煤礦井下全自動無壓風門的分析與應用

蘇喬峰

（沁和能源集團有限公司永安煤礦，山西 晉城 048000）

1 永安煤礦無壓風門概況

目前無壓風門是我國煤礦井下較為理想的一種風門，主要應用于煤礦井下進回風巷和主要進回風巷之間每個聯絡巷，是保障煤礦井下通風系統可靠穩定的重要通風設施。沁和能源集團有限公司永安煤礦井下巷道斷面較大，且應用的無壓風門也較大，單人開啟比較困難，同時無壓風門在開合時沒有設置緩沖裝置，開合時不具備緩沖作用，無壓風門在長期的開合作業下非常容易產生變形，無壓風門故障頻發，使用壽命較短[1-5]。因此，需要投入人力和財力對以往的無壓風門進行維修、維護和重新安裝，導致出現安全隱患，影響企業的經濟效益。因此，針對永安煤礦井下無壓風門存在的問題，設計了一種新型的煤礦井下全自動無壓風門并展開應用分析。

2 煤礦井下全自動無壓風門的設計

2.1 結構分析

2.1.1 整體結構

針對永安煤礦井下無壓風門存在的問題，提供了一種煤礦井下全自動無壓風門，該新型全自動無壓風門結構如圖1 所示，主要包括門框、門板、觀察窗和卡板四大部分。

圖1 煤礦井下全自動無壓風門的結構示意圖

無壓風門門框內側設有兩個門板，門板和門框鉸接在一起，且兩個門板開合方向相反，門框表面沿門板關閉方向對齊門板頂端和底端的位置設有緩沖框，且門板靠近頂端的位置設有觀察窗，觀察窗和門板之間通過卡板連接在一起；門框便于安裝在巷道內部，從而方便門板的安裝和固定，門板和門框鉸接在一起的目的是便于門板的開合，兩個門板開合方向相反是便于門板的開合和使用，避免門板影響巷道的使用，緩沖框便于在門板開合時對門板進行緩沖，從而避免門板長期不得到緩沖容易損壞，觀察窗便于配合門板，進而方便透過門板觀察無壓風門兩側的情況，卡板便于安裝和固定觀察窗，從而方便觀察窗的安裝和使用；這種結構使得無壓風門在開合時具備緩沖的部件，從而避免無壓風門經常與門框磕碰，進而導致無壓風門損壞的問題，且這種無壓風門便于更換觀察窗口，從而方便觀察窗口的維修和更換，從而方便整個無壓風門的使用。

2.1.2 門框結構

如下頁圖2 所示，門框底部設有加強桿，且門框兩側由上到下設有若干固定頭；加強桿便于整個門框的穩定，便于門框的安裝和使用，固定頭便于插入巷道內壁中，從而方便門框的穩定固定和使用；緩沖框朝向門板的一側均勻地設有若干緩沖彈簧，且緩沖彈簧未與緩沖框連接的一端設有緩沖板，門框和門板鉸接的側面由上到下設有若干轉接頭；緩沖彈簧便于配合緩沖桿，從而方便通過緩沖彈簧和緩沖桿在門板開合時對門板進行緩沖，從而避免門板容易出現變形的問題，轉接頭便于門板和門框轉動連接在一起，進而方便門板的安裝和使用。

圖2 門框的結構示意圖

2.1.3 門板結構

如下頁圖3 所示，門板對齊觀察窗的位置設有安裝口，門板位于門板鉸接的一側中部設有把手，且門板對齊門框轉接頭的位置設有轉接頭；安裝口便于配合觀窗，從而方便觀察窗的安裝和拆卸，便于觀察窗的使用，把手便于對門板進行手工開合，便于無壓風門的驅動部件損壞后對無壓風門進行手動開門，轉接頭便于門板和門框轉動連接，便于門板的安裝和拆卸，便于門板的使用。

圖3 門板的結構示意圖

2.1.4 觀察窗結構

如圖4 所示，觀察窗一端沿其邊緣設有一圈限位邊，且觀察窗內部設有亞克力板；限位邊便于觀察管和安裝口發生相互限位，從而方便觀察窗的穩定安裝和使用，亞克力板便于觀察無壓風門內外的情況，便于無壓風門的使用；觀察窗未設有限位圈的一端內部兩側設有卡槽，卡槽和卡板相匹配；這種結構便于觀察窗配合卡板，從而方便對觀察窗進行安裝和固定，便于觀察窗的穩定安裝和使用。

圖4 觀察窗的結構示意圖

2.2 全自動無壓風門使用方法

使用時在全自動無壓風門的驅動部件驅動下門板會自動打開胡或者關閉，門板在關閉時，無壓風門和緩沖板貼合時會被緩沖彈簧進行緩沖，從而避免無壓風門關閉時沒有緩沖容易損壞，當觀察窗出現損壞時可以將卡板拆卸下來，之后取下觀察光更換新的觀察光，使得整個無壓風門使用方便，便于后期的維護和保養。

3 實踐應用及效果分析

3.1 工程概況

沁和能源集團有限公司永安煤礦位于山西省晉城市沁水縣嘉峰鎮，設計生產能力60 萬t/年，主要開采3 號煤層。3501（上）綜采工作面主要開采3 號煤的上分層，地質結構簡單，煤層平均厚度為3.2 m，煤層平均傾角5℃，應用防爆無軌膠輪車進行輔助運輸，工作面長度125 m，采高3.2 m。工作面采用綜合機械化的采煤方法，布置有10 架ZFG6500/18/32D放頂煤過度液壓支架和92 架ZF5000/17/32 型放頂煤液壓支架支架支護，全部冒落法管理頂板。

當前，永安煤礦礦井風量達13 000 m3/min，負壓1 400 Pa，對于該煤礦井下需要行人和通車的巷道其控風設施必須采用無壓風門，且采區輔運大巷和工作面進回風順槽是通車頻繁的巷道，也必須設置有無壓風門。針對該煤礦井下的情況，將以往的無壓風門更換為新型全自動無壓風門，可有效地提供風門的安全性和工作效率，延長無壓風門的使用壽命。

3.2 應用效果

截至2021 年1 月，新型全自動無壓風門在永安煤礦的應用效果理想。全自動無壓風門的應用，有效地避免司機停車采用人力開關風門的過程，消除了無壓風門處的安全隱患，有效提高了司機作業的安全性和工作效率。新型全自動無壓風門應用后，無一起因無壓風門引發的通風安全事故發生，安全性較好。同時該全自動無壓風門在開合時設置有緩沖部件，可以有效避免無壓風門與門框磕碰在一起，保障無壓風門在長期的開合下發生變形，有效提高無壓風門的使用壽命，經濟效益顯著。

4 結語

當前，新型全自動無壓風門在永安煤礦進行了全面的推廣使用，實踐應用效果表明：該全自動無壓風門的應用符合當前智能化礦山建設的要求，同時，極大地節約了煤礦的人力、物力和財力，礦井通風設施的安全性進一步提高。新型全自動無壓風門的應用，為保障永安煤礦礦井通風系統的穩定可靠，實現永安煤礦高產高效安全開采奠定了基礎。