司下屬其他具有煤與瓦斯突出問(wèn)題礦井進(jìn)行了推廣，設(shè)計(jì)的新型防突風(fēng)門(mén)在井下使用的效果皆獲得一致的好評(píng)。

5 結(jié) 論

坪上煤業(yè)Ⅲ23073巷為防止煤與瓦斯突出問(wèn)題，將要施工防突風(fēng)門(mén)，本文以此為研究背景，對(duì)23073巷砌筑防突風(fēng)門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

防突風(fēng)門(mén)位置設(shè)于Ⅲ23073巷二橫川和三橫川間，風(fēng)門(mén)墻體厚度為0.8m，寬度5.2m，高2.9m，采用紅磚砌筑。墻體抹裙邊均不得小于100mm，抹面厚度不得小于10 mm。巷道幫部、底部和頂板進(jìn)行掏槽，掏槽見(jiàn)硬幫硬頂硬底，掏槽斷網(wǎng)寬度為0.8m。風(fēng)門(mén)建筑完成后，要確保頂部支護(hù)錨桿距離墻體≤0.4m。并針對(duì)防突風(fēng)門(mén)過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)窗、水溝和刮板輸送機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)與之相匹配的防逆風(fēng)裝置。

該礦按照本次設(shè)計(jì)的防突風(fēng)門(mén)進(jìn)行使用，且向公司下屬其他礦井進(jìn)行了推廣，設(shè)計(jì)的新型防突風(fēng)門(mén)在井下使用的效果皆獲得一致的好評(píng)。