區(qū)域性反風(fēng)技術(shù)在處理礦井局部火災(zāi)時的應(yīng)用

楊萬海

（山西潞安集團(tuán)慈林山煤業(yè)公司夏店煤礦 ，山西 長治 046000）

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

燕子山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)為多風(fēng)井多主扇聯(lián)合運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)為抽出式，通風(fēng)方式為混合式。礦井現(xiàn)有進(jìn)風(fēng)井7個，回風(fēng)井3個，分別為回風(fēng)井、西回風(fēng)井、東回風(fēng)井。礦井總進(jìn)風(fēng)量35374m3/min，礦井總回風(fēng)量36309m3/min。三個回風(fēng)井擔(dān)負(fù)全礦井通風(fēng)任務(wù)。其中回風(fēng)井擔(dān)負(fù)東區(qū)14-3#層309（南翼）盤區(qū)、5#層302盤區(qū)、8#層及主井尾等系統(tǒng)供風(fēng)任務(wù)；東回風(fēng)井擔(dān)負(fù)東區(qū)山4#層302盤區(qū)及3#層302盤區(qū)開拓供風(fēng)任務(wù)，西回風(fēng)井擔(dān)負(fù)14-3#層303盤區(qū)和西區(qū)4#層、5#層的供風(fēng)任務(wù)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理、可靠，井下各盤區(qū)均為三巷布置，并設(shè)有專用回風(fēng)巷，所有用風(fēng)地點全部實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)。通風(fēng)能力核定為684.8萬t/a。

2 區(qū)域性反風(fēng)必要性分析

根據(jù)該礦通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜的實際特點，假設(shè)位于東區(qū)4#層盤區(qū)主要進(jìn)風(fēng)路線上發(fā)生外因火災(zāi)，煙霧勢必會隨風(fēng)流蔓延至4#層盤區(qū)各工作面。如采取全礦井反風(fēng)可能會造成局部微風(fēng)區(qū)的存在，并且風(fēng)流不可控將煙霧擴(kuò)散至礦井其他區(qū)域。采取區(qū)域反風(fēng)：指定東風(fēng)井主扇單獨反風(fēng)，改抽出式為壓入式；主扇、西風(fēng)井主扇繼續(xù)抽出式運轉(zhuǎn)的方案。方案實施后，會達(dá)到該礦東區(qū)風(fēng)流反向，進(jìn)風(fēng)變?yōu)榛仫L(fēng)，煙霧方向單一并隨反風(fēng)流直接從東區(qū)進(jìn)風(fēng)井排出，而不影響其他主扇區(qū)域。但由于東風(fēng)井由抽出式改為壓入式，原有通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)已發(fā)生較大改變，因此，東風(fēng)井區(qū)域性反風(fēng)期間，必然后會造成微風(fēng)、無風(fēng)區(qū)的存在。需采用技術(shù)手段，保證區(qū)域反風(fēng)能控制火區(qū)的同時，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

3 區(qū)域性反風(fēng)方案設(shè)計

利用礦井通風(fēng)阻力測定掌握礦井阻力分布，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)算確定礦井壓、抽風(fēng)流的交匯點及網(wǎng)絡(luò)分風(fēng)量，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)算結(jié)果及數(shù)據(jù)的模擬分析，準(zhǔn)確掌握礦井正、負(fù)壓交匯點，及時在正、負(fù)壓交匯點構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，使區(qū)域反風(fēng)期間礦井正、負(fù)壓系統(tǒng)隔離開，并消除無風(fēng)、微風(fēng)區(qū)域。

3.1 礦井阻力分布

通過全礦井通風(fēng)阻力測試獲得礦井真實的井巷通風(fēng)阻力系數(shù)和風(fēng)阻值，了解現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)中阻力分布情況。為擬定發(fā)生事故時的風(fēng)流控制方法提供必要的參數(shù)，使風(fēng)量調(diào)節(jié)有可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)依據(jù)。掌握在全礦井抽出式的通風(fēng)方式下，單主扇由抽出式改為壓入式后通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化情況，并根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的變化提前在風(fēng)流不穩(wěn)定區(qū)域提前構(gòu)筑相關(guān)通風(fēng)設(shè)施，達(dá)到全礦井抽、壓平衡狀態(tài)，使區(qū)域性反風(fēng)期間礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。本次阻力測定采用傾斜壓差計法，通風(fēng)阻力分布結(jié)果見表1。

表1 礦通風(fēng)阻力結(jié)果表

3.2 計算礦井壓、抽風(fēng)流的交匯點及網(wǎng)絡(luò)分風(fēng)量

根據(jù)礦井阻力分布結(jié)果，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)算。由于東風(fēng)井由抽出式改為壓入式，原有抽出式礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)已發(fā)生較大改變，能量平衡點也隨之移動，風(fēng)流交匯地點也發(fā)生了大的變化。故需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新結(jié)算，以確定風(fēng)流重新匯合地點，并確定各分支節(jié)點網(wǎng)絡(luò)分風(fēng)情況，利用網(wǎng)絡(luò)分風(fēng)提前預(yù)判反風(fēng)期間可能出現(xiàn)的微風(fēng)區(qū)域，進(jìn)行處理。本次通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)算采用思考德?恒斯雷（Scott Hensley）法計算回風(fēng)井主扇、西風(fēng)井主扇采用抽出式，東風(fēng)井主扇采用壓入式時礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化如圖1所示。根據(jù)此次東風(fēng)井主扇區(qū)域反風(fēng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)算結(jié)果，此次正、負(fù)壓風(fēng)流匯合點為東區(qū)4#層軌道石門、皮帶石門位置。

圖1 東風(fēng)井主扇采用壓入式時礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化

3.3 通風(fēng)設(shè)施的構(gòu)筑

為了保證區(qū)域性反風(fēng)安全順利進(jìn)行，避免微風(fēng)、無風(fēng)區(qū)域的出現(xiàn)進(jìn)而造成瓦斯超限事故，防治次生災(zāi)害的發(fā)生。故需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)算結(jié)果，此次正、負(fù)壓風(fēng)流匯合點為東區(qū)4#層軌道石門、皮帶石門位置，需及時在正、負(fù)壓交匯點構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，使區(qū)域反風(fēng)期間礦井正、負(fù)壓系統(tǒng)隔離開，并消除無風(fēng)、微風(fēng)區(qū)域。①構(gòu)筑東區(qū)4#層軌道石門臨時正反風(fēng)門兩道，使軌道石門處風(fēng)流分離，防止全礦井正、負(fù)壓相互作用；②構(gòu)筑東區(qū)4#層皮帶石門臨時正反風(fēng)門兩道，使皮帶石門處風(fēng)流分離，防止全礦井正、負(fù)壓相互作用；③改進(jìn)東區(qū)進(jìn)、回風(fēng)井底聯(lián)巷單向調(diào)節(jié)為正反向調(diào)節(jié)，防止東風(fēng)井反風(fēng)期間風(fēng)流反向后由此處短路，造成東區(qū)處于無風(fēng)狀態(tài)；④將東風(fēng)井主扇空載反轉(zhuǎn)運行，并測定主扇風(fēng)量及外部漏風(fēng)量，確保在反風(fēng)期間反風(fēng)量符合《規(guī)程》不低于40%要求。東區(qū)4#層軌道石門、皮帶石門臨時正反風(fēng)門構(gòu)筑位置如圖2所示。

圖2 東區(qū)4#層軌道石門、皮帶石門臨時正反風(fēng)門構(gòu)筑位置

4 區(qū)域性反風(fēng)的實施及結(jié)果

反風(fēng)前待各項準(zhǔn)備工作做好后，該礦于2017年5月5日開始實施東風(fēng)井區(qū)域性反風(fēng)演習(xí)。9：00東風(fēng)井主扇開始停運轉(zhuǎn)操作，備用主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)反風(fēng)操作，反風(fēng)操作10min內(nèi)結(jié)束。井下風(fēng)流穩(wěn)定30分鐘后，11：00 風(fēng)量測定組進(jìn)行反風(fēng)風(fēng)量測定，11：54 風(fēng)量測定完畢并匯報結(jié)束。11：55根據(jù)各組匯報情況，反風(fēng)、自然風(fēng)各項數(shù)據(jù)全部記錄，12：00各主要通風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常通風(fēng)。

表2 區(qū)域反風(fēng)后具體反風(fēng)數(shù)據(jù)

反風(fēng)期間，所有主要通風(fēng)設(shè)施檢查到位，風(fēng)向全部逆轉(zhuǎn)后，采掘工作面均未發(fā)生氣體超限現(xiàn)象，各采空區(qū)及重點區(qū)域一切正常，無氣體外泄現(xiàn)象。根據(jù)前述分析，反風(fēng)率均大于40%，主扇操作時間均小于10分鐘，各項指標(biāo)均符合技術(shù)要求，反風(fēng)率達(dá)到了76.25%，取得了明顯效果。反風(fēng)后具體反風(fēng)數(shù)據(jù)見表2。通過此次區(qū)域性反風(fēng)，確保了整個4#層盤區(qū)作業(yè)人員安全。按4#層盤區(qū)內(nèi)1采2掘1備人員計算，至少可確保當(dāng)時此區(qū)域現(xiàn)場200人以上作業(yè)人員生命安全，極大的提高了安全效益。

5 結(jié) 語

通過東風(fēng)井主扇單獨反風(fēng)，主扇、西風(fēng)井主扇正常通風(fēng)的實踐經(jīng)驗。對全礦井三臺主扇相互作用下區(qū)域性反風(fēng)時通風(fēng)系統(tǒng)有了實際掌握，并檢驗了我礦應(yīng)對區(qū)域進(jìn)風(fēng)側(cè)火災(zāi)問題的有效治理手段。為多臺主扇聯(lián)合運轉(zhuǎn)礦井復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)中單一主扇反風(fēng)積累了寶貴的實踐經(jīng)驗和數(shù)據(jù)參考經(jīng)驗。