应用风流控制技术处理矿井火灾

安全管理编号：LX-FS-A34094 应用风流控制技术处理矿井火灾In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior oractivity reaches the specified standard编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑应用风流控制技术处理矿井火灾使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。

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1概况宋家沟煤矿是一乡镇煤矿，开采侏罗煤层，低瓦斯矿井，煤层易自然发火，煤尘具有爆炸危险性。

矿井采用一立一斜开拓方式，混合提升立井装备2JTK-1.6型矿用提升机，采用0.5t罐笼双罐提升方式，承担煤炭、矸石、材料、设备的提升任务，兼作进风，斜井回风、行人。

矿井下通风方式为单翼并列式，主要通风机为4-72-11№12型离心式通风机，配用电机功率15kW，矿井通风方式为抽出式。

南一采区已回采完，北一采区正在准备。

20xx年2月14日（正月初二），早班下井抽水值班人员发现井下空气质量有问题，随报告值班矿长，矿长带人当即下井检查，发现井下总回风巷雾南一采空区局闭进行处理。

2月17日总回风巷2处密闭墙冒烟，2月19日2:20密闭墙口出现明火。

3：38因井下烟雾较大，空气呛人，密闭工作难以继续进行，井下灭火人员全部安全撤到地面。

3：50烟雾从回风斜井大量涌出，地面烟雾弥漫，加之当时刮东风，浓烟又从混合提升立井涌入井下。

为确保救灾人员人身安全，减少损失，保住矿井，矿井临时救灾小组决定：封堵井口，切断井下供氧，控制井下火势。

矿井发生火灾时，巷道系统如图1所示。

1999年该矿井曾遭水灾被淹，布置在煤层中的总回风巷全部冒顶垮帮（木棚支护）经过1a多时间的排水、消渣、维修支护，矿井基本恢复生产。

矿井发生火灾井口封堵后，启封井口，恢复矿井排水就成为当务之急。

采用地面打钻注浆灭火，实施复杂，井下泥浆不易控制，灭火时间长，不利于矿井及时排水，且事不逢时，条件不具备。

按照《煤矿安全规程》248条规定启封火区，由于火区小，封闭范围大，井口封闭时间长，矿井只有再次被水淹而致报废。

因此，矿井抢险救灾领导小组，根据井下涌出量及井底主水仓容量，在密闭区内各种气体浓度稳定不变的情况下，拟定12d后即时启封井口，抽排井下涌水，缩小火区范围，进行综合灭火。

1-混合提升立井；2-回风斜井；3-运输大巷；4-水泵房；5-北一采空下山；6-南一采区上山；7-总回风巷；8-井底联络巷图1矿井火灾时巷道系统示意图2利用主要通风机装置及井口防爆控制风流启封井口密闭2.1井下火区状况井口封闭后，2月19日~3月1日，回风斜井口密闭内的CH₄、CO₂、CO浓度测定值分别为0.34%~2.46%，1.66%~3.00%，0.4%~0.03%，2月26日~3月1日，CO连续测定值在0.04%左右。

表明火区火势已基本有效控制，火区尚未完全熄灭，处在隐燃状态，火区气体状态稳定。

3月2日，救护队从回风斜井入井侦察火情，斜井中部的CH₄浓度为8.00%，井底已超过了10.00%，CO井底为0.34%，巷道无烟雾，但气体刺激眼睛。

因巷道冒落堵塞，救护队员未能进入火区。

2.2 通风系统调整火灾发生前矿井通风系统为：混合提升立井进风，回风斜井回风，运输大巷进风，总回风巷回风，井底联络设2组正反风门，风门关闭。

井口启封前，由救防队在运输大巷、总回负巷距井底联络巷20m处各打2道临时板闭，加挂风帘，隔断火区风流；打开井底联络巷风门，使火区风流发生短路。

提升立井罐笼因未安设防坠装置，为了预防启封井口期间井下火区出现复燃，有害气体大量涌出，使救灾售货员能迅速安全撤离井下，矿井通风方法由抽出式改为压入式，由回风斜井进风，混合提升立井回风。

2.3 风流控制（1）启封风量。

从井下火区现状分析，尽管火区CO在逐渐减少，稳定在一定的范围内，但火区未熄灭，火源处的火区范围及温度不清，井下巷道瓦斯浓度超过爆炸不限，且浓度达到10%以上，启封井口，缩小火区范围，恢复井下全风压通风系统，存在着一定的不安全性。

在井下巷道系统一定的情况下，井下风网系统的风阻基本不变，风压随其通过的风量按h=RQ²(式中：h为井巷风压，Pa;R为风阻，N·s²/m的8次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持);Q为井巷通过的风量，m³/s)的规律变化，风量增大时，风压则迅速增大。

井下风压增大，必然导致井下通风设施漏风量的增大。

图2为井口启封期间矿井通风系统简图及网络图。

A、B为临时板闭，密闭性差，易漏风，井底联络巷断面小（3.34 m²）阻力大。

启封期间井下供风量过大，可导致火区井、回风两端的密闭漏风增大，引起火区复燃，或发生瓦斯爆炸。

风量过小，不易排除井下火灾产生的有害气体，排放时间长。

因此，启封期间风量的确定则十分重要。

矿井井口启封后，首先排除井下巷道中的CH₄、CO₂、CO等有害气体，然后在临时密闭A、B外打永久性密闭C、D，抽排井下水，恢复矿井原通风系统。

所以，矿井井口启封期间，井下供风量应在满足井下救灾人员所需风量、井巷风速下低于0.25m/s的情况下，尽量减小。

经计算，启封期间井下巷道的风量控制在100~150³/min较为适宜。

图2 井口启封期间矿井通风系统简图及网络图（2）风流控制。

从图2可以看出，当回风斜井井口防爆门打开时，从风硐口1至混合提升立井井口4（1-2-3-4风路）与从风硐口1至回风斜井井口5（1~5风路）为敞开式并联通风系统。

在不考虑自然风压的作用，系统服从闭式并联风压定律，风量自然分配。

因此，通过控制回风斜井井口防爆门开启大小，可使风流发生不同程度的短路，调节井口启封时期井下风量。

根据井下巷道特征参数，理论计算1-2-3-4风路井巷风阻为0.2174N·s²/m的8次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持),1-5风路（防爆门完全打开）井巷风阻为0.0077 N·s²/m的8次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持)，两并联巷道系统风量自然分配比约为1：5.32。

当启封井口密闭，井下1-2-3-4风路通过的风量为150 m³/min时，利用井口防爆门短路（1-5风路）的最大风量为798 m³/min。

也就是说，在启封井口期间，矿井主要通风机供给井下巷道系统风量和通过防爆门短路风量总和不能大于948 m³/min。

考虑4-72-11№12型离心式通风机特性，通风机装置和安全出口的漏风状况，启封井口密闭，风机应在风硐闸门完全关闭、井口防爆门打开的情况下启动，待风机运行平稳后，逐渐开启闸门，由小变大。

闸门开启大小通过回风斜井实测风量确定。

利用防爆门开启大小来调节控制井下风量。

2.4 启封过程3月3日8:00救护队下井在运输大巷、总回风巷打临时密闭墙，打开联络巷风门；10:00开始启封井口。

启封顺序为先关闭风硐闸门打开扩散器密闭，然后调整反风风门（使风流由抽出式变为压入式），再打开提升立井密闭、回风斜井井口防爆门，最后开启通风机并进行风流风量调节。

当风硐闸门开启高度为20cm，防爆门开启度为40%，井下风量为120 m³/min，混合提升立井井口排放瓦斯浓度达8.4%，CO浓度达0.24%。

晚20:40混合提升立井瓦斯浓浓度降至0.46%，CO浓度降至0.002%。

23:00井下实施火区永久性密闭和抽排水。

为争取时间，先在总回风巷临时密闭外3m处用黄土袋和砖打双层密闭，中间装0.35m厚黄土，后在运输大巷打同样的密闭墙，由5.5kW局部通风机进行局部送风。

3月4日7:58井下密闭工作完成。

12:00矿井恢复原抽出式通风方式，井口启封工作结束。

3 利用调压技术加速火区熄灭3月9日晚班，在回风斜井出现了CO，其浓度为0.002%，总回风巷密闭墙内的CH ₄浓度为6.7%，CO浓度为0.05%，说明火区复燃。

分析其原因为：①因抢险时间紧，永久性密闭未掏槽，密闭外巷道又因碹施工质量差，充填不严，后又被水长期淹没、冲刷，使空隙增大，而导致漏风；②进、回风侧两密闭间风压差大。

处理方法如下：（1）在运输大巷、总回风巷两永久密闭墙外5m处重新掏槽构筑密闭，使其与原永久密闭墙构成2个均压气室，用Ф100mm的无缝风钢管作连通管，进行调压，减少漏风。

（2）打开水泵房管子道密闭，让部分风流短路，以减小密闭墙间的风压差。

实施上述方案后，经测定，两处密闭调压气室间漏风压差为30Pa，火区复燃状况得到了控制，3月16日矿井恢复了正常生产。

4 利用锁风法启封火区理论与实践证明，火区熄灭状态与火区范围大小，火势强弱，煤层自然地质条件，封闭区漏风供氧，矿井通风条件等因素有关。

判断火区熄灭条件的指标是在实践可行的前提下，提供火区启封作业的相对安全保障。

根据黄陇侏罗纪煤层开采矿井火区启封经验，火区在严密封闭3~6个月以上，CO浓度降低至0.001%以下，可考虑启封。

3月16日至3月27日，总回风巷密闭墙内CO 浓度范围为0.14%~0.002%，平均0.05%；CO₂CO浓度范围10.72~4.6%，平均5.00%；CH₄浓度范围9.74%~4.6%，平均4.1%,气体温度平均26℃。

3月28日至7月1日，CO浓度为0，CO ₂、₄浓度分别保持在4.2%、4.7%以下，气体温度22℃以下。

运输大巷密闭墙内（进风侧）CO、CO ₂、CH₄浓度测不出值，判断矿井火区已熄灭。

7月2日，利用锁风法顺序启封了井下火区。

逐段锁风距离为200m，采用11kW局部通风机，锁风设施为2道临时板闭加风帘。

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