應用風流控制技術處理礦井火災

1、安全技術應用風流控制技術處理礦井火災 1概況 宋家溝煤礦是一鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，開采侏羅煤層，低瓦斯礦井，煤層易自然發(fā)火，煤塵具有爆炸危急性。礦井采納一立一斜開拓方式，混合提升立井裝備2JTK-1.6型礦用提升機，采納0.5t罐籠雙罐提升方式，擔當煤炭、矸石、材料、設備的提升任務，兼作進風，斜井回風、行人。礦井下通風方式為單翼并列式，主要通風機為4-72-1112型離心式通風機，配用電機功率15kW，礦井通風方式為抽出式。南一采區(qū)已回采完，北一采區(qū)正在預備。 2021年2月14日(正月初二)，早班下井抽水值班人員發(fā)覺井下空氣質量有問題，隨報告值班礦長，礦長帶人當即下井檢查，發(fā)覺井下總回風巷霧南一采空區(qū)局

2、閉進行處理。2月17日總回風巷2處密閉墻冒煙，2月19日2:20密閉墻口消失明火。3：38因井下煙霧較大，空氣嗆人，密閉工作難以連續(xù)進行，井下滅火人員全部平安撤到地面。3：50煙霧從回風斜井大量涌出，地面煙霧充滿，加之當時刮東風，濃煙又從混合提升立井涌入井下。為確保救災人員人身平安，削減損失，保住礦井，礦井臨時救災小組打算：封堵井口，切斷井下供氧，掌握井下火勢。礦井發(fā)生火災時，巷道系統(tǒng)如圖1所示。 1999年該礦井曾遭水災被淹，布置在煤層中的總回風巷全部冒頂垮幫(木棚支護)經過1a多時間的排水、消渣、修理支護，礦井基本恢復生產。礦井發(fā)生火災井口封堵后，啟封井口，恢復礦井排水就成為當務之急。采納

3、地面打鉆注漿滅火，實施簡單，井下泥漿不易掌握，滅火時間長，不利于礦井準時排水，且事不逢時，條件不具備。根據(jù)煤礦平安規(guī)程248條規(guī)定啟封火區(qū)，由于火區(qū)小，封閉范圍大，井口封閉時間長，礦井只有再次被水淹而致報廢。因此，礦井搶險救災領導小組，依據(jù)井下涌出量及井底主水倉容量，在密閉區(qū)內各種氣體濃度穩(wěn)定不變的狀況下，擬定12d后即時啟封井口，抽排井下涌水，縮小火區(qū)范圍，進行綜合滅火。 1-混合提升立井;2-回風斜井;3-運輸大巷;4-水泵房;5-北一采空下山;6-南一采區(qū)上山;7-總回風巷;8-井底聯(lián)絡巷 圖1礦井火災時巷道系統(tǒng)示意圖 2利用主要通風機裝置及井口防爆掌握風流啟封井口密閉 2.1井下火區(qū)狀

4、況 井口封閉后，2月19日3月1日，回風斜井口密閉內的CH4、CO2、CO濃度測定值分別為0.34%2.46%，1.66%3.00%，0.4%0.03%，2月26日3月1日，CO連續(xù)測定值在0.04%左右。表明火區(qū)火勢已基本有效掌握，火區(qū)尚未完全熄滅，處在隱燃狀態(tài)，火區(qū)氣體狀態(tài)穩(wěn)定。 3月2日，搶救隊從回風斜井入井偵察火情，斜井中部的CH4濃度為8.00%，井底已超過了10.00%，CO井底為0.34%，巷道無煙霧，但氣體刺激眼睛。因巷道冒落堵塞，搶救隊員未能進入火區(qū)。 2.2 通風系統(tǒng)調整 火災發(fā)生前礦井通風系統(tǒng)為：混合提升立井進風，回風斜井回風，運輸大巷進風，總回風巷回風，井底聯(lián)絡設2組正

5、反風門，風門關閉。井口啟封前，由救防隊在運輸大巷、總回負巷距井底聯(lián)絡巷20m處各打2道臨時板閉，加掛風簾，隔斷火區(qū)風流;打開井底聯(lián)絡巷風門，使火區(qū)風流發(fā)生短路。 提升立井罐籠因未安設防墜裝置，為了預防啟封井口期間井下火區(qū)消失復燃，有害氣體大量涌出，使救災售貨員能快速平安撤離井下，礦井通風方法由抽出式改為壓入式，由回風斜井進風，混合提升立井回風。 2.3 風流掌握 (1)啟封風量。從井下火區(qū)現(xiàn)狀分析，盡管火區(qū)CO在漸漸削減，穩(wěn)定在肯定的范圍內，但火區(qū)未熄滅，火源處的火區(qū)范圍及溫度不清，井下巷道瓦斯?jié)舛瘸^爆炸不限，且濃度達到10%以上，啟封井口，縮小火區(qū)范圍，恢復井下全風壓通風系統(tǒng)，存在著肯定的

6、擔心全性。在井下巷道系統(tǒng)肯定的狀況下，井下風網(wǎng)系統(tǒng)的風阻基本不變，風壓隨其通過的風量按h=RQ2(式中：h為井巷風壓，Pa;R為風阻，Ns2/m8;Q為井巷通過的風量，m3/s)的規(guī)律變化，風量增大時，風壓則快速增大。井下風壓增大，必定導致井下通風設施漏風量的增大。圖2為井口啟封期間礦井通風系統(tǒng)簡圖及網(wǎng)絡圖。A、B為臨時板閉，密閉性差，易漏風，井底聯(lián)絡巷斷面小(3.34 m2)阻力大。啟封期間井下供風量過大，可導致火區(qū)井、回風兩端的密閉漏風增大，引起火區(qū)復燃，或發(fā)生瓦斯爆炸。風量過小，不易排解井下火災產生的有害氣體，排放時間長。因此，啟封期間風量的確定則非常重要。礦井井口啟封后，首先排解井下巷

7、道中的CH4、CO2、CO等有害氣體，然后在臨時密閉A、B外打永久性密閉C、D，抽排井下水，恢復礦井原通風系統(tǒng)。所以，礦井井口啟封期間，井下供風量應在滿意井下救災人員所需風量、井巷風速下低于0.25m/s的狀況下，盡量減小。經計算，啟封期間井下巷道的風量掌握在1001503/min較為相宜。 圖2 井口啟封期間礦井通風系統(tǒng)簡圖及網(wǎng)絡圖 (2)風流掌握。從圖2可以看出，當回風斜井井口防爆門打開時，從風硐口1至混合提升立井井口4(1-2-3-4風路)與從風硐口1至回風斜井井口5(15風路)為放開式并聯(lián)通風系統(tǒng)。在不考慮自然風壓的作用，系統(tǒng)聽從閉式并聯(lián)風壓定律，風量自然安排。因此，通過掌握回風斜井井

8、口防爆門開啟大小，可使風流發(fā)生不同程度的短路，調整井口啟封時期井下風量。依據(jù)井下巷道特征參數(shù)，理論計算1-2-3-4風路井巷風阻為0.2174Ns2/m8,1-5風路(防爆門完全打開)井巷風阻為0.0077 Ns2/m8，兩并聯(lián)巷道系統(tǒng)風量自然安排比約為1：5.32。當啟封井口密閉，井下1-2-3-4風路通過的風量為150 m3/min時，利用井口防爆門短路(1-5風路)的最大風量為798 m3/min。也就是說，在啟封井口期間，礦井主要通風機供應井下巷道系統(tǒng)風量和通過防爆門短路風量總和不能大于948 m3/min。考慮4-72-1112型離心式通風機特性，通風機裝置和平安出口的漏風狀況，啟封

9、井口密閉，風機應在風硐閘門完全關閉、井口防爆門打開的狀況下啟動，待風機運行平穩(wěn)后，漸漸開啟閘門，由小變大。閘門開啟大小通過回風斜井實測風量確定。利用防爆門開啟大小來調整掌握井下風量。 2.4 啟封過程 3月3日8:00搶救隊下井在運輸大巷、總回風巷打臨時密閉墻，打開聯(lián)絡巷風門;10:00開頭啟封井口。啟封挨次為先關閉風硐閘門打開集中器密閉，然后調整反風風門(使風流由抽出式變?yōu)閴喝胧?，再打開提升立井密閉、回風斜井井口防爆門，最終開啟通風機并進行風流風量調整。當風硐閘門開啟高度為20cm，防爆門開啟度為40%，井下風量為120 m3/min，混合提升立井井口排放瓦斯?jié)舛冗_8.4%，CO濃度達0.

10、24%。晚20:40混合提升立井瓦斯?jié)鉂舛冉抵?.46%，CO濃度降至0.002%。23:00井下實施火區(qū)永久性密閉和抽排水。為爭取時間，先在總回風巷臨時密閉外3m處用黃土袋和磚打雙層密閉，中間裝0.35m厚黃土，后在運輸大巷打同樣的密閉墻，由5.5kW局部通風機進行局部送風。3月4日7:58井下密閉工作完成。12:00礦井恢復原抽出式通風方式，井口啟封工作結束。 3利用調壓技術加速火區(qū)熄滅 3月9日晚班，在回風斜井消失了CO，其濃度為0.002%，總回風巷密閉墻內的CH 4濃度為6.7%，CO濃度為0.05%，說明火區(qū)復燃。分析其緣由為：因搶險時間緊，永久性密閉未掏槽，密閉外巷道又因碹施工質

11、量差，充填不嚴，后又被水長期沉沒、沖刷，使空隙增大，而導致漏風;進、回風側兩密閉間風壓差大。處理方法如下： (1)在運輸大巷、總回風巷兩永久密閉墻外5m處重新掏槽構筑密閉，使其與原永久密閉墻構成2個均壓氣室，用100mm的無縫風鋼管作連通管，進行調壓，削減漏風。 (2)打開水泵房管子道密閉，讓部分風流短路，以減小密閉墻間的風壓差。 實施上述方案后，經測定，兩處密閉調壓氣室間漏風壓差為30Pa，火區(qū)復燃狀況得到了掌握，3月16日礦井恢復了正常生產。 4利用鎖風法啟封火區(qū) 理論與實踐證明，火區(qū)熄滅狀態(tài)與火區(qū)范圍大小，火勢強弱，煤層自然地質條件，封閉區(qū)漏風供氧，礦井通風條件等因素有關。推斷火區(qū)熄滅條件的指標是在實踐可行的前提下，供應火區(qū)啟封作業(yè)的相對平安保障。依據(jù)黃隴侏羅紀煤層開采礦井火區(qū)啟封閱歷，火區(qū)在嚴密封閉36個月以上，CO濃度降低至0.001%以下，可考慮啟封。 3月16日至3月27日，總回風巷密閉墻內CO濃度范圍為0.14%0.002%，平均0.05%;CO2 CO濃度范圍10.724.6%，平均5.00%;CH4 濃度范圍9.74%4.6%，平均4.1%,氣體溫度平均26