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浅析煤业快速抗压风门的研制与应用

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[摘要]根据矿井地应力大、巷道底鼓现象明显的现状,针对性地提出了在现有基础上风门的改进措施,使用快速抗压风门来抵抗巷道及底板变形。可在提高风门阻挡风流及通行的基础上,有效提高风门的稳定性和利用率,并使风门漏风率维持在5%以下,提高了矿井通风系统的稳定性。

[关键词]地应力;风门;巷道变形;底鼓

0引言

随着煤矿井下机械化程度增加、巷道断面积增大及掘进速度的加快,造成巷道顶板及侧帮压力大,导致通风风门及门框变形,风门不能正常开启、关闭,风门严重的漏风问题,影响矿井安全生产。

1润东煤业风门使用现状

1.1矿压概况

润东煤业主采3号煤层位于北部的Ⅲ一盘区,生产能力90万t/a。该矿矿压显现明显,巷道存在大变形的问题,如顶板下沉、底鼓、两帮流变等。软岩煤巷通过构造时,矿压大、来压快、围岩变形大、变形速度快,巷道底鼓、两帮移近、顶板下沉,导致巷道断面收缩,底板失稳影响到巷道两帮及顶板的稳定。底鼓的持续发展造成底板岩石进一步松动破坏,加剧顶板下沉和两帮变形,在北部的Ⅲ一盘区布置了3个测站进行地应力测量。地应力测试结果说明,矿区地应力以水平应力为主,属于构造应力场类型;3个测站最大水平主应力方向为:N77.1°E、N60.1°E、N58.2°E,大体上属于北东东方向。根据最大水平应力理论,围岩层状特征比较突出的回采巷道开挖后引起应力重新分布,垂直应力向两帮转移,水平应力向顶底板转移,从而引起集中应力,垂直应力的影响主要显现于两帮,导致两帮煤体破坏[1]。而水平应力的影响则主要显现于顶、底板岩层,引起顶板离层或底板鼓起[2]。因此,该矿井巷道顶底板岩层受水平应力影响较大,集中表现引起巷道顶板破坏和底鼓。

1.2普通平衡风门使用现状

该矿目前使用的风门主要是气动无压平衡风门。普通平衡风门的门框是单框结构,矿压来临后,压力通过门框直接作用于风门门扇,造成门扇挤压变形,漏风严重,严重影响通风系统安全稳定运行。为此,通风队需要经常派人进行风门维护,甚至需要生产部门安排人员对变形的巷道进行挑帮、挑顶、卧底等维护工作,才能保证风门的正常使用。

2风门抗压技术研究

2.1风门结构

在风门的上、左、右部分采用6片可以重合的钢墙,当矿压来临时,该装置能自动调节钢墙重合部分,达到泄压的目的。门框有上、左、右6片可重合的钢制结构墙面组成。主框架由4个弹簧的伸缩臂组成。合页位于门框异向的两侧,保证风门向2个方向对开。密封条位于门扇和门框之间,当门扇关闭时,门扇与门框对密封条挤压,达到密封效果。重合钢墙部分,采用弹簧加螺丝,密封部分采取压力式皮条,可保证两片钢墙保持严密,达到不漏风效果。

2.2试验结果

风门为异向同步开闭,运用机械连杆把作用在风门上的压力通过直、弯拐臂转化成一种内力,开闭灵活、省力。当压力作用在门框外面的活动墙上时,推动墙面向门框方向移动,调整重合部分的大小,使压力无法作用在门框上。利用管网的压缩空气驱动气缸的活塞杆,使活塞杆往复直线运动,实现驱动门扇的打开和关闭。活塞杆的伸缩是通过气控系统的气动阀、调速阀、控制阀等改变空气的进气方向实现控制。

2.3重合钢墙改进及快速支架技术研究

2.3.1风门槽型结构设计

采用2个互相重叠的槽型结构,可以任意调节风门安装后离巷道的距离。2.3.2快速支架风门框底部用水泥浇筑,门框两侧采用可调节长度的钢质拉杆,底部用锚杆固定在底板上。该快速支架的关键技术包括:①重合钢墙的改进采用2组可抽插的槽型钢墙,实现自动伸缩功能,可变形量最大达到45cm。②门框底部及两侧采用混凝土浇筑,可调拉杆连接浇筑件与风门框进行固定。

2.3.4试验结果

风门改造后于2016年11月安装完成,并在应用过程中对1号和2号风门的适用情况进行了半年时间的观测。半年后风门变形率较小,漏风率始终保持在5%以下。试验结果表明,该风门安装8个月后,巷道变形量达到宽平均变形30cm,高平均变形22.5cm。试验结论是风门仍然能够正常使用。漏风率仅为5%,并且影响漏风的主要因素为密封皮的磨损,而非抗压风门变形。

3结语

巷道压力是矿山的难题,抗压风门采用力学原理设计,有效分散压力对门框的影响,当压力来到时,通过风门门框两侧两扇互相重叠的钢结构墙面,调整重合的部分,产生减压的效果,同时不影响风门的正常使用,作用明显。抗压风门结构设计合理,操作简单,钢制结构强度大,密闭性好;无需人工调整,自动卸压,锚杆固定,施工速度快;可根据实际巷道,更换相应附件,风门可拆卸重复使用;采用压力平衡机构,打开省力、灵活,安装速度快省时、省力。

[参考文献]

[1]王永珍.新型抗压式压力平衡风门的研制与应用[J].中州煤炭,2016(9):24-27.

[2]刘毅.成庄矿新型分区风门的研制及应用[J].山西煤炭,2016,36(3):21-23.

作者:梁可 单位:山西晋煤集团晋圣公司

煤杂志责任编辑:陈老师    阅读:人次
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