煤矿井下全自动无压风门的分析与应用

苏乔峰

（沁和能源集团有限公司永安煤矿，山西 晋城 048000）

1 永安煤矿无压风门概况

目前无压风门是我国煤矿井下较为理想的一种风门，主要应用于煤矿井下进回风巷和主要进回风巷之间每个联络巷，是保障煤矿井下通风系统可靠稳定的重要通风设施。沁和能源集团有限公司永安煤矿井下巷道断面较大，且应用的无压风门也较大，单人开启比较困难，同时无压风门在开合时没有设置缓冲装置，开合时不具备缓冲作用，无压风门在长期的开合作业下非常容易产生变形，无压风门故障频发，使用寿命较短[1-5]。因此，需要投入人力和财力对以往的无压风门进行维修、维护和重新安装，导致出现安全隐患，影响企业的经济效益。因此，针对永安煤矿井下无压风门存在的问题，设计了一种新型的煤矿井下全自动无压风门并展开应用分析。

2 煤矿井下全自动无压风门的设计

2.1 结构分析

2.1.1 整体结构

针对永安煤矿井下无压风门存在的问题，提供了一种煤矿井下全自动无压风门，该新型全自动无压风门结构如图1 所示，主要包括门框、门板、观察窗和卡板四大部分。

图1 煤矿井下全自动无压风门的结构示意图

无压风门门框内侧设有两个门板，门板和门框铰接在一起，且两个门板开合方向相反，门框表面沿门板关闭方向对齐门板顶端和底端的位置设有缓冲框，且门板靠近顶端的位置设有观察窗，观察窗和门板之间通过卡板连接在一起；门框便于安装在巷道内部，从而方便门板的安装和固定，门板和门框铰接在一起的目的是便于门板的开合，两个门板开合方向相反是便于门板的开合和使用，避免门板影响巷道的使用，缓冲框便于在门板开合时对门板进行缓冲，从而避免门板长期不得到缓冲容易损坏，观察窗便于配合门板，进而方便透过门板观察无压风门两侧的情况，卡板便于安装和固定观察窗，从而方便观察窗的安装和使用；这种结构使得无压风门在开合时具备缓冲的部件，从而避免无压风门经常与门框磕碰，进而导致无压风门损坏的问题，且这种无压风门便于更换观察窗口，从而方便观察窗口的维修和更换，从而方便整个无压风门的使用。

2.1.2 门框结构

如下页图2 所示，门框底部设有加强杆，且门框两侧由上到下设有若干固定头；加强杆便于整个门框的稳定，便于门框的安装和使用，固定头便于插入巷道内壁中，从而方便门框的稳定固定和使用；缓冲框朝向门板的一侧均匀地设有若干缓冲弹簧，且缓冲弹簧未与缓冲框连接的一端设有缓冲板，门框和门板铰接的侧面由上到下设有若干转接头；缓冲弹簧便于配合缓冲杆，从而方便通过缓冲弹簧和缓冲杆在门板开合时对门板进行缓冲，从而避免门板容易出现变形的问题，转接头便于门板和门框转动连接在一起，进而方便门板的安装和使用。

图2 门框的结构示意图

2.1.3 门板结构

如下页图3 所示，门板对齐观察窗的位置设有安装口，门板位于门板铰接的一侧中部设有把手，且门板对齐门框转接头的位置设有转接头；安装口便于配合观窗，从而方便观察窗的安装和拆卸，便于观察窗的使用，把手便于对门板进行手工开合，便于无压风门的驱动部件损坏后对无压风门进行手动开门，转接头便于门板和门框转动连接，便于门板的安装和拆卸，便于门板的使用。

图3 门板的结构示意图

2.1.4 观察窗结构

如图4 所示，观察窗一端沿其边缘设有一圈限位边，且观察窗内部设有亚克力板；限位边便于观察管和安装口发生相互限位，从而方便观察窗的稳定安装和使用，亚克力板便于观察无压风门内外的情况，便于无压风门的使用；观察窗未设有限位圈的一端内部两侧设有卡槽，卡槽和卡板相匹配；这种结构便于观察窗配合卡板，从而方便对观察窗进行安装和固定，便于观察窗的稳定安装和使用。

图4 观察窗的结构示意图

2.2 全自动无压风门使用方法

使用时在全自动无压风门的驱动部件驱动下门板会自动打开胡或者关闭，门板在关闭时，无压风门和缓冲板贴合时会被缓冲弹簧进行缓冲，从而避免无压风门关闭时没有缓冲容易损坏，当观察窗出现损坏时可以将卡板拆卸下来，之后取下观察光更换新的观察光，使得整个无压风门使用方便，便于后期的维护和保养。

3 实践应用及效果分析

3.1 工程概况

沁和能源集团有限公司永安煤矿位于山西省晋城市沁水县嘉峰镇，设计生产能力60 万t/年，主要开采3 号煤层。3501（上）综采工作面主要开采3 号煤的上分层，地质结构简单，煤层平均厚度为3.2 m，煤层平均倾角5℃，应用防爆无轨胶轮车进行辅助运输，工作面长度125 m，采高3.2 m。工作面采用综合机械化的采煤方法，布置有10 架ZFG6500/18/32D放顶煤过度液压支架和92 架ZF5000/17/32 型放顶煤液压支架支架支护，全部冒落法管理顶板。

当前，永安煤矿矿井风量达13 000 m3/min，负压1 400 Pa，对于该煤矿井下需要行人和通车的巷道其控风设施必须采用无压风门，且采区辅运大巷和工作面进回风顺槽是通车频繁的巷道，也必须设置有无压风门。针对该煤矿井下的情况，将以往的无压风门更换为新型全自动无压风门，可有效地提供风门的安全性和工作效率，延长无压风门的使用寿命。

3.2 应用效果

截至2021 年1 月，新型全自动无压风门在永安煤矿的应用效果理想。全自动无压风门的应用，有效地避免司机停车采用人力开关风门的过程，消除了无压风门处的安全隐患，有效提高了司机作业的安全性和工作效率。新型全自动无压风门应用后，无一起因无压风门引发的通风安全事故发生，安全性较好。同时该全自动无压风门在开合时设置有缓冲部件，可以有效避免无压风门与门框磕碰在一起，保障无压风门在长期的开合下发生变形，有效提高无压风门的使用寿命，经济效益显著。

4 结语

当前，新型全自动无压风门在永安煤矿进行了全面的推广使用，实践应用效果表明：该全自动无压风门的应用符合当前智能化矿山建设的要求，同时，极大地节约了煤矿的人力、物力和财力，矿井通风设施的安全性进一步提高。新型全自动无压风门的应用，为保障永安煤矿矿井通风系统的稳定可靠，实现永安煤矿高产高效安全开采奠定了基础。