調(diào)節(jié)風(fēng)壓礦井防滅火中的應(yīng)用

1、調(diào)節(jié)風(fēng)壓技術(shù)在礦井防滅火中的應(yīng)用調(diào)節(jié)風(fēng)壓（通常稱為均壓通風(fēng)），作為礦井防滅火方法，具有操作簡單，容易掌握的特點(diǎn)，所需設(shè)備和材料也不難解決。調(diào)節(jié)風(fēng)壓是基于提高通風(fēng)技術(shù)管理，防止漏風(fēng)而做好防滅火工作，已經(jīng)成為礦井防滅火的綜合措施之一。1 調(diào)節(jié)風(fēng)壓的基本原理對空氣施加一定的壓力，使其流動，這個壓力叫風(fēng)壓。在礦井中，風(fēng)壓差（h）與風(fēng)量（Q）、風(fēng)阻（R）有如下關(guān)系式：h=RQn 或 Qn=hR式中n為與雷諾數(shù)有關(guān)的流態(tài)指數(shù)，層流時為1，紊流時為2。為使流通的風(fēng)量為零，則可采取提高阻力（R）和降低風(fēng)壓差（h）的方法，而降低風(fēng)壓差即為均壓，故調(diào)節(jié)風(fēng)壓可成為礦井防滅火措施。1.1 并聯(lián)風(fēng)路在風(fēng)路上增設(shè)并聯(lián)風(fēng)路

2、或減少已存在的并聯(lián)風(fēng)路上的阻力，可以降低風(fēng)路兩端的風(fēng)壓差（如圖 1 ）。單流巷道AB(a)CD中加進(jìn)(b)巷道，便使風(fēng)流分流，此時(a)巷道中風(fēng)量減少，BC兩端風(fēng)壓差減少，即原風(fēng)路(a)風(fēng)壓提高，減少漏風(fēng)量，有利于防滅火。拆除并聯(lián)風(fēng)路上的風(fēng)門（或擴(kuò)大風(fēng)窗斷面積），增大巷道有效通風(fēng)斷面，使并聯(lián)風(fēng)路上風(fēng)阻減小，則原風(fēng)巷同樣也能提高風(fēng)壓，減少漏風(fēng)。如圖 1 中原巷的m負(fù)壓線變成n負(fù)壓線時，hnhm。1.2 安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗（門）在風(fēng)路上增設(shè)風(fēng)窗（門），阻力突然增大，風(fēng)流受阻，便會使風(fēng)窗出風(fēng)側(cè)風(fēng)壓下降（負(fù)壓差加大），而風(fēng)窗進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)壓上升（負(fù)壓差減少）（如圖 2 ）。調(diào)節(jié)風(fēng)窗C斷面由C1減少到C2，則負(fù)壓線

3、由AC1C2B變?yōu)锳C2C2B，前段風(fēng)壓提高（負(fù)壓差減少），后端風(fēng)壓降低（負(fù)壓差加大）。風(fēng)窗斷面的改變也將影響到旁側(cè)風(fēng)流對本巷道的漏風(fēng)關(guān)系(如圖 3 )。風(fēng)窗風(fēng)阻Rc大于某值時，將會造成前段向外漏風(fēng)，而后段是向內(nèi)漏風(fēng)，反之Rc小于某值時，旁路風(fēng)流將向風(fēng)窗前段漏風(fēng)，風(fēng)窗后段則向旁路漏風(fēng)。故風(fēng)窗安設(shè)位置與風(fēng)窗斷面應(yīng)考慮到旁側(cè)通風(fēng)網(wǎng)路的關(guān)系。1.3 安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)在井下風(fēng)路上安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)，開動后就會使出風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓增高（負(fù)壓差減少），而進(jìn)風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓較原來分壓下降（負(fù)壓差加大）（如圖 4 ）。安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)路，當(dāng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量加大時，AC1向AC2變化，即風(fēng)機(jī)出風(fēng)側(cè)風(fēng)壓提高，進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)壓降低。風(fēng)機(jī)風(fēng)量

4、的改變將影響到風(fēng)機(jī)所在巷道與旁側(cè)風(fēng)路的風(fēng)壓關(guān)系（如圖 5 ）。若主要扇風(fēng)機(jī)作用不變，風(fēng)機(jī)風(fēng)量大于某值（Fc）時，則旁側(cè)風(fēng)路風(fēng)流向風(fēng)機(jī)巷道漏風(fēng)，而出風(fēng)段則向旁側(cè)風(fēng)路漏風(fēng)；反之，當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量小于某值時，則進(jìn)風(fēng)段向外漏風(fēng)，出風(fēng)段是漏入風(fēng)。故風(fēng)機(jī)的能力與安設(shè)位置必需考慮到與旁側(cè)風(fēng)網(wǎng)的關(guān)系。1.4風(fēng)機(jī)與風(fēng)窗聯(lián)合使用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)與風(fēng)窗聯(lián)合使用時，若風(fēng)機(jī)在前、風(fēng)窗在后，則中間段風(fēng)壓升高（如圖 6 ），可以抗衡旁側(cè)風(fēng)路的漏風(fēng)，但若風(fēng)機(jī)能力過大，風(fēng)窗斷面過小時，則會造成向旁側(cè)風(fēng)路漏風(fēng)。若風(fēng)窗在前、風(fēng)機(jī)在后，則會產(chǎn)生完全相反的情況。2 調(diào)節(jié)風(fēng)壓法在防滅火中的應(yīng)用2.1預(yù)防煤的自燃調(diào)整通風(fēng)設(shè)施位置防止煤的自燃風(fēng)門、密閉、

5、風(fēng)橋等通風(fēng)設(shè)施，如安設(shè)位置不當(dāng)，煤裂縫內(nèi)便會出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，形成漏風(fēng)，促使煤的自燃（如圖7），圖中風(fēng)門位置在（a）處時，則由于裂縫有漏風(fēng)，就容易發(fā)生煤自燃。若設(shè)在（b）、位置，則可減少煤層自燃危險。同理，圖中之（c），在一個采空區(qū)側(cè)，于B、C處建風(fēng)門將會加速采空區(qū)自燃，而風(fēng)門建在A、D處時，則可以減少自燃危險或促使火區(qū)熄滅。密閉的設(shè)置位置也十分重要，如圖8中在（a）（d）處設(shè)立密閉位置是不當(dāng)?shù)?，易使煤發(fā)生自燃或使火災(zāi)擴(kuò)大。而設(shè)在（b）（c）位置恰當(dāng)、安全。自燃煤層內(nèi)的風(fēng)橋，是最易引起煤自燃的地點(diǎn)，煤層中風(fēng)門的附近也極易發(fā)生自燃，故應(yīng)將兩端壓差大的風(fēng)橋和風(fēng)門設(shè)到不燃的巖巷中。改變工作面通風(fēng)方式調(diào)節(jié)風(fēng)

6、壓采用“E”型或“W”型和下行風(fēng)流的工作面通風(fēng)方式，對于防止煤自燃有較明顯的效果。這是由于“E”型、“W”通風(fēng)方式將工作面分為上、下或左、右兩部分，風(fēng)流就由單線風(fēng)路變?yōu)椴⒙?lián)通風(fēng)，從而提高了工作面的風(fēng)量和風(fēng)壓，故能抗衡采空區(qū)內(nèi)來的漏風(fēng)而避免采空區(qū)自燃。下行通風(fēng)對于煤自熱初期階段，由于抵抗了煤自熱所產(chǎn)生的上升逆向熱負(fù)壓，因而也提高了風(fēng)壓，抗衡外來的漏風(fēng)，從而防止了采空區(qū)內(nèi)煤自燃的發(fā)展。采區(qū)增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和并聯(lián)網(wǎng)路這是最常用的方法，主要用于防止正在回采的工作面因漏風(fēng)而自燃，根據(jù)不同狀態(tài)可以單獨(dú)使用，但一般采用局部通風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)風(fēng)窗聯(lián)合方式。使用時尤其注意采空區(qū)原來的漏風(fēng)方向。在抽出式通風(fēng)的礦井

7、中，采區(qū)是外源向工作面漏入風(fēng)，應(yīng)在進(jìn)風(fēng)巷安設(shè)局部扇風(fēng)機(jī)，回風(fēng)巷安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗。此時局部扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和供風(fēng)量應(yīng)超過原來總負(fù)壓時風(fēng)壓、風(fēng)量。否則是不會起到抗衡風(fēng)壓的作用的。2.2火區(qū)滅火已燃火區(qū)同樣可采取調(diào)節(jié)風(fēng)壓法來加速火區(qū)的熄滅。其方法有：（1）擴(kuò)大或增設(shè)并聯(lián)風(fēng)巷，降低火區(qū)兩端風(fēng)壓差（如圖 9 ）。與火區(qū)相聯(lián)通的風(fēng)巷，由于失修巷道風(fēng)阻大，造成火區(qū)大量漏風(fēng)，回風(fēng)側(cè)密閉出現(xiàn)大量一氧化碳，證明火區(qū)未熄滅。為控制火區(qū)，消滅火災(zāi)，除嚴(yán)密密閉外，需降低火區(qū)進(jìn)、回風(fēng)側(cè)兩端的風(fēng)壓差。為此，采用擴(kuò)大并聯(lián)風(fēng)巷斷面、降低巷道風(fēng)阻。如果巷道斷面不易擴(kuò)大或費(fèi)用太大，則可采取臨時措施，在巷道內(nèi)安設(shè)一列風(fēng)筒，風(fēng)筒出口越過火區(qū)回

8、風(fēng)側(cè)的密閉，并用局扇加大風(fēng)筒中的風(fēng)量，大大減少巷道中的風(fēng)量，使火區(qū)兩側(cè)的風(fēng)壓大大降低，從而減少了漏風(fēng)，火區(qū)得到控制，直到另開出一條并聯(lián)巷道時，才可取消風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒的強(qiáng)行通風(fēng)。（2）在火區(qū)外圍進(jìn)下風(fēng)壓抗衡此方法的原理是增加火區(qū)出風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓或降低進(jìn)風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓，以達(dá)到火區(qū)密閉內(nèi)外壓差平衡，從而減少向火區(qū)漏風(fēng)，借助火災(zāi)氣體的積聚和瓦斯的增加而自行窒息火源。其方法如圖10所示：在B處安設(shè)一風(fēng)機(jī)，C處安設(shè)一組調(diào)節(jié)風(fēng)窗，于是AB段風(fēng)壓下降，使其與回風(fēng)側(cè)密閉的壓差相平衡，可使密閉保持最小的進(jìn)、回風(fēng)量，即密閉內(nèi)外壓差近于零，此時火區(qū)便能逐漸自熄。（3）平衡氣室法處理火區(qū)此方法是在火區(qū)密閉外，間隔45m處再建立一道

9、密閉，兩道密閉間稱作氣室（如圖11）。在密閉上設(shè)一壓差計（水注計），其管口一端進(jìn)入火區(qū)，另一端留在氣室內(nèi)。對氣室調(diào)壓（加壓或減壓），使壓差計指示壓差為零，表明漏風(fēng)已基本消除。氣室調(diào)壓的方法是在外密閉上設(shè)一調(diào)壓源。調(diào)壓源使用小功率風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)筒、連通管加小風(fēng)泵和注氮?dú)獾确椒?，其中?dǎo)風(fēng)筒是最經(jīng)濟(jì)的方法，它利用礦井風(fēng)流不需外加動力。導(dǎo)風(fēng)筒口迎著進(jìn)風(fēng)流便可對密閉加正壓，導(dǎo)風(fēng)筒口順風(fēng)流流動方向便可對密閉施減壓。密閉上的調(diào)壓板根據(jù)壓差計指示，由自動儀操作或手動操縱，始終保持氣室內(nèi)壓差為零。（4）調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)負(fù)壓若火區(qū)兩端受兩臺（或多臺）主要扇風(fēng)機(jī)作用，其中一臺主要扇風(fēng)機(jī)作用力大，則對火區(qū)便產(chǎn)生風(fēng)壓差。

10、此時可以減弱此主要扇風(fēng)機(jī)對火區(qū)的作用力。使兩臺主要扇風(fēng)機(jī)施加于火區(qū)的作用力相等，便可構(gòu)成火區(qū)風(fēng)壓平衡。3 調(diào)節(jié)風(fēng)壓措施的選擇與確定調(diào)節(jié)風(fēng)壓措施的選擇要有科學(xué)的依據(jù)，否則就不能達(dá)到防滅火的目的。為此首先要弄清楚調(diào)節(jié)風(fēng)壓的原理，熟悉本礦通風(fēng)網(wǎng)路的變化。選擇調(diào)壓措施前應(yīng)掌握如下資料：（1）了解礦井火災(zāi)史，弄清自燃規(guī)律，調(diào)查易燃地點(diǎn)并登記易燃地點(diǎn)的狀況。（2）進(jìn)行風(fēng)量分析，弄清漏風(fēng)狀況。在采區(qū)內(nèi)，調(diào)查一支風(fēng)流的兩端，如工作面的進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷，風(fēng)量是否相等，是盈風(fēng)量還是虧風(fēng)量，若回風(fēng)側(cè)風(fēng)量少于進(jìn)風(fēng)量，則是風(fēng)路上有外漏風(fēng)現(xiàn)象，風(fēng)路本身風(fēng)壓高。反之，是向里漏風(fēng)，說明風(fēng)路本身風(fēng)壓低。在有瓦斯涌出時，則回風(fēng)量應(yīng)大于進(jìn)風(fēng)量。由于風(fēng)流是高壓端流向低壓端，故進(jìn)出風(fēng)的方向就自然顯示著兩端風(fēng)壓的大小，因而需要調(diào)壓處理的地區(qū)可先看是出風(fēng)還是進(jìn)風(fēng)，再弄清與四周的關(guān)系，分析出漏風(fēng)路線。（3）進(jìn)一步對采區(qū)或全礦井進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)路分析。首先繪制出通風(fēng)系統(tǒng)圖，再畫出通風(fēng)網(wǎng)路圖，通過負(fù)壓測定再繪出壓能示意圖。有了這三張圖，我們便可以了解風(fēng)流流向，各段負(fù)壓差情況，分析出通風(fēng)網(wǎng)路中風(fēng)流的穩(wěn)定性和通風(fēng)設(shè)施的合理性、漏風(fēng)狀態(tài)等情況，從而確定需要調(diào)節(jié)風(fēng)壓的地點(diǎn)。4 調(diào)節(jié)風(fēng)壓工程的檢查與測量礦井內(nèi)生產(chǎn)與通風(fēng)在不斷地演變，因而，一個地區(qū)風(fēng)壓平衡的設(shè)施建立以后，為使有效地起到風(fēng)壓平衡的作用，必須在實(shí)施過程中定期、定點(diǎn)的檢查其風(fēng)壓差