梁愛堂

(陽煤集團(tuán)寺家莊公司,山西省晉中市,045300)

局部反風(fēng)在礦井外因火災(zāi)救援中的應(yīng)用

梁愛堂

(陽煤集團(tuán)寺家莊公司,山西省晉中市,045300)

概述了陽煤三礦發(fā)生外因火災(zāi)事故中采用局部反風(fēng)措施輔助救援的過程,提出了局部反風(fēng)的具體方案和步驟。應(yīng)用結(jié)果表明,風(fēng)機(jī)啟動后,風(fēng)機(jī)出風(fēng)量540 m3/min,風(fēng)壓588 Pa,使原780巷道風(fēng)流方向反轉(zhuǎn)。反風(fēng)前,780大巷3500 m以內(nèi)CO濃度0.5%,無瓦斯,溫度達(dá)50℃,人員無法進(jìn)入;反風(fēng)后,CO很快消失,溫度降低至28℃,為人員進(jìn)入實施進(jìn)一步救援提供條件。

礦井火災(zāi) 外因火災(zāi) 局部反風(fēng)

TD754

B

當(dāng)井下主要進(jìn)風(fēng)巷道發(fā)生外因火災(zāi)時,礦井反風(fēng)是礦井救災(zāi)滅火的重要措施之一,而在條件具備時,采用局部通風(fēng)機(jī)實施局部反風(fēng)同樣是礦井救災(zāi)滅火的一個重要途徑。采用正確的局部反風(fēng)方式和措施,以保證將災(zāi)害的影響范圍控制到最小,就需要根據(jù)具體情況進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究,從而果斷決策。

1 礦井概況

1.1 生產(chǎn)

陽煤三礦是一個建礦50余年的老礦,全礦現(xiàn)有3處礦井,其中二號井的裕公井主采3#煤層,豎井主采15#煤層,全礦年生產(chǎn)能力在320萬t以上。由于礦井老化,每處礦井的運輸距離都在10 km以上。巷道支護(hù)形式復(fù)雜,部分可燃性材料是引起礦井外因火災(zāi)的主要因素。

1.2 瓦斯

陽煤三礦3處礦井均為高瓦斯礦井,且二號井和裕公井是煤與瓦斯突出礦井,絕對瓦斯涌出量在60 m3/min以上,相對瓦斯涌出量在90 m3/t以上。

1.3 通風(fēng)

全礦通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜,其中裕公井和豎井的通風(fēng)方式為聯(lián)合通風(fēng),見圖1,兩井共安裝4臺主要通風(fēng)機(jī),其中2臺通風(fēng)機(jī)的型號為GAF-No.3.16,風(fēng)機(jī)的運行工況點為風(fēng)量18500 m3/min,靜壓3430 Pa,無反風(fēng)道,可直接反風(fēng)。另2臺通風(fēng)機(jī)的型號為K4-73-01-No.3.2,風(fēng)機(jī)的運行工況點為風(fēng)量15500 m3/min,靜壓4410 Pa,使用反風(fēng)道反風(fēng)。

2 事故概況

2月27日早6點,裕公井780運輸大巷距井口3700 m處發(fā)生著火事故。當(dāng)時,一列載重煤車向井口開出,當(dāng)行至3700 m處的U型棚巷道處,架線電機(jī)車落道,并且將導(dǎo)電弓撞在了U型棚上,造成電路短路,在短路保護(hù)又未起作用的情況下,引起了電弧火花,緊接著引燃了巷道內(nèi)的木背板和勾木,釀成了大火。

著火后,現(xiàn)場人員馬上進(jìn)行了匯報,礦總調(diào)度室接到匯報后,立即下達(dá)了緊急撤人的命令,1 h內(nèi)裕公井井下的所有人員安全上井。當(dāng)時沒有立即進(jìn)行反風(fēng),是因為780大巷起初火勢還很小,煙霧和有害氣體進(jìn)入660大巷還很少,距火源最近的四下山人員也聞到一點輕微的煙霧,井下人員還有時間從660大巷撤出,所以決定一方面立即撤人,另一方面立即組織滅火。

圖1 裕公井和豎井聯(lián)合通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3 局部反風(fēng)

3.1 條件

待人員全部上井后,火勢增大,并且產(chǎn)生正向的火風(fēng)壓,使火勢往井內(nèi)蔓延,大量的煙霧和有害氣體進(jìn)入礦井內(nèi)。為了有效地控制火勢,阻止往井內(nèi)發(fā)展,考慮必須進(jìn)行反風(fēng)。要想使通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的780大巷風(fēng)流反向必須滿足兩個條件:一是風(fēng)機(jī)固有特性的反風(fēng)風(fēng)壓必須克服掉火風(fēng)壓;二是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的通風(fēng)設(shè)施必須可靠,保證網(wǎng)絡(luò)中有足夠的反風(fēng)風(fēng)量。

3.2 方案

(1)方案Ⅰ是采用礦井主通風(fēng)機(jī)反風(fēng)。從往年的反風(fēng)演習(xí)資料中可知,選擇這一方案完全能夠滿足反風(fēng)的兩個條件,并且能夠獲得成功。但是,由于裕公井和豎井的通風(fēng)方式為混合式通風(fēng),兩井的主通風(fēng)機(jī)必須同時進(jìn)行反風(fēng),豎井也要將人員全部撤到井上,裕公井和豎井兩井全部停電、停產(chǎn),井下的40余臺局部通風(fēng)機(jī)全部停運,造成巷道積聚瓦斯,且大量瓦斯會返到780大巷,留下隱患。這一方案不僅操作程序復(fù)雜,而且負(fù)面效果和影響較大。

(2)方案Ⅱ是采用局部通風(fēng)機(jī)實施局部反風(fēng)。在780大巷口安設(shè)風(fēng)機(jī),形成一個由馬家坡進(jìn)風(fēng)斜井進(jìn)風(fēng)、780大巷回風(fēng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。此時火風(fēng)壓的計算采用波蘭布德雷克提出的公式:

式中:T——發(fā)生火災(zāi)之前空氣的熱力學(xué)溫度,實際為273+15=288 K;

Δt——在給定的巷道區(qū)段內(nèi)由于發(fā)生火災(zāi)而引起的溫度上升值,實際為50℃-15℃=35℃;

Z——以一選定水平面為基準(zhǔn)的標(biāo)高,m;

r——空氣的密度(計算略),實際為1.16 kg/m3;

g——重力加速度,9.81 m/s2。

已知馬家坡進(jìn)風(fēng)井井口的標(biāo)高為892 m,780大巷口標(biāo)高為780 m,Z=780-892=-112 m。求得:

局部通風(fēng)機(jī)選用KD-60B60對旋風(fēng)機(jī),該風(fēng)機(jī)風(fēng)壓可達(dá)2000 Pa以上,風(fēng)量可達(dá)150～800 m3/min。很明顯,反風(fēng)風(fēng)壓遠(yuǎn)大于火風(fēng)壓,通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡單而可靠,滿足反風(fēng)的兩個條件。

綜合認(rèn)為,局部反風(fēng)技術(shù)可行、可靠,而且方法簡單,故決定采用方案Ⅱ反風(fēng)。

3.3 步驟

在780大巷進(jìn)風(fēng)口設(shè)置1號木板臨時墻,將對旋風(fēng)機(jī)卡在墻上,然后用快速密閉材料把板墻封嚴(yán),同時為減少礦井負(fù)壓對局部通風(fēng)機(jī)的反作用,又設(shè)置了2號臨時墻,見圖2,全部工程施工完畢。風(fēng)機(jī)啟動前將井口20 m范圍內(nèi)人員撤離并設(shè)好警戒。反風(fēng)準(zhǔn)備工作就緒。

圖2 局部反風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3.4 效果

(1)風(fēng)機(jī)啟動后,風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn),通風(fēng)系統(tǒng)可靠,風(fēng)量穩(wěn)定見圖3,風(fēng)機(jī)出風(fēng)量540 m3/min,風(fēng)壓588 Pa,終于使原780巷道風(fēng)流反向,局部反風(fēng)成功。

圖3 反風(fēng)前后風(fēng)量和風(fēng)壓變化

(2)反風(fēng)前,780大巷3500 m以內(nèi)CO濃度0.5%,沒有瓦斯,溫度高達(dá)50℃,人員無法進(jìn)入。反風(fēng)后,CO很快消失,溫度降低。人員進(jìn)入后,一是迅速撤出了巷道內(nèi)的可燃物,二是設(shè)置了防火隔離帶,三是設(shè)置了反風(fēng)完畢有害氣體引入回風(fēng)的臨時通風(fēng)系統(tǒng)工程,見圖4。

圖4 有害氣體引入回風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

局部反風(fēng)的成功,既未影響豎井安全生產(chǎn),又保證了人員安全地進(jìn)入780大巷,僅用3 h就完成了以上3個防滅火工程,保證了滅火的順利進(jìn)行,使裕公井的生產(chǎn)很快得到恢復(fù)。

4 結(jié)語

礦井反風(fēng)是處理礦井外因火災(zāi)的有效措施,條件具備時,局部反風(fēng)同樣可以取得很好效果,應(yīng)用局部反風(fēng)的優(yōu)點是簡捷、安全、經(jīng)濟(jì)和影響范圍小,是礦井處理外因火災(zāi)的有效措施。

[1] 譚國運.礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析電算方法[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1990

[2] 陳昌明.礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)流狀態(tài)與控制[M].北京:煤炭工業(yè)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.

fire disaster in coal mine,exogenous fire,local reverse ventilation

梁愛堂(1959-),男,河北邢臺人,通風(fēng)工程師,現(xiàn)任陽煤集團(tuán)寺家莊公司總工程師。

(責(zé)任編輯 梁子榮)