梁愛堂

(陽煤集團寺家莊公司,山西省晉中市,045300)

局部反風在礦井外因火災救援中的應用

梁愛堂

(陽煤集團寺家莊公司,山西省晉中市,045300)

概述了陽煤三礦發(fā)生外因火災事故中采用局部反風措施輔助救援的過程,提出了局部反風的具體方案和步驟。應用結(jié)果表明,風機啟動后,風機出風量540 m3/min,風壓588 Pa,使原780巷道風流方向反轉(zhuǎn)。反風前,780大巷3500 m以內(nèi)CO濃度0.5%,無瓦斯,溫度達50℃,人員無法進入;反風后,CO很快消失,溫度降低至28℃,為人員進入實施進一步救援提供條件。

礦井火災 外因火災 局部反風

TD754

B

當井下主要進風巷道發(fā)生外因火災時,礦井反風是礦井救災滅火的重要措施之一,而在條件具備時,采用局部通風機實施局部反風同樣是礦井救災滅火的一個重要途徑。采用正確的局部反風方式和措施,以保證將災害的影響范圍控制到最小,就需要根據(jù)具體情況進行認真的分析和研究,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。巷道支護形式復雜,部分可燃性材料是引起礦井外因火災的主要因素。

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

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

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。當時,一列載重煤車向井口開出,當行至3700 m處的U型棚巷道處,架線電機車落道,并且將導電弓撞在了U型棚上,造成電路短路,在短路保護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)場人員馬上進行了匯報,礦總調(diào)度室接到匯報后,立即下達了緊急撤人的命令,1 h內(nèi)裕公井井下的所有人員安全上井。當時沒有立即進行反風,是因為780大巷起初火勢還很小,煙霧和有害氣體進入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)合通風系統(tǒng)示意圖

3 局部反風

3.1 條件

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

3.2 方案

(1)方案Ⅰ是采用礦井主通風機反風。從往年的反風演習資料中可知,選擇這一方案完全能夠滿足反風的兩個條件,并且能夠獲得成功。但是,由于裕公井和豎井的通風方式為混合式通風,兩井的主通風機必須同時進行反風,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余臺局部通風機全部停運,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雜,而且負面效果和影響較大。

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

式中:T——發(fā)生火災之前空氣的熱力學溫度,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的標高,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。

已知馬家坡進風井井口的標高為892 m,780大巷口標高為780 m,Z=780-892=-112 m。求得:

局部通風機選用KD-60B60對旋風機,該風機風壓可達2000 Pa以上,風量可達150～800 m3/min。很明顯,反風風壓遠大于火風壓,通風網(wǎng)絡(luò)簡單而可靠,滿足反風的兩個條件。

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

3.3 步驟

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

圖2 局部反風通風系統(tǒng)示意圖

3.4 效果

(1)風機啟動后,風機運行平穩(wěn),通風系統(tǒng)可靠,風量穩(wěn)定見圖3,風機出風量540 m3/min,風壓588 Pa,終于使原780巷道風流反向,局部反風成功。

圖3 反風前后風量和風壓變化

(2)反風前,780大巷3500 m以內(nèi)CO濃度0.5%,沒有瓦斯,溫度高達50℃,人員無法進入。反風后,CO很快消失,溫度降低。人員進入后,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)置了反風完畢有害氣體引入回風的臨時通風系統(tǒng)工程,見圖4。

圖4 有害氣體引入回風通風系統(tǒng)示意圖

局部反風的成功,既未影響豎井安全生產(chǎn),又保證了人員安全地進入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行,使裕公井的生產(chǎn)很快得到恢復。

4 結(jié)語

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

[1] 譚國運.礦井通風網(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.礦井通風網(wǎng)絡(luò)的風流狀態(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.

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

(責任編輯 梁子榮)