框架式平衡风门在高河煤矿的应用

田潞飞

(山西高河能源有限公司，山西 长治 047100)

高河煤矿位于山西沁水煤田东部中段长治勘探区，井田面积为65.06 km2，设计生产能力600万t/a，煤层地质储量11.698 1亿t。矿井辅助运输采用电机车+无轨胶轮车联合运输的模式，为保障巷道材料运输，井下无轨胶轮车通车的联巷均构筑永久式平衡风门。

目前，井下主要使用不燃性材料(料石、黄沙、水泥)构筑永久风门，在贯通点构筑的永久风门，往往因辅助运输条件不具备，导致构筑永久风门的材料使用胶轮车无法运输到位，而人工倒运材料时间长、投工多、劳动强度大，并且砌筑永久风门后不久，贯通点矿山压力显现，永久风门变形，导致无法开启或关闭不严等现象，影响矿井通风系统稳定。

为保障矿井通风系统稳定，通过对风门构筑技术和材料的研究，高河矿提出“在矿山压力明显的联巷先构筑框架式平衡风门，待矿山压力稳定、具备运输条件后再构筑永久风门”的思路。

1 框架式平衡风门

框架式平衡风门是利用无缝钢管、扣件、短节将平衡风门与巷道帮部锚杆连接起来，形成框架式布局，快速构筑的一种新型风门。

1.1 结构组成

框架式平衡风门系统主要由门框(竖门框外侧焊接三根无缝钢管耳)、小横杆、大横杆、立杆、扣件、短节(直径40 mm、长500 mm、壁厚3.5 mm的钢管，一端焊接M24螺母)、金属网及风筒布等部分构成。如图1所示。

图1 框架式平衡风门平面示意

1.2 安装流程

1) 将短节带螺母一端与巷道顶、帮的支护锚杆拧紧固定，形成连墙杆，每帮各连接3～4根。

2) 在巷道底板组装门框。

3) 确定门框、立杆的位置。在门框两侧各设置不少于2根立杆，用十字扣件将立杆与连墙杆、门框耳分别连接紧固，立杆间使用小横杆、十字扣件连接紧固；在门框上方布置大横杆，用十字扣件将大横杆与连墙杆连接紧固，大横杆间使用小横杆、十字扣件连接紧固。

4) 在框架式风门的前后两侧，各打设1根斜撑，撑杆与同侧巷帮连墙杆用扣件拧紧固定。

5) 在门框与巷帮之间覆盖网片，并在网片进风侧覆盖一层风筒布封堵漏风，用16号绑丝绑扎牢固，风筒布在巷帮四周留设200 mm裙边。

6) 安装风门门扇、连杆、平衡锤等。

1.3 工作原理

提前在巷道贯通点构筑框架式平衡风门，巷道贯通后通过调节平衡风门的通风断面来控制风量，保证通风系统的稳定，待工作面贯通结束后，掘进机撤至框架式平衡风门外面。

框架式平衡风门的控风方式与永久风门原理相同，都是通过调节通风断面的大小来控制风量，但框架式平衡风门的“墙体”是临时用钢管与扣件搭设起来的，在巷道贯通受矿压显现时，可以通过观察风门两帮及顶部的钢管变形程度来判定其承压情况，当钢管变形较大时，可以通过调节扣件，微调大横杆或立杆的位置，来释放框架式平衡风门承受的矿压，从而达到抵抗矿压的破坏作用。

2 框架式平衡风门的优点

1) 贯通点构筑框架式平衡风门，配件少、运输量小，解决构筑永久风门材料运输困难的问题。

2) 构筑框架式平衡风门，随着巷道的掘进，矿山压力作用在框架的钢管上时，通过调节扣件螺母(先松动螺母、调整扣件位置、再次拧紧扣件)，解决了矿山压力问题。

3) 应用框架式平衡风门，其构筑材料均可以回收复用，大大减少了材料的消耗。

3 现场应用及经济效益

高河煤矿井下框架式平衡风门从2014年开始试验应用，取得了较好的效果。

1) 井下巷道贯通前，在贯通点附近构筑框架式平衡风门有效避免了巷道贯通后矿压显现对风门的破坏，在巷道贯通后继续开口掘进60 m后，再改建永久风门，避免了原来直接构筑永久风门受压损坏变形的现象，降低了风门的拆除重建率。

经统计，巷道贯通前建筑永久风门的重建率为100%，至今为止，巷道贯通前采用框架式平衡风门，贯通后改建为永久风门，无拆除重建现象。

2) 应用框架式平衡风门避免了原来永久风门的拆除、重建作业，节省了损坏的永久风门的人工、材料成本，以及不具备运输条件构筑时的人工运料投入。具体明细见表1。

表1 风门构筑费用明细

注：拆除重建永久风门，每道需新运料石3 m3、黄沙6 m3、水泥3 t，新购门框一道；人工150元/工，料石330元/m3，黄沙110元/m3，水泥350元/t，门框4 500元/套。

综合表1可知：构筑一道框架式平衡风门比永久风门节约3万多元，而高河煤矿一年需要构筑框架式平衡风门约20道，一年即可节约资金60多万元，从2014年试验成功至今，节约资金300多万元，经济效益可观。

框架式平衡风门在高河煤矿试验成功及正式投入使用以来，效果非常明显，该风门结构简单，性能良好，能有效避免巷道贯通后矿压显现对风门的破坏。随着井下巷道的掘进延伸，贯通越来越多，经济效益愈加明显,具有很好的推广价值。