区域性反风技术在处理矿井局部火灾时的应用

杨万海

（山西潞安集团慈林山煤业公司夏店煤矿 ，山西 长治 046000）

1 矿井通风系统概况

燕子山煤矿通风系统为多风井多主扇联合运转系统，通风系统为抽出式，通风方式为混合式。矿井现有进风井7个，回风井3个，分别为回风井、西回风井、东回风井。矿井总进风量35374m3/min，矿井总回风量36309m3/min。三个回风井担负全矿井通风任务。其中回风井担负东区14-3#层309（南翼）盘区、5#层302盘区、8#层及主井尾等系统供风任务；东回风井担负东区山4#层302盘区及3#层302盘区开拓供风任务，西回风井担负14-3#层303盘区和西区4#层、5#层的供风任务。矿井通风系统合理、可靠，井下各盘区均为三巷布置，并设有专用回风巷，所有用风地点全部实现分区通风。通风能力核定为684.8万t/a。

2 区域性反风必要性分析

根据该矿通风系统较复杂的实际特点，假设位于东区4#层盘区主要进风路线上发生外因火灾，烟雾势必会随风流蔓延至4#层盘区各工作面。如采取全矿井反风可能会造成局部微风区的存在，并且风流不可控将烟雾扩散至矿井其他区域。采取区域反风：指定东风井主扇单独反风，改抽出式为压入式；主扇、西风井主扇继续抽出式运转的方案。方案实施后，会达到该矿东区风流反向，进风变为回风，烟雾方向单一并随反风流直接从东区进风井排出，而不影响其他主扇区域。但由于东风井由抽出式改为压入式，原有通风网络已发生较大改变，因此，东风井区域性反风期间，必然后会造成微风、无风区的存在。需采用技术手段，保证区域反风能控制火区的同时，保证通风系统稳定可靠。

3 区域性反风方案设计

利用矿井通风阻力测定掌握矿井阻力分布，通过网络结算确定矿井压、抽风流的交汇点及网络分风量，根据网络结算结果及数据的模拟分析，准确掌握矿井正、负压交汇点，及时在正、负压交汇点构筑通风设施，使区域反风期间矿井正、负压系统隔离开，并消除无风、微风区域。

3.1 矿井阻力分布

通过全矿井通风阻力测试获得矿井真实的井巷通风阻力系数和风阻值，了解现有通风系统中阻力分布情况。为拟定发生事故时的风流控制方法提供必要的参数，使风量调节有可靠的技术数据依据。掌握在全矿井抽出式的通风方式下，单主扇由抽出式改为压入式后通风网络变化情况，并根据通风网络的变化提前在风流不稳定区域提前构筑相关通风设施，达到全矿井抽、压平衡状态，使区域性反风期间矿井通风系统稳定、可靠。本次阻力测定采用倾斜压差计法，通风阻力分布结果见表1。

表1 矿通风阻力结果表

3.2 计算矿井压、抽风流的交汇点及网络分风量

根据矿井阻力分布结果，进行通风网络结算。由于东风井由抽出式改为压入式，原有抽出式矿井通风网络已发生较大改变，能量平衡点也随之移动，风流交汇地点也发生了大的变化。故需对现有网络进行重新结算，以确定风流重新汇合地点，并确定各分支节点网络分风情况，利用网络分风提前预判反风期间可能出现的微风区域，进行处理。本次通风网络结算采用思考德?恒斯雷（Scott Hensley）法计算回风井主扇、西风井主扇采用抽出式，东风井主扇采用压入式时矿井通风网络变化如图1所示。根据此次东风井主扇区域反风前网络结算结果，此次正、负压风流汇合点为东区4#层轨道石门、皮带石门位置。

图1 东风井主扇采用压入式时矿井通风网络变化

3.3 通风设施的构筑

为了保证区域性反风安全顺利进行，避免微风、无风区域的出现进而造成瓦斯超限事故，防治次生灾害的发生。故需根据网络结算结果，此次正、负压风流汇合点为东区4#层轨道石门、皮带石门位置，需及时在正、负压交汇点构筑通风设施，使区域反风期间矿井正、负压系统隔离开，并消除无风、微风区域。①构筑东区4#层轨道石门临时正反风门两道，使轨道石门处风流分离，防止全矿井正、负压相互作用；②构筑东区4#层皮带石门临时正反风门两道，使皮带石门处风流分离，防止全矿井正、负压相互作用；③改进东区进、回风井底联巷单向调节为正反向调节，防止东风井反风期间风流反向后由此处短路，造成东区处于无风状态；④将东风井主扇空载反转运行，并测定主扇风量及外部漏风量，确保在反风期间反风量符合《规程》不低于40%要求。东区4#层轨道石门、皮带石门临时正反风门构筑位置如图2所示。

图2 东区4#层轨道石门、皮带石门临时正反风门构筑位置

4 区域性反风的实施及结果

反风前待各项准备工作做好后，该矿于2017年5月5日开始实施东风井区域性反风演习。9：00东风井主扇开始停运转操作，备用主要通风机进行反转反风操作，反风操作10min内结束。井下风流稳定30分钟后，11：00 风量测定组进行反风风量测定，11：54 风量测定完毕并汇报结束。11：55根据各组汇报情况，反风、自然风各项数据全部记录，12：00各主要通风机恢复正常通风。

表2 区域反风后具体反风数据

反风期间，所有主要通风设施检查到位，风向全部逆转后，采掘工作面均未发生气体超限现象，各采空区及重点区域一切正常，无气体外泄现象。根据前述分析，反风率均大于40%，主扇操作时间均小于10分钟，各项指标均符合技术要求，反风率达到了76.25%，取得了明显效果。反风后具体反风数据见表2。通过此次区域性反风，确保了整个4#层盘区作业人员安全。按4#层盘区内1采2掘1备人员计算，至少可确保当时此区域现场200人以上作业人员生命安全，极大的提高了安全效益。

5 结 语

通过东风井主扇单独反风，主扇、西风井主扇正常通风的实践经验。对全矿井三台主扇相互作用下区域性反风时通风系统有了实际掌握，并检验了我矿应对区域进风侧火灾问题的有效治理手段。为多台主扇联合运转矿井复杂通风系统中单一主扇反风积累了宝贵的实践经验和数据参考经验。