矿井火灾时期通风.doc

矿井火灾时期通风

高温火灾气体的空气动力效应有两方面作用：一方面是燃烧生成的热能转化为机械能，形成附加的自然风压，即火风压，作用于通风网路；另一方面，在火源点生成大量火灾气体以及风流受热后体积膨胀所产生膨胀压力，对上风侧风流产生阻力作用，即膨胀节流效应，对风流产生动力作用。
一、火风压及其计算方法
火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然风压变化量，在灾变通风中称之为火风压。在如图１０－9－１所示的模型化的通风系统中，在Ｆ点发火，由于火源下风侧34风路的风温和空气成分发生变化，从而导致其密度减小，该回路产生火风压，根据火风压定义可得：10-9—1 式中 H f —火灾时1-2-3-4-1回路的火风压，Pa; Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。ρma、ρmg -分别为3-4分支火灾前后空气和烟气的平均密度，kg /m3 。所谓火风压就是指烟流流经有高差巷道时，由于风流温度升高和空气成分变化等原因而引起该巷道位能差变化值。
二、火风压的特性
１、火风压出现的位置。火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。
2、火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机；
3、火风压的作用方向总是向上。因此，当其产生于上行风巷道时，作用方向与主要通风机风压相同；产生于下行风巷道时与主要通风机风压作用方向相反，成为通风阻力，称之为负火风压。火风压的大小和方向取决于：烟气流过巷道的高度、通过火源的风量、巷道倾角、火源温度和火源产生的的位置。鉴于上述分析结果，在井下发生火灾时，应迅速了解火源的位置，根据燃烧物的分布、燃烧规模、火源温度、流经巷道的特征（是上行还是下行）、风量大小，估算火风压大小及其对通风系统的影响，以便采取有效措施，保证矿井通风网路中风流稳定。
三、火灾时期风流紊乱规律及防治
(一)、风流的紊乱形式
风流紊乱的形式主要有旁侧支路风流逆转、主干风路烟流逆退和火烟滚退三种形式。
１、旁侧支路风流逆转，当火势发展到一定的程度时，通风网路中与火源所在排烟主干风路相连的某些旁侧分支的风流可能出现与正常风向相反的流动，在灾变通风中把这种现象叫做旁侧支路风流的逆转。
２、主干风路烟流逆退，如图10-9—3所示，在分支４－２内的Ｐ点产生火源，若火势迅猛，烟气生成量大，火源下风侧排烟受阻，烟气一面沿主干风路的回风系统４－５－６排出，另一方面充满巷道全断面地逆着主干风路的进风流向２节点，这种现象叫烟流逆退。当逆退的烟流达到2节点后，将随旁侧分支2—3、３－５的风流侵袭更大的范围，从而使危害扩大。下行风或水平的巷道中这种风流紊乱现象更为常见。
３、火烟滚退，是在火源上风侧附近的巷道断面上出现两种不同的流向：即巷道上部烟气逆风流动，经过一定的距离后又与下部风流一起按原方向流动，如图10-9—4。烟气生成量越大、火源温度越高、巷道风速越低，发生滚退的概率越大。烟气的滚退，往往是主干风路风流的逆退和旁侧支路逆转的前兆。图10-9—4
（二）、风流紊乱的原因、规律及其防治
1、上行风路产生火风压，发生风流逆转的原因主要是：
（１）因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大；
（２）火源下风侧风阻增大（巷道冒顶等原因），导致主干风路火源上风侧风量减小，沿程各节点压能降低。风流逆转的规律是，上行风路产生火风压，旁侧支路风流逆转。旁侧支路风流是否发生逆转，与本分支的风阻大小无关风流逆转的过程一般是，风量先逐渐减小，至停止，到反向。旁侧支路风量减小，则可能是逆转的前兆。为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：
（１）降低火风压；
（２）保持主要通风机正常运转；
（３）采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻； 2、下行风路产生火风压，在下行风路中产生火风压，其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于该分支的压力时，该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反向。防止下行风风路风流逆转的途径有：减小火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。
3、风流逆退的原因、规律及其防治发生逆退的原因是：烟气的增量过大；主通风机风压作用于主干风路的风压小。防止逆退措施是：减小主干风路排烟区段的风阻；在火源的下风侧使烟流短路排至总回风；在火源的上风侧、巷道的下半部构筑挡风墙，迫使风流向上流，并增加风流的速度（如图10-9－5）。挡风墙距火源５ｍ左右；也可在巷道中安带调节风窗的风幛，以增加风速（图10-9－6）。
四、灾变时期风流控制
矿井发火时对通风制度的基体要求是：
１、保护灾区和受威协区域的职工迅速撤至安全地区或井上；
２、有利限制烟流在井巷中发生非控制性蔓延，防止火灾范围扩大；３、不得使火源附近瓦斯聚积到爆炸浓度，不容许流过火源的风流中瓦斯达到爆炸浓度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地区；
４、为救护创造条件。
火灾时常用的通风制度有以下几种：
1）、维持正常通风，稳定风流，这一制度的适用条件是：
火源位于采区内部，烟流已弥蔓较大范围，井下人员分布范围大；通风网路复杂的高瓦斯矿井，采用其它通风制度有发生瓦斯和煤尘爆炸危险，或使灾情扩大；
火源位于独头掘进巷道内，不能停运局部通风机；
火源位于采区或矿井主要回风巷，维持原风向有利于火烟迅速排出。
减少向火源供风抑制火势发展。但应注意的是，减小风量不要引起瓦斯爆炸；若火源下风侧有人员未撤出，则不能减风。
2）、停风机
火源位于进风井口或进风井筒，不能进行反风；
独头掘进面，发火已有较长的时间，瓦斯浓度已超过爆炸上限，这时不能再送风。
主通风机已成为通风阻力时。停止主通风机时应同时打开回风井的防爆门或防爆井盖。采用这种通风制度应慎重。
3）、反风 按范围分，有全矿反风、区域反风和局部反风三种。
全矿反风通过主通风机及其附属设施实现。
区域性反风。在多进、多回的矿井中某一通风系统的进风大巷中发火时，调节一个或几个主通风机的反风设施，实现矿井部分地区风流反向的反风方式，称为区域性反风。
局部反风。当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，通风调整采区风预设的风门开关状态，实现采区内部部分风流反向，这种反风方式称为局部反风。
4）、风流短路
火源位于矿井的主要进风系统，若不能及时进行反风或因条件限制不能进行反风时，可将进回、风井之间联络巷中的风门或密闭打开，使大部分烟流短路，直接流入总回风，减少流入采区烟流，以利人员避难和救护队进行救护。