局部反风在矿井外因火灾救援中的应用

梁爱堂

(阳煤集团寺家庄公司,山西省晋中市,045300)

局部反风在矿井外因火灾救援中的应用

梁爱堂

(阳煤集团寺家庄公司,山西省晋中市,045300)

概述了阳煤三矿发生外因火灾事故中采用局部反风措施辅助救援的过程,提出了局部反风的具体方案和步骤。应用结果表明,风机启动后,风机出风量540 m3/min,风压588 Pa,使原780巷道风流方向反转。反风前,780大巷3500 m以内CO浓度0.5%,无瓦斯,温度达50℃,人员无法进入;反风后,CO很快消失,温度降低至28℃,为人员进入实施进一步救援提供条件。

矿井火灾 外因火灾 局部反风

TD754

B

当井下主要进风巷道发生外因火灾时,矿井反风是矿井救灾灭火的重要措施之一,而在条件具备时,采用局部通风机实施局部反风同样是矿井救灾灭火的一个重要途径。采用正确的局部反风方式和措施,以保证将灾害的影响范围控制到最小,就需要根据具体情况进行认真的分析和研究,从而果断决策。

1 矿井概况

1.1 生产

阳煤三矿是一个建矿50余年的老矿,全矿现有3处矿井,其中二号井的裕公井主采3#煤层,竖井主采15#煤层,全矿年生产能力在320万t以上。由于矿井老化,每处矿井的运输距离都在10 km以上。巷道支护形式复杂,部分可燃性材料是引起矿井外因火灾的主要因素。

1.2 瓦斯

阳煤三矿3处矿井均为高瓦斯矿井,且二号井和裕公井是煤与瓦斯突出矿井,绝对瓦斯涌出量在60 m3/min以上,相对瓦斯涌出量在90 m3/t以上。

1.3 通风

全矿通风系统复杂,其中裕公井和竖井的通风方式为联合通风,见图1,两井共安装4台主要通风机,其中2台通风机的型号为GAF-No.3.16,风机的运行工况点为风量18500 m3/min,静压3430 Pa,无反风道,可直接反风。另2台通风机的型号为K4-73-01-No.3.2,风机的运行工况点为风量15500 m3/min,静压4410 Pa,使用反风道反风。

2 事故概况

2月27日早6点,裕公井780运输大巷距井口3700 m处发生着火事故。当时,一列载重煤车向井口开出,当行至3700 m处的U型棚巷道处,架线电机车落道,并且将导电弓撞在了U型棚上,造成电路短路,在短路保护又未起作用的情况下,引起了电弧火花,紧接着引燃了巷道内的木背板和勾木,酿成了大火。

着火后,现场人员马上进行了汇报,矿总调度室接到汇报后,立即下达了紧急撤人的命令,1 h内裕公井井下的所有人员安全上井。当时没有立即进行反风,是因为780大巷起初火势还很小,烟雾和有害气体进入660大巷还很少,距火源最近的四下山人员也闻到一点轻微的烟雾,井下人员还有时间从660大巷撤出,所以决定一方面立即撤人,另一方面立即组织灭火。

图1 裕公井和竖井联合通风系统示意图

3 局部反风

3.1 条件

待人员全部上井后,火势增大,并且产生正向的火风压,使火势往井内蔓延,大量的烟雾和有害气体进入矿井内。为了有效地控制火势,阻止往井内发展,考虑必须进行反风。要想使通风网络中的780大巷风流反向必须满足两个条件:一是风机固有特性的反风风压必须克服掉火风压;二是通风网络中的通风设施必须可靠,保证网络中有足够的反风风量。

3.2 方案

(1)方案Ⅰ是采用矿井主通风机反风。从往年的反风演习资料中可知,选择这一方案完全能够满足反风的两个条件,并且能够获得成功。但是,由于裕公井和竖井的通风方式为混合式通风,两井的主通风机必须同时进行反风,竖井也要将人员全部撤到井上,裕公井和竖井两井全部停电、停产,井下的40余台局部通风机全部停运,造成巷道积聚瓦斯,且大量瓦斯会返到780大巷,留下隐患。这一方案不仅操作程序复杂,而且负面效果和影响较大。

(2)方案Ⅱ是采用局部通风机实施局部反风。在780大巷口安设风机,形成一个由马家坡进风斜井进风、780大巷回风的通风网络。此时火风压的计算采用波兰布德雷克提出的公式:

式中:T——发生火灾之前空气的热力学温度,实际为273+15=288 K;

Δt——在给定的巷道区段内由于发生火灾而引起的温度上升值,实际为50℃-15℃=35℃;

Z——以一选定水平面为基准的标高,m;

r——空气的密度(计算略),实际为1.16 kg/m3;

g——重力加速度,9.81 m/s2。

已知马家坡进风井井口的标高为892 m,780大巷口标高为780 m,Z=780-892=-112 m。求得:

局部通风机选用KD-60B60对旋风机,该风机风压可达2000 Pa以上,风量可达150～800 m3/min。很明显,反风风压远大于火风压,通风网络简单而可靠,满足反风的两个条件。

综合认为,局部反风技术可行、可靠,而且方法简单,故决定采用方案Ⅱ反风。

3.3 步骤

在780大巷进风口设置1号木板临时墙,将对旋风机卡在墙上,然后用快速密闭材料把板墙封严,同时为减少矿井负压对局部通风机的反作用,又设置了2号临时墙,见图2,全部工程施工完毕。风机启动前将井口20 m范围内人员撤离并设好警戒。反风准备工作就绪。

图2 局部反风通风系统示意图

3.4 效果

(1)风机启动后,风机运行平稳,通风系统可靠,风量稳定见图3,风机出风量540 m3/min,风压588 Pa,终于使原780巷道风流反向,局部反风成功。

图3 反风前后风量和风压变化

(2)反风前,780大巷3500 m以内CO浓度0.5%,没有瓦斯,温度高达50℃,人员无法进入。反风后,CO很快消失,温度降低。人员进入后,一是迅速撤出了巷道内的可燃物,二是设置了防火隔离带,三是设置了反风完毕有害气体引入回风的临时通风系统工程,见图4。

图4 有害气体引入回风通风系统示意图

局部反风的成功,既未影响竖井安全生产,又保证了人员安全地进入780大巷,仅用3 h就完成了以上3个防灭火工程,保证了灭火的顺利进行,使裕公井的生产很快得到恢复。

4 结语

矿井反风是处理矿井外因火灾的有效措施,条件具备时,局部反风同样可以取得很好效果,应用局部反风的优点是简捷、安全、经济和影响范围小,是矿井处理外因火灾的有效措施。

[1] 谭国运.矿井通风网络分析电算方法[M].北京:煤炭工业出版社,1990

[2] 陈昌明.矿井通风网络的风流状态与控制[M].北京:煤炭工业出版社,1982

Application of local reverse ventilation to exogenous fire rescue in coal mine

Liang Aitang
(Sijiazhuang Company,Yangquan Coal Industry(Group)Co.,Ltd.,Jinzhong,Shanxi 045300,China)

The whole process of exogenous fire rescue with the aid of local reverse ventilation in No.3 coal mine of Yangquan Coal Industry(Group)Co.,Ltd was summarized and the detailed measurements on local reverse ventilation were put forward.The results showed that the exhaust volume was 540 m3/min at the wind pressure of 588 Pa after the air blower switched on,making the air flow reversed in No.780 laneway.Before the reverse ventilation,CO concentration at the distance of greater than 3500 m in the haulage entry was 0.5%at the temperature of 50℃,without gas,which is impossible for rescuers to enter.After the reverse ventilation,CO disappeared quickly and the temperature decreased to 28℃,which is possible for rescuers to enter.

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梁爱堂(1959-),男,河北邢台人,通风工程师,现任阳煤集团寺家庄公司总工程师。

(责任编辑 梁子荣)