框架式平衡風(fēng)門(mén)在高河煤礦的應(yīng)用

田潞飛

(山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100)

高河煤礦位于山西沁水煤田東部中段長(zhǎng)治勘探區(qū)，井田面積為65.06 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力600萬(wàn)t/a，煤層地質(zhì)儲(chǔ)量11.698 1億t。礦井輔助運(yùn)輸采用電機(jī)車(chē)+無(wú)軌膠輪車(chē)聯(lián)合運(yùn)輸?shù)哪Ｊ?，為保障巷道材料運(yùn)輸，井下無(wú)軌膠輪車(chē)通車(chē)的聯(lián)巷均構(gòu)筑永久式平衡風(fēng)門(mén)。

目前，井下主要使用不燃性材料(料石、黃沙、水泥)構(gòu)筑永久風(fēng)門(mén)，在貫通點(diǎn)構(gòu)筑的永久風(fēng)門(mén)，往往因輔助運(yùn)輸條件不具備，導(dǎo)致構(gòu)筑永久風(fēng)門(mén)的材料使用膠輪車(chē)無(wú)法運(yùn)輸?shù)轿?，而人工倒運(yùn)材料時(shí)間長(zhǎng)、投工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且砌筑永久風(fēng)門(mén)后不久，貫通點(diǎn)礦山壓力顯現(xiàn)，永久風(fēng)門(mén)變形，導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)啟或關(guān)閉不嚴(yán)等現(xiàn)象，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。

為保障礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)風(fēng)門(mén)構(gòu)筑技術(shù)和材料的研究，高河礦提出“在礦山壓力明顯的聯(lián)巷先構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)，待礦山壓力穩(wěn)定、具備運(yùn)輸條件后再構(gòu)筑永久風(fēng)門(mén)”的思路。

1 框架式平衡風(fēng)門(mén)

框架式平衡風(fēng)門(mén)是利用無(wú)縫鋼管、扣件、短節(jié)將平衡風(fēng)門(mén)與巷道幫部錨桿連接起來(lái)，形成框架式布局，快速構(gòu)筑的一種新型風(fēng)門(mén)。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

框架式平衡風(fēng)門(mén)系統(tǒng)主要由門(mén)框(豎門(mén)框外側(cè)焊接三根無(wú)縫鋼管耳)、小橫桿、大橫桿、立桿、扣件、短節(jié)(直徑40 mm、長(zhǎng)500 mm、壁厚3.5 mm的鋼管，一端焊接M24螺母)、金屬網(wǎng)及風(fēng)筒布等部分構(gòu)成。如圖1所示。

圖1 框架式平衡風(fēng)門(mén)平面示意

1.2 安裝流程

1) 將短節(jié)帶螺母一端與巷道頂、幫的支護(hù)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(mén)框。

3) 確定門(mén)框、立桿的位置。在門(mén)框兩側(cè)各設(shè)置不少于2根立桿，用十字扣件將立桿與連墻桿、門(mén)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(mén)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(fēng)門(mén)的前后兩側(cè)，各打設(shè)1根斜撐，撐桿與同側(cè)巷幫連墻桿用扣件擰緊固定。

5) 在門(mén)框與巷幫之間覆蓋網(wǎng)片，并在網(wǎng)片進(jìn)風(fēng)側(cè)覆蓋一層風(fēng)筒布封堵漏風(fēng)，用16號(hào)綁絲綁扎牢固，風(fēng)筒布在巷幫四周留設(shè)200 mm裙邊。

6) 安裝風(fēng)門(mén)門(mén)扇、連桿、平衡錘等。

1.3 工作原理

提前在巷道貫通點(diǎn)構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)，巷道貫通后通過(guò)調(diào)節(jié)平衡風(fēng)門(mén)的通風(fēng)斷面來(lái)控制風(fēng)量，保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，待工作面貫通結(jié)束后，掘進(jìn)機(jī)撤至框架式平衡風(fēng)門(mén)外面。

框架式平衡風(fēng)門(mén)的控風(fēng)方式與永久風(fēng)門(mén)原理相同，都是通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)斷面的大小來(lái)控制風(fēng)量，但框架式平衡風(fēng)門(mén)的“墻體”是臨時(shí)用鋼管與扣件搭設(shè)起來(lái)的，在巷道貫通受礦壓顯現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)觀察風(fēng)門(mén)兩幫及頂部的鋼管變形程度來(lái)判定其承壓情況，當(dāng)鋼管變形較大時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)扣件，微調(diào)大橫桿或立桿的位置，來(lái)釋放框架式平衡風(fēng)門(mén)承受的礦壓，從而達(dá)到抵抗礦壓的破壞作用。

2 框架式平衡風(fēng)門(mén)的優(yōu)點(diǎn)

1) 貫通點(diǎn)構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)，配件少、運(yùn)輸量小，解決構(gòu)筑永久風(fēng)門(mén)材料運(yùn)輸困難的問(wèn)題。

2) 構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)，隨著巷道的掘進(jìn)，礦山壓力作用在框架的鋼管上時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)扣件螺母(先松動(dòng)螺母、調(diào)整扣件位置、再次擰緊扣件)，解決了礦山壓力問(wèn)題。

3) 應(yīng)用框架式平衡風(fēng)門(mén)，其構(gòu)筑材料均可以回收復(fù)用，大大減少了材料的消耗。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益

高河煤礦井下框架式平衡風(fēng)門(mén)從2014年開(kāi)始試驗(yàn)應(yīng)用，取得了較好的效果。

1) 井下巷道貫通前，在貫通點(diǎn)附近構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)有效避免了巷道貫通后礦壓顯現(xiàn)對(duì)風(fēng)門(mén)的破壞，在巷道貫通后繼續(xù)開(kāi)口掘進(jìn)60 m后，再改建永久風(fēng)門(mén)，避免了原來(lái)直接構(gòu)筑永久風(fēng)門(mén)受壓損壞變形的現(xiàn)象，降低了風(fēng)門(mén)的拆除重建率。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，巷道貫通前建筑永久風(fēng)門(mén)的重建率為100%，至今為止，巷道貫通前采用框架式平衡風(fēng)門(mén)，貫通后改建為永久風(fēng)門(mén)，無(wú)拆除重建現(xiàn)象。

2) 應(yīng)用框架式平衡風(fēng)門(mén)避免了原來(lái)永久風(fēng)門(mén)的拆除、重建作業(yè)，節(jié)省了損壞的永久風(fēng)門(mén)的人工、材料成本，以及不具備運(yùn)輸條件構(gòu)筑時(shí)的人工運(yùn)料投入。具體明細(xì)見(jiàn)表1。

表1 風(fēng)門(mén)構(gòu)筑費(fèi)用明細(xì)

注：拆除重建永久風(fēng)門(mén)，每道需新運(yùn)料石3 m3、黃沙6 m3、水泥3 t，新購(gòu)門(mén)框一道；人工150元/工，料石330元/m3，黃沙110元/m3，水泥350元/t，門(mén)框4 500元/套。

綜合表1可知：構(gòu)筑一道框架式平衡風(fēng)門(mén)比永久風(fēng)門(mén)節(jié)約3萬(wàn)多元，而高河煤礦一年需要構(gòu)筑框架式平衡風(fēng)門(mén)約20道，一年即可節(jié)約資金60多萬(wàn)元，從2014年試驗(yàn)成功至今，節(jié)約資金300多萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

框架式平衡風(fēng)門(mén)在高河煤礦試驗(yàn)成功及正式投入使用以來(lái)，效果非常明顯，該風(fēng)門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能良好，能有效避免巷道貫通后礦壓顯現(xiàn)對(duì)風(fēng)門(mén)的破壞。隨著井下巷道的掘進(jìn)延伸，貫通越來(lái)越多，經(jīng)濟(jì)效益愈加明顯,具有很好的推廣價(jià)值。