坪上煤业Ⅲ23073巷砌筑防突风门设计研究

张 乐

（山西晋煤集团坪上煤业，山西 晋城 048000）

0 引 言

矿井通风系统安全是保障井下安全、高效生产的重要环节之一[1-2]，而煤与瓦斯突出事故的发生也主要是由于通风系统不完善的原因导致的[3]。因此，完善矿井通风系统，保证通风管理工作的良好进行，不断对通风线路进行优化和调整，改善通风设施[4]，具有重要的意义。依据规程规定：若进、回风巷之间的联络巷为需要使用的联络巷，须施工安设防突风门[5-6]。

坪上煤业Ⅲ23073巷为防止煤与瓦斯突出问题，将要施工防突风门，本文针对以上防突风门设备要求，对23073巷砌筑防突风门进行设计研究，研究结果对相似条件下防风突门的设计具有借鉴意义。

1 工程概况

Ⅲ23073巷位于井田的西翼，与井田南部矿界相邻，侯月铁路以西140m、坪上村西南方。地表为山陵地段，沟壑较多，大部分植被覆盖，有少量旱地，夏天有季节性溪流。Ⅲ23073巷东交侯月铁路保安煤柱，南为矿界，西接III2303工作面（已回采），北为西翼辅助进风巷。Ⅲ23073巷服务于Ⅲ23073综采工作面煤的运出。巷道服务年限约为24个月。施工从2018年3月开始施工，预计2018年5月底竣工。Ⅲ23073巷设计断面为矩形断面，巷道净宽5.0m，净高2.8m，净断面积14m2，巷道采用锚网索支护。

煤层倾角0°～8°，平均3°，该工作面煤层呈近水平走向。根据三维地震勘探成果，本周期施工范围无异常构造。煤层厚度4.8m～5.2m，平均厚度为5.08m，以亮煤、镜煤为主，结构简单，一般不含夹矸。节理较发育，煤层走向 0～130°，普氏系数（f）2.0～3.0。容重为 1.45m3/t。

2 防突风门设计参数

2.1 风门位置

本次设计计划在Ⅲ23073巷施工安设防突风门，防突风门位置设于Ⅲ23073巷二横川和三横川间，具体位置见下图1所示。

2.2 风门规格

1）风门墙体厚度为0.8m，宽度5.2m，高2.9m；采用红砖砌筑。

2）墙体抹裙边均不得小于100mm，抹面厚度不得小于10 mm。

30砌风门所用红砖使用拆23073巷旧风门部分好砖，建好第一道新风门后方可拆第二道旧风门。

图1 防突风门设计位置图

4）掏槽：巷道帮部、底部和顶板进行掏槽，掏槽见硬帮硬顶硬底，掏槽断网宽度为0.8m。

5）风门建筑完成后，要确保顶部支护锚杆距离墙体≤0.4m，如果＞0.4m，则必须按照顶部锚杆间距打注锚杆，保证所打注锚杆距离墙体≤0.4m。

6）材料规格及技术要求：

水泥：选用标号不低于42.5#的无受潮、结块、变质等现象的普通硅酸盐水泥。

砂：坚硬清洁的中粗黄砂，含泥量不大于3%。

红砖：240mm×120mm×50mm。

水：清洁干净，PH值为6－8。

砌墙灰浆配比为：水泥：黄砂=1：3（体积比）；抹面灰浆配比为：水泥：黄砂 =1：2（体积比）。

根据防突风门设计参数，进行防突风门的设计，设计图如下图2所示。

图2 防突风门施工设计图

3 防逆风装置

根据相关防突规定，如果防突风门过调节风窗、水沟和刮板输送机时，必须安设防逆风装置，用于隔断瓦斯逆流。矿井针对防逆风问题，对调节风窗、水沟和刮板输送机防逆风装置进行了自主创新、研发[7]。

3.1 防逆风调节风窗装置

图3为防突风门防逆调节讽刺装置示意图，由窗扇、窗框装置、传动装置、转到装置和防逆风装置五个部分组成。其作用有：①窗扇装置可以通过控制通风面积来达到实际需风量的要求；②当井下发生煤与瓦斯突出灾害时，可以通过防逆装置挡严风窗，防止灾害影响范围进一步扩大，保证井下施工工人的安全，将各方面损失降到最低。

图3 防突风门防逆调节风窗装置

3.2 防逆风水沟装置

如图4为水沟防逆风装置示意图，由传动装置、固定装置和阻挡风流逆流装置三个部分组成。其作用为在井下发生煤与瓦斯突出灾害时，产生的强气流导致传动装置启动，使阻挡风流逆流装置坠落，将有害气体阻挡在防突风门另一侧，防止发生灾害区域进一步扩大，提升矿井安全水平。

图4 防突风门水沟防逆风装置

3.3 防逆风刮板输送机装置

图5 为防逆风刮板输送机装置示意图，由传动装置、固定装置、挡风和防逆风装置四个部分组成。其作用也为井下发生突出灾害时，产生的强气流催动传动装置，致使防逆风装置下落密闭溜子孔，防止有害气体向防突风门另一侧蔓延，减少矿井灾害造成的损失。

图5 防逆风刮板输送机装置示意图

4 应用效果分析

本次设计的防突风门防逆风装置主要利用了杠杆原理，摒弃了原有复杂的辅助设施，使防逆风装置结果更加简单、操作更加灵活、感应更加灵敏，具有更加明显实用的防逆风效果，而且材料加工简易，施工安装方便。安装防突风门后，特别是设计通过水沟、调节风窗和刮板输送机时的防逆风装置后，可以有效防止煤与瓦斯突出问题导致有害气体向水沟、调节风窗和刮板输送机另一侧蔓延的问题。其原理主要是井下发生突出问题后，产生的强大气流催动传动装置的运行，进而推动防逆风装置阻挡有害有毒气体的通过，可以有效的控制突出灾害的转移，阻挡灾害损失的进一步加大，保障井下人员的安全问题。本次设计根据矿井实际情况，进行施工设计，具有较好的经济、实用效果。

该矿按照本次设计要求进行防突风门的施工，现已投入使用，使用效果良好。且向公司下属其他具有煤与瓦斯突出问题矿井进行了推广，设计的新型防突风门在井下使用的效果皆获得一致的好评。

5 结 论

坪上煤业Ⅲ23073巷为防止煤与瓦斯突出问题，将要施工防突风门，本文以此为研究背景，对23073巷砌筑防突风门进行设计研究，主要设计参数如下：

防突风门位置设于Ⅲ23073巷二横川和三横川间，风门墙体厚度为0.8m，宽度5.2m，高2.9m，采用红砖砌筑。墙体抹裙边均不得小于100mm，抹面厚度不得小于10 mm。巷道帮部、底部和顶板进行掏槽，掏槽见硬帮硬顶硬底，掏槽断网宽度为0.8m。风门建筑完成后，要确保顶部支护锚杆距离墙体≤0.4m。并针对防突风门过调节风窗、水沟和刮板输送机时，设计与之相匹配的防逆风装置。

该矿按照本次设计的防突风门进行使用，且向公司下属其他矿井进行了推广，设计的新型防突风门在井下使用的效果皆获得一致的好评。