坪上煤業Ⅲ23073巷砌筑防突風門設計研究

張 樂

（山西晉煤集團坪上煤業，山西 晉城 048000）

0 引 言

礦井通風系統安全是保障井下安全、高效生產的重要環節之一[1-2]，而煤與瓦斯突出事故的發生也主要是由于通風系統不完善的原因導致的[3]。因此，完善礦井通風系統，保證通風管理工作的良好進行，不斷對通風線路進行優化和調整，改善通風設施[4]，具有重要的意義。依據規程規定：若進、回風巷之間的聯絡巷為需要使用的聯絡巷，須施工安設防突風門[5-6]。

坪上煤業Ⅲ23073巷為防止煤與瓦斯突出問題，將要施工防突風門，本文針對以上防突風門設備要求，對23073巷砌筑防突風門進行設計研究，研究結果對相似條件下防風突門的設計具有借鑒意義。

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），北為西翼輔助進風巷。Ⅲ23073巷服務于Ⅲ23073綜采工作面煤的運出。巷道服務年限約為24個月。施工從2018年3月開始施工，預計2018年5月底竣工。Ⅲ23073巷設計斷面為矩形斷面，巷道凈寬5.0m，凈高2.8m，凈斷面積14m2，巷道采用錨網索支護。

煤層傾角0°～8°，平均3°，該工作面煤層呈近水平走向。根據三維地震勘探成果，本周期施工范圍無異常構造。煤層厚度4.8m～5.2m，平均厚度為5.08m，以亮煤、鏡煤為主，結構簡單，一般不含夾矸。節理較發育，煤層走向 0～130°，普氏系數（f）2.0～3.0。容重為 1.45m3/t。

2 防突風門設計參數

2.1 風門位置

本次設計計劃在Ⅲ23073巷施工安設防突風門，防突風門位置設于Ⅲ23073巷二橫川和三橫川間，具體位置見下圖1所示。

2.2 風門規格

1）風門墻體厚度為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砌風門所用紅磚使用拆23073巷舊風門部分好磚，建好第一道新風門后方可拆第二道舊風門。

圖1 防突風門設計位置圖

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

5）風門建筑完成后，要確保頂部支護錨桿距離墻體≤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）材料規格及技術要求：

水泥：選用標號不低于42.5#的無受潮、結塊、變質等現象的普通硅酸鹽水泥。

砂：堅硬清潔的中粗黃砂，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）。

根據防突風門設計參數，進行防突風門的設計，設計圖如下圖2所示。

圖2 防突風門施工設計圖

3 防逆風裝置

根據相關防突規定，如果防突風門過調節風窗、水溝和刮板輸送機時，必須安設防逆風裝置，用于隔斷瓦斯逆流。礦井針對防逆風問題，對調節風窗、水溝和刮板輸送機防逆風裝置進行了自主創新、研發[7]。

3.1 防逆風調節風窗裝置

圖3為防突風門防逆調節諷刺裝置示意圖，由窗扇、窗框裝置、傳動裝置、轉到裝置和防逆風裝置五個部分組成。其作用有：①窗扇裝置可以通過控制通風面積來達到實際需風量的要求；②當井下發生煤與瓦斯突出災害時，可以通過防逆裝置擋嚴風窗，防止災害影響范圍進一步擴大，保證井下施工工人的安全，將各方面損失降到最低。

圖3 防突風門防逆調節風窗裝置

3.2 防逆風水溝裝置

如圖4為水溝防逆風裝置示意圖，由傳動裝置、固定裝置和阻擋風流逆流裝置三個部分組成。其作用為在井下發生煤與瓦斯突出災害時，產生的強氣流導致傳動裝置啟動，使阻擋風流逆流裝置墜落，將有害氣體阻擋在防突風門另一側，防止發生災害區域進一步擴大，提升礦井安全水平。

圖4 防突風門水溝防逆風裝置

3.3 防逆風刮板輸送機裝置

圖5 為防逆風刮板輸送機裝置示意圖，由傳動裝置、固定裝置、擋風和防逆風裝置四個部分組成。其作用也為井下發生突出災害時，產生的強氣流催動傳動裝置，致使防逆風裝置下落密閉溜子孔，防止有害氣體向防突風門另一側蔓延，減少礦井災害造成的損失。

圖5 防逆風刮板輸送機裝置示意圖

4 應用效果分析

本次設計的防突風門防逆風裝置主要利用了杠桿原理，摒棄了原有復雜的輔助設施，使防逆風裝置結果更加簡單、操作更加靈活、感應更加靈敏，具有更加明顯實用的防逆風效果，而且材料加工簡易，施工安裝方便。安裝防突風門后，特別是設計通過水溝、調節風窗和刮板輸送機時的防逆風裝置后，可以有效防止煤與瓦斯突出問題導致有害氣體向水溝、調節風窗和刮板輸送機另一側蔓延的問題。其原理主要是井下發生突出問題后，產生的強大氣流催動傳動裝置的運行，進而推動防逆風裝置阻擋有害有毒氣體的通過，可以有效的控制突出災害的轉移，阻擋災害損失的進一步加大，保障井下人員的安全問題。本次設計根據礦井實際情況，進行施工設計，具有較好的經濟、實用效果。

該礦按照本次設計要求進行防突風門的施工，現已投入使用，使用效果良好。且向公司下屬其他具有煤與瓦斯突出問題礦井進行了推廣，設計的新型防突風門在井下使用的效果皆獲得一致的好評。

5 結 論

坪上煤業Ⅲ23073巷為防止煤與瓦斯突出問題，將要施工防突風門，本文以此為研究背景，對23073巷砌筑防突風門進行設計研究，主要設計參數如下：

防突風門位置設于Ⅲ23073巷二橫川和三橫川間，風門墻體厚度為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、底部和頂板進行掏槽，掏槽見硬幫硬頂硬底，掏槽斷網寬度為0.8m。風門建筑完成后，要確保頂部支護錨桿距離墻體≤0.4m。并針對防突風門過調節風窗、水溝和刮板輸送機時，設計與之相匹配的防逆風裝置。

該礦按照本次設計的防突風門進行使用，且向公司下屬其他礦井進行了推廣，設計的新型防突風門在井下使用的效果皆獲得一致的好評。