礦井火災時期通風

高溫火災氣體的空氣動力效應有兩方面作用：一方面是燃燒生成的熱能轉化為機械能，形成附加的自然風壓，即火風壓，作用于通風網路；另一方面，在火源點生成大量火災氣體以及風流受熱后體積膨脹所產生膨脹壓力，對上風側風流產生阻力作用，即膨脹節流效應，對風流產生動力作用。 一、火風壓及其計算方法 火災時高溫煙流流過巷道所在的回路中的自然風壓發生變化，這種因火災而產生的自然風壓變化量，在災變通風中稱之為火風壓。在如圖１０－9－１所示的模型化的通風系統中，在Ｆ點發火，由于火源下風側34風路的風溫和空氣成分發生變化，從而導致其密度減小，該回路產生火風壓，根據火風壓定義可得： 10-9—1 式中 H _f —火災時1-2-3-4-1回路的火風壓，Pa; Z—1-2-3-4-1回路的高差，m。 ρ_ma、ρ_mg -分別為3-4分支火災前后空氣和煙氣的平均密度，kg /m³ 。 所謂火風壓就是指煙流流經有高差巷道時，由于風流溫度升高和空氣成分變化等原因而引起該巷道位能差變化值。 二、火風壓的特性 １、火風壓出現的位置。火風壓產生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。 2、火風壓的作用相當于在高溫煙流流過的風路上安設了一系列輔助通風機； 3、火風壓的作用方向總是向上。因此，當其產生于上行風巷道時，作用方向與主要通風機風壓相同；產生于下行風巷道時與主要通風機風壓作用方向相反，成為通風阻力，稱之為負火風壓。 火風壓的大小和方向取決于：煙氣流過巷道的高度、通過火源的風量、巷道傾角、火源溫度和火源產生的的位置。鑒于上述分析結果，在井下發生火災時，應迅速了解火源的位置，根據燃燒物的分布、燃燒規模、火源溫度、流經巷道的特征（是上行還是下行）、風量大小，估算火風壓大小及其對通風系統的影響，以便采取有效措施，保證礦井通風網路中風流穩定。 三、火災時期風流紊亂規律及防治 1、風流的紊亂形式 風流紊亂的形式主要有旁側支路風流逆轉、主干風路煙流逆退和火煙滾退三種形式。 １）旁側支路風流逆轉，當火勢發展到一定的程度時，通風網路中與火源所在排煙主干風路相連的某些旁側分支的風流可能出現與正常風向相反的流動，在災變通風中把這種現象叫做旁側支路風流的逆轉。 ２)主干風路煙流逆退，如圖10-9—3所示，在分支４－２內的Ｐ點產生火源，若火勢迅猛，煙氣生成量大，火源下風側排煙受阻，煙氣一面沿主干風路的回風系統４－５－６排出，另一方面充滿巷道全斷面地逆著主干風路的進風流向２節點，這種現象叫煙流逆退。當逆退的煙流達到2節點后，將隨旁側分支2—3、３－５的風流侵襲更大的范圍，從而使危害擴大。下行風或水平的巷道中這種風流紊亂現象更為常見。 ３) 火煙滾退，是在火源上風側附近的巷道斷面上出現兩種不同的流向：即巷道上部煙氣逆風流動，經過一定的距離后又與下部風流一起按原方向流動，如圖10-9—4。煙氣生成量越大、火源溫度越高、巷道風速越低，發生滾退的概率越大。煙氣的滾退，往往是主干風路風流的逆退和旁側支路逆轉的前兆。 圖10-9—4 2、風流紊亂的原因、規律及其防治 1）上行風路產生火風壓，發生風流逆轉的原因主要是：（１）因火風壓的作用使高溫煙流流經巷道各點的壓能增大；（２）火源下風側風阻增大（巷道冒頂等原因），導致主干風路火源上風側風量減小，沿程各節點壓能降低。 風流逆轉的規律是，上行風路產生火風壓，旁側支路風流逆轉。旁側支路風流是否發生逆轉，與本分支的風阻大小無關。風流逆轉的過程一般是，風量先逐漸減小，至停止，到反向。旁側支路風量減小，則可能是逆轉的前兆。 為了防止旁側風路風流逆轉，主要措施有：（１）降低火風壓；（２）保持主要通風機正常運轉；（３）采用打開風門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風阻； 2）下行風路產生火風壓，在下行風路中產生火風壓，其作用方向與主要通風機作用風壓方向相反。當火風壓等于主要通風機分配到該分支壓力時，該分支的風流就會停滯；當火風壓大于該分支的壓力時，該分支的風流就會反向。主干風路風阻及其產生的火風壓一定時，風量越小，越容易反向。 防止下行風風路風流逆轉的途徑有：減小火勢，降低火風壓；增大主要通風機分配到該分支上的壓力。 3）風流逆退的原因、規律及其防治 發生逆退的原因是：煙氣的增量過大；主通風機風壓作用于主干風路的風壓小。 防止逆退措施是：減小主干風路排煙區段的風阻；在火源的下風側使煙流短路排至總回風；在火源的上風側、巷道的下半部構筑擋風墻，迫使風流向上流，并增加風流的速度（如圖10-9－5）。擋風墻距火源５ｍ左右；也可在巷道中安帶調節風窗的風幛，以增加風速（圖10-9－6）。 四、災變時期風流控制 礦井發火時對通風制度的基體要求是：１）保護災區和受威協區域的職工迅速撤至安全地區或井上；２）有利限制煙流在井巷中發生非控制性蔓延，防止火災范圍擴大；３）不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度，不容許流過火源的風流中瓦斯達到爆炸濃度，或使火源蔓延到有瓦斯爆炸的地區；４）為救護創造條件。 火災時常用的通風制度有以下幾種： 1、維持正常通風，穩定風流，這一制度的適用條件是：１）火源位于采區內部，煙流已彌蔓較大范圍，井下人員分布范圍大；２）通風網路復雜的高瓦斯礦井，采用其它通風制度有發生瓦斯和煤塵爆炸危險，或使災情擴大；３）火源位于獨頭掘進巷道內，不能停運局部通風機；４）火源位于采區或礦井主要回風巷，維持原風向有利于火煙迅速排出。5）減少向火源供風抑制火勢發展。但應注意的是，減小風量不要引起瓦斯爆炸；若火源下風側有人員未撤出，則不能減風。 2、停風機，１）火源位于進風井口或進風井筒，不能進行反風；２）獨頭掘進面，發火已有較長的時間，瓦斯濃度已超過爆炸上限，這時不能再送風。３）主通風機已成為通風阻力時。停止主通風機時應同時打開回風井的防爆門或防爆井蓋。采用這種通風制度應慎重。 3、反風 按范圍分，有全礦反風、區域反風和局部反風三種。 １）全礦反風通過主通風機及其附屬設施實現。 ２）區域性反風。在多進、多回的礦井中某一通風系統的進風大巷中發火時，調節一個或幾個主通風機的反風設施，實現礦井部分地區風流反向的反風方式，稱為區域性反風。 ３）局部反風。當采區內發生火災時，主要通風機保持正常運行，通風調整采區風預設的風門開關狀態，實現采區內部部分風流反向，這種反風方式稱為局部反風。。 4、風流短路，火源位于礦井的主要進風系統，若不能及時進行反風或因條件限制不能進行反風時，可將進回、風井之間聯絡巷中的風門或密閉打開，使大部分煙流短路，直接流入總回風，減少流入采區煙流，以利人員避難和救護隊進行救護。 關鍵詞：礦井火災時期