均壓通風(fēng)防滅火

礦井防火防水與救護課時安排第七章均壓通風(fēng)防滅火

8學(xué)時第八章阻化劑防滅火3學(xué)時第九章惰氣防滅火3學(xué)時第十章礦井火災(zāi)時期的通風(fēng)8學(xué)時第二部分礦井防水4學(xué)時第三部分救護部分2學(xué)時總復(fù)習(xí)2學(xué)時§7均壓通風(fēng)防滅火§7.1概述§7.2調(diào)壓裝置調(diào)壓防滅火原理§7.3采空區(qū)自燃火源調(diào)壓處理§7.4開區(qū)調(diào)壓實例§7.5調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓§7.6調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差

§7.1.1概述

均壓防滅火：利用風(fēng)窗、風(fēng)機和連通管等調(diào)壓裝置或設(shè)施，改變與漏風(fēng)有關(guān)巷道的壓力分布，降低漏風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，從而達到惰化火區(qū)，抑制煤炭自燃或熄滅火源的目的。

發(fā)展史:五十年代由波蘭學(xué)者提出,六十年代在一些采煤技術(shù)發(fā)達的國家競相采用。我國在淮南、開灤、阜新、撫順和六枝等礦區(qū)開始推廣應(yīng)用，并在應(yīng)用中使這一技術(shù)不斷完善和發(fā)展。隨著計算機的出現(xiàn)，為了克服定性分析方法的不足，人們開發(fā)了均壓防滅火計算機程序?qū)鶋悍罍缁鸺夹g(shù)進行了定量分析，以獲得最優(yōu)均壓效果。

應(yīng)用:開始，應(yīng)用于加速封閉火區(qū)內(nèi)火源的熄滅；以后：應(yīng)用于抑制非封閉采空區(qū)里煤炭的自熱或自燃，同時保證工作面正常安全生產(chǎn)?！?.1.2漏風(fēng)與自燃的關(guān)系煤炭自燃的充分必要條件：氧濃度與燃燒和煤炭自燃的關(guān)系：漏風(fēng)對煤炭自燃發(fā)生和發(fā)展的影響：§7.2調(diào)壓裝置調(diào)壓防滅火的原理

§7.2.1調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理

§7.2.2風(fēng)機調(diào)壓的原理

§7.2.3風(fēng)窗-風(fēng)機聯(lián)合調(diào)壓的原理

§7.2.4風(fēng)機—風(fēng)筒調(diào)壓原理（自學(xué)）§7.2.1調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理1、安裝風(fēng)窗處的通風(fēng)阻力突然增大，風(fēng)流的壓能E突然降低。

2、風(fēng)窗上風(fēng)側(cè)風(fēng)流的壓能增加，下風(fēng)側(cè)壓能減??；A點壓能增加，B點減小，其增加和減小的幅度取決于風(fēng)窗的阻力和該分支在網(wǎng)路中所處的地位；3、因風(fēng)量減小，風(fēng)窗前后風(fēng)路上的壓力坡度線變緩；風(fēng)窗調(diào)壓主要是利用（1）壓力坡度變緩；（2）風(fēng)窗前后風(fēng)流壓能升高或降低等特性，減小風(fēng)路上漏風(fēng)源和漏風(fēng)匯兩點之間的壓差。應(yīng)用前提條件是以本風(fēng)路風(fēng)量可以減少?！?.2.1調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓應(yīng)用應(yīng)用舉例：

礦井概況:大同煤峪口礦價于大同煤田東南翼，東距大同市20km，西南距口泉車站3km。礦已有70多年的開采歷史，解放初期恢復(fù)礦井生產(chǎn)，經(jīng)過兩次改擴建，設(shè)計生產(chǎn)能力提高到1.5Mt／3，核定生產(chǎn)能力l.l6Mt／a，礦井最高年產(chǎn)量達2．6Mt以上?；饏^(qū)情況：該礦從1963一l982年先后在采空區(qū)發(fā)生自燃火區(qū)5處，總面積6.0*106m2．除了404火區(qū)發(fā)生在12號煤層外，其余均在11號煤層。1983年以前采用并下密閉和打鉆灌漿進行滅火，但效果不佳。1983牛8月17日，11號煤層309火區(qū)惡化，火區(qū)從11號煤層至12導(dǎo)煤層的2號溜煤眼燒出，造成人員傷亡。事故后，采用“均壓、堵漏和灌漿”等多種措施并舉，注銷了11號煤層1.355×106m2的2406火區(qū)．惰化了11號煤層305、309兩處火區(qū)，直接面積為3.258×107m2，實現(xiàn)了火區(qū)下24個工作面的安全回采,共采出原煤4.50Mt。§7.2.1調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓應(yīng)用應(yīng)用舉例：均壓措施：1986年3月，與14號層503巷道相聯(lián)的13個永久密閉及其圍巖產(chǎn)生裂隙，致使大量一氧化碳從503大巷涌出，最高濃度達300ppm。經(jīng)測定得知，12號煤層采空區(qū)(火區(qū))壓能高于14號煤層采空區(qū)，14號煤層西部巷道壓能高于東部壓能，即2號點壓能高于10號點壓能280Pa；12號煤層采空區(qū)及火區(qū)壓能高于503大巷10號點壓能400Pa．由于東、西部和上下層之間壓能不平衡，導(dǎo)致上層火區(qū)火災(zāi)氣體從14號煤層503巷道東部涌出。為了調(diào)節(jié)其壓能關(guān)系，決定在l4號煤層503巷東部10號點和2號點下風(fēng)側(cè)分別建筑兩組1號(圖中16)和2號(圖中17)調(diào)節(jié)風(fēng)門．提高503大巷壓能。使之與12號煤層采空區(qū)及火區(qū)回風(fēng)側(cè)的壓能達到平衡．從而抑制了火區(qū)氣體向生產(chǎn)區(qū)的涌出，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。調(diào)壓前后壓能?！?.2.2風(fēng)機調(diào)壓的原理

1、在安裝風(fēng)機處風(fēng)流的壓能突然增大，其增大值等于風(fēng)機的全壓；

2、風(fēng)機的上風(fēng)側(cè)(AF段)風(fēng)流的壓能降低，下風(fēng)側(cè)(FB段)風(fēng)流的壓能增加；其降低和增加幅度隨距風(fēng)機的距離增大而減??；3、因風(fēng)路上風(fēng)量增加，故其壓力坡度線變陡；在Ⅱ分支上安裝風(fēng)機后，對與其并聯(lián)的Ⅰ分支將產(chǎn)生下列影響：１）風(fēng)量減小，但減小值小于Ⅰ分支的風(fēng)量增加值，減小程度取決于所安裝風(fēng)機的能力及其該分支在網(wǎng)路中的地位。２）壓力坡度線的坡度變陡。應(yīng)該指出的是，單獨使用調(diào)壓風(fēng)機調(diào)壓是以增加風(fēng)量為前提。圖7-2§7.2.3風(fēng)窗-風(fēng)機聯(lián)合調(diào)壓的原理1、增壓調(diào)節(jié)

1）布置方式：

2）類型（1）風(fēng)量不變(a)

特點：裝置之間壓力坡度線增高且與原來平行；之外重合。2)風(fēng)量減少(圖b)

特點：風(fēng)量頭減小，壓力坡度線的坡度變緩；風(fēng)窗上風(fēng)側(cè)風(fēng)流壓能增加，裝置之間增加值為兩者之和。2、降壓調(diào)節(jié)(自學(xué)）a-風(fēng)量不變b-風(fēng)量減少§7.2.3風(fēng)窗-風(fēng)機聯(lián)合調(diào)壓應(yīng)用概況：該礦8325工作面位于14號煤層303盤區(qū)西，煤層厚度2.65~2.8m，平均為2.73m，煤層傾角1~4度。工作面走向長255m，傾斜寬45m。煤層頂板為白色中細砂巖及粉細砂巖互層，底板為灰色粉紉砂巖互層，與11號煤層間距為25~30m，與12號煤層間距6~7m。其上覆12號煤層、ll號煤層，由于采用冒落法管理頂板，再加之上下層設(shè)有相對應(yīng)的煤柱，致使層間裂隙連通，且本區(qū)的壓能關(guān)系為11號煤層大于12號煤層，12號煤層大于14號煤層，因此在8325工作面采煤時，11號煤層309火區(qū)有大量一氧化碳氣體下泄，其濃度高達280ppm，威脅安全生產(chǎn)。自動均壓系統(tǒng)布置在工作面進風(fēng)巷口安設(shè)一組風(fēng)門，于F點安設(shè)兩臺JBT—62型局部通風(fēng)機，其中l(wèi)臺運行、1臺備用，利用鐵風(fēng)筒穿過風(fēng)門向工作面供風(fēng)。在回風(fēng)巷道安設(shè)一組調(diào)節(jié)風(fēng)門，即構(gòu)成局部升壓系統(tǒng)。調(diào)壓風(fēng)機轉(zhuǎn)速采用自制的XBSJTl型微機控制晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)節(jié)，以改變其風(fēng)量、改變工作面的風(fēng)壓；同時，還研制了KF2004調(diào)節(jié)風(fēng)窗控制裝置，自動調(diào)節(jié)風(fēng)窗上百葉的角度，從面實現(xiàn)了調(diào)風(fēng)調(diào)壓。與此同時，在進風(fēng)巷道的人行風(fēng)門、回風(fēng)巷道的調(diào)節(jié)風(fēng)門及進風(fēng)順槽與盤區(qū)回風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)風(fēng)門上安設(shè)了KG8004閉鎖裝置，使正常情況下各組風(fēng)門不能同時打開，從而保證了升壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。a-風(fēng)量不變a-風(fēng)量不變§7.2.3風(fēng)窗-風(fēng)機聯(lián)合調(diào)壓應(yīng)用火區(qū)下工作面自動監(jiān)測系統(tǒng)：為了實現(xiàn)連續(xù)、適時、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作面的風(fēng)壓、平衡工作面與上部火區(qū)或采空區(qū)的壓能，在火區(qū)下工作面安設(shè)了自動檢測系統(tǒng)。本系統(tǒng)井下安裝KJ2014分站井與地面監(jiān)控中心主機連通，在距工作面l0一15m回風(fēng)巷道、工作面尾部、回風(fēng)巷道調(diào)節(jié)風(fēng)門內(nèi)10~15m處及盤區(qū)回風(fēng)巷分別設(shè)置一氧化碳傳感器，在距工作面50m和距調(diào)節(jié)風(fēng)門10~15m的觀測鉆孔處各設(shè)置1個壓差傳感器和瓦斯傳感器，并在距回風(fēng)巷口I0~15m的適當(dāng)位置設(shè)置1個風(fēng)速傳感器，從而準(zhǔn)確測定火區(qū)下工作面環(huán)境參數(shù)，為火區(qū)下工作面實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)提供了科學(xué)依據(jù)。調(diào)風(fēng)調(diào)壓步驟：當(dāng)工作面及回風(fēng)巷道內(nèi)的一氧化碳濃度超限、上下層觀測鉆孔的壓差大于10Pa時，調(diào)壓系統(tǒng)投入運行，改變風(fēng)窗面積；若調(diào)節(jié)風(fēng)窗已調(diào)至本工作面配風(fēng)量的下限、上述地點的一氧化碳濃度仍然超限、上層采空區(qū)或火區(qū)的壓差仍大于l0Pa時，則調(diào)壓風(fēng)機投入運行，直至各觀測點一氧化碳濃度低于24ppm、上下層之間的壓差達到±10Pa左右為止。隨著環(huán)境參數(shù)的變化，調(diào)壓風(fēng)機、調(diào)節(jié)風(fēng)窗也進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從面既保證工作面按需供風(fēng)又保持了均壓系統(tǒng)的穩(wěn)定。

均壓效果該礦14號煤層和303盤區(qū)8325工作面應(yīng)用此系統(tǒng)后，使上、下層之間的壓差由升壓前200~360Pa下降至±1Pa左右，一氧化碳濃度由480ppm下降為零，確保了開采期間的安全生產(chǎn)，在火區(qū)下共采出原煤42kt?！?.3采空區(qū)自燃火源調(diào)壓處理§7.3.1采空區(qū)的漏風(fēng)形式

§7.3.2并聯(lián)漏風(fēng)范圍內(nèi)的高溫點或火源的調(diào)壓處理§7.3.3角聯(lián)漏風(fēng)的調(diào)節(jié)

§7.3.1采空區(qū)的漏風(fēng)形式1、并聯(lián)漏風(fēng)2、角聯(lián)漏風(fēng)§7.3.2并聯(lián)漏風(fēng)火源的調(diào)壓處理關(guān)鍵：1、判斷高溫點或火源在采空區(qū)中的位置；2、根據(jù)火源位置選擇具體措施

1、當(dāng)火源或高溫點處于漏風(fēng)帶Ⅱ中后部（靠近Ⅲ帶）時，可用降低漏風(fēng)壓差方法，減小漏風(fēng)帶寬度，使窒息帶復(fù)蓋高溫點。其措施有：

1）在工作面回風(fēng)巷中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，或稍微啟開與工作面并聯(lián)風(fēng)路中的風(fēng)門ｄ。

2）在工作面下端設(shè)風(fēng)障或掛風(fēng)簾（如圖）。這種方法的優(yōu)點是工作面的風(fēng)量基本不變，對于減少采空區(qū)的瓦斯涌出也是有利的。其它漏風(fēng)地點的火源調(diào)壓處理(自學(xué))

§7.3.2并聯(lián)漏風(fēng)火源的調(diào)壓處理§7.3.3角聯(lián)漏風(fēng)的調(diào)節(jié)在風(fēng)路中安裝風(fēng)門和風(fēng)機等調(diào)壓裝置，降低漏風(fēng)源的壓能，提高漏風(fēng)匯的壓能。如左圖所示，3-7和6-4為工作面，采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)通道(3-4)處于對角分支的地位。因邊緣巷道鄰近分支的風(fēng)阻不成比例，即：措施主要有：①、在45分支中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，以增大R45，提高4點壓能；②、如果要求工作面的風(fēng)量不變，可在45分支安設(shè)風(fēng)窗的同時，在26分支(工作面進風(fēng)巷)安設(shè)調(diào)壓風(fēng)機，采用聯(lián)合調(diào)壓。③、在條件允許時，可在23分支安風(fēng)窗，在回風(fēng)巷75安風(fēng)機進行降壓調(diào)節(jié)。§7.3.3角聯(lián)漏風(fēng)的調(diào)節(jié)應(yīng)該強調(diào)的是，所采用的各種措施應(yīng)以保證安全生產(chǎn)和現(xiàn)場條件允許為前提。角聯(lián)漏風(fēng)的調(diào)節(jié)要注意調(diào)節(jié)幅度，防止因漏風(fēng)匯的壓能增加過高、或漏風(fēng)源的壓能降得過低，導(dǎo)至漏風(fēng)反向?！?.4.1開區(qū)調(diào)壓舉例１

2號工作面上隅角出現(xiàn)ＣＯ，據(jù)分析火源點可能在１號工作面的開切眼附近圖7-4-1§7.4.2開區(qū)調(diào)壓舉例２圖7-4-2§7.4.3開區(qū)調(diào)壓舉例３某礦的一個生產(chǎn)盤區(qū)處于上部煤層火區(qū)下采煤，其中一個工作面發(fā)現(xiàn)ＣＯ泄出，經(jīng)測定該工作面與上部煤層火區(qū)風(fēng)壓差為：160Pa,通過礦井主要通風(fēng)機總風(fēng)壓與調(diào)節(jié)風(fēng)窗建立均壓系統(tǒng)，實現(xiàn)安全采煤。(煤礦均壓防滅火)P154圖7-3-5§7.4.4開區(qū)調(diào)壓舉例４大面積采空區(qū)調(diào)壓技術(shù)§7.4.5開區(qū)調(diào)壓舉例５通風(fēng)設(shè)施位置對自然火源的影響§7.5調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓

一、雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓二、單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓將調(diào)壓氣室與連通管組合在一起構(gòu)成的均壓系統(tǒng)分為單調(diào)壓氣室與連通管均壓和雙調(diào)壓氣室與連通管均壓兩種?！?.5.1雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理

1、布置方式：如上圖，在密閉墻K1、K2外分別構(gòu)筑一道輔助密閉墻F1與F2，與原密閉墻構(gòu)成兩個調(diào)壓氣室，在并聯(lián)分支中鋪一根金屬管（或利用巷道代替金屬管（如圖ｂ））把兩個調(diào)壓氣室連通，此金屬管稱為連通管?！?.5.1雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理

2、調(diào)壓原理將圖ａ進行等效變化為圖c。由圖可見，1）在網(wǎng)路結(jié)構(gòu)上，火區(qū)原密閉墻的兩端增加了一條并聯(lián)風(fēng)路（連通管）；2)火區(qū)所在分支的風(fēng)阻因增加密閉墻而增加；３）火區(qū)（C、D兩點間）的漏風(fēng)壓差減小。4)火區(qū)的漏風(fēng)量因連通管的并聯(lián)而減小。綜上所述，連通管--雙氣室調(diào)壓的原理在于：輔助密閉墻增阻；連通管與火區(qū)并聯(lián)，起到并聯(lián)分風(fēng)和降壓的作用。

3、連通管直徑的估算§7.5.1雙調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓原理４、調(diào)壓時火區(qū)動態(tài)觀察布置：如上圖所示，在每個密閉墻上安設(shè)測壓管和壓差計。壓差計1和2分別測定密閉墻K1和F1的漏風(fēng)壓差，壓差計3和4分別測定密閉墻K2和F2的漏風(fēng)壓差。效果：h1+h3=預(yù)定值，好；差值越大越差；同時，注意觀測火區(qū)回風(fēng)的氣體成分。措施：增大密閉墻的氣密性；注意：調(diào)壓時還應(yīng)注意連通管的氣密性，否則會降低調(diào)壓效果1,2,3,4—壓差計連通管§7.5.2單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓但是，如果把圖a中的連通管端口只引至節(jié)點A，將其進行網(wǎng)路等效變化后會發(fā)現(xiàn)，此時連通管變?yōu)榛饏^(qū)的并聯(lián)分支，故調(diào)壓原理與雙調(diào)壓氣室相同，即是增阻，降壓，分風(fēng)作用，但是沒有雙氣室效果好。

布置方式：調(diào)壓原理：應(yīng)用拓樸變換將圖a變?yōu)榈刃ЬW(wǎng)路b。則火區(qū)變?yōu)閷窍锏?。在連通管上安裝調(diào)節(jié)閘門d，以改變其風(fēng)阻，調(diào)壓氣室也可構(gòu)筑在進風(fēng)側(cè)，兩者調(diào)壓的原理相同?！?.5.2單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓

連通管布置原則：當(dāng)調(diào)壓器室建立在進風(fēng)側(cè)時，連通管的一段在調(diào)壓器室內(nèi)，另一端管口所在點的風(fēng)流風(fēng)壓應(yīng)低于回風(fēng)側(cè)密閉墻鄰近的節(jié)點風(fēng)壓；當(dāng)調(diào)壓器室建立在回風(fēng)側(cè)時，連通管的一段在調(diào)壓器室內(nèi)，另一端管口所在點的風(fēng)流風(fēng)壓應(yīng)高于進風(fēng)側(cè)密閉墻鄰近的節(jié)點風(fēng)壓；所以連通管出口不一定要在進風(fēng)側(cè)A的上風(fēng)側(cè)（圖例）?！?.5.2單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓調(diào)壓動態(tài)觀測:布置，如上圖。在密閉墻上安設(shè)壓差計，水柱計1和2分別測定密閉墻K2和M兩側(cè)壓差。動態(tài)當(dāng)水柱計1的示值為零時表示火區(qū)漏風(fēng)消失，否則應(yīng)根據(jù)水柱計兩側(cè)液面高低和變化，改變連通管的風(fēng)阻或增加輔助密閉的氣密性，達到調(diào)壓目的。問題1、:若水柱計2的液面右高左低，閘閥D是開大還是關(guān)??？問題２、若水柱計１的液面右高左低，閘門Ｄ是開大還是開??？§7.5.2單調(diào)壓氣室--連通管調(diào)壓大同煤裕口礦。１９８３年該礦有火區(qū)三處，面積達46萬ｍ2，壓煤900萬噸。1983年10月至1984年10月，采用單氣室連通管調(diào)節(jié)風(fēng)壓。在火區(qū)回風(fēng)側(cè)密閉墻外建輔助密閉墻，構(gòu)成單調(diào)壓氣室。每個調(diào)壓氣室內(nèi)引出一根直徑為200ｍｍ的金屬管，接至直徑為500ｍｍ的總管上，經(jīng)回風(fēng)井引至地面。調(diào)壓機理，通風(fēng)和調(diào)壓的系統(tǒng)簡化成圖a所示。圖b是其網(wǎng)路圖，圖c是包括調(diào)壓系統(tǒng)在內(nèi)的等效網(wǎng)路圖。由圖ｃ可見，由于連通管的存在，使火區(qū)變?yōu)榻锹?lián)網(wǎng)路中的對角巷道。主連通管成為角聯(lián)網(wǎng)路中的邊緣分支。通過正確地選擇管徑，在分支和總連通管上都安設(shè)調(diào)節(jié)閘門，可使2、4兩點壓能相同，達到消除火區(qū)漏風(fēng)的目的。單氣室調(diào)壓應(yīng)用舉例§7.6調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差

一、主要通風(fēng)機風(fēng)壓與礦井自然發(fā)火的關(guān)系二、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的原則三、通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置§7.6.1主要通風(fēng)機風(fēng)壓與礦井自然發(fā)火的關(guān)系

主要取決于采空區(qū)漏風(fēng)源與漏風(fēng)匯所處的位置：漏風(fēng)源處于進風(fēng)井附近，而漏風(fēng)匯在回風(fēng)井底附近時，則主要通風(fēng)機的負壓對自然發(fā)火影響較大；否則影響較小，甚至無影響?！?.6.2調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的原則

1、增加火區(qū)或采空區(qū)所在風(fēng)路風(fēng)阻；或減少火區(qū)并聯(lián)分支的風(fēng)阻或風(fēng)量。２、增加火區(qū)所在分支或其漏風(fēng)流經(jīng)路線上其它分支的風(fēng)阻；在非漏風(fēng)流經(jīng)