矿井灾变时期通风理论与技术

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1、矿井灾变时期通风理论与技术0前言矿井通风是保障矿井安全的最重要技术手段之一，特别是在矿井发生火灾、瓦斯爆炸等灾害时，矿井通风系统的合理与否至关重要。灾变时期，容易引起局部风流状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。因此，研究灾变时期通风系统可靠性尤为重要。1矿井灾变时期的风流控制1.1矿井火灾时期火风压及风流紊乱形式1.1.1基本概念1）直接烟侵地区是指火源下风侧，保持井巷中原有风向不变的火烟弥漫的区域。解除直接烟侵危害的方法：一是使烟流短路；二是实现反风。2）主干风路是指发生火灾后，从入风井经火源点到回风井的通

2、路（线路）。3）旁侧支路指主干风路以外的其余支路，均称为旁侧支路。1矿井灾变时期的风流控制1.1.2风流的紊乱形式1）上行风流中发火时旁侧风流的逆转所谓风流逆转，是指通风网路中的一些风路，由火灾时火风压的作用，使其风流方向改变，发生反向流动的现象。（图1-1）。5421火35421火35421火3图1-11矿井灾变时期的风流控制2）下行风流中发火时本侧风路风流的逆转下行风流中发生火灾时，将使火源所在的那一条风路（本侧风路）里的风流逆转。（图1-2）。图1-212火45312火4531矿井灾变时期的风流控制3）主干风路烟

3、流（火烟）的逆退矿井发生火灾时，在火源的上风侧（进风方向），火烟会逆着主干风路进风方向，朝着最近的节点逆流而退（风流的方向未变），称为烟流的逆退。（图1-3）。图1-3354火215314火2（上行风）（下行风）1矿井灾变时期的风流控制4）火烟的滚退（回流）在火源的上风侧，在巷道顶部火烟反风流方向流动，风流方向未变，在巷道中下部向火源流动，但经过一段距离后，火烟又与下部新鲜风流一起维持原向流动，这种现象叫火烟的滚退或回流。回流是发生逆退与逆转的前奏。1矿井灾变时期的风流控制[例]1969年12月义马某矿在如图1-4所示

4、的运输机转载处，因浮煤自然发火引燃木支架。煤仓上口及皮带上山靠一根钢管从进风大巷进风、风量微弱。起火后不到1小时，出现烟雾逆退，向煤仓方向蔓延，煤仓上口司机得知发火消息，就从皮带上山向下走（未戴自救器），牺牲在距煤仓约20米处。采面机巷皮带上山图1-4火1矿井灾变时期的风流控制1.1.3火风压的产生与计算实践表明，矿井火灾对人身安全的威胁并不完全在于火源本身，而在于燃烧生成的火灾气体及其引起的一系列伴生现象。如瓦斯爆炸以及风流紊乱而造成的有毒有害气体的意外蔓延等。这些伴生现象的发生都与火灾时通风状态的变化有极为密切的关

5、系，而通风状态的变化又渊源于火风压。因此，对火风压的计算及其特性的研究具有重要的意义。1矿井灾变时期的风流控制1）火风压的概念矿井发生火灾时，凡是烟流所流经的有高差的井巷内，由于空气温度升高，空气成份也发生变化，使得空气的密度变小，从而形成一种附加的自然热风压，通常把这种附加的自然热风压（即自然风压的增量）称为火风压。局部火风压：局部井巷中高温烟流产生的火风压。全矿火风压：矿井通风网络中火风压的总值（代数和）。1矿井灾变时期的风流控制2）火风压的计算某段井巷中高温烟流产生的火风压hf计算式为：Pa式中：Z——井巷两端的

6、标高差，m：Ts——火灾后井巷中风流平均绝对温度，Ts=273+ts，K；△t——火灾前后井巷中的平均温差，△t=Ts-To，℃。1矿井灾变时期的风流控制3）火风压的特性（1）矿井火灾时，只在高温烟流流经的有高差的倾斜巷道或垂直巷道中产生火风压，在水平巷道中火源处烟气因膨胀引起一定的压力但一般很小。（2）火风压对风流的作用，就象在风路中安装了一些无形的风机，其作用方向始终向上。（3）在上行通风巷道中所产生的火风压，与主要通风机作用方向一致，称为正火风压：在下行通风巷道中所产生的火风压，与主要通风机作用方向相反，称为负火

7、风压；（4）火风压的大小与井巷高差、倾角、风速、火源温度、火源位置等有关。（5）火灾压值不是常数。当火势发展时，它随着时间逐渐增大。1矿井灾变时期的风流控制4）火风压引起风流逆转的判别实际矿井的通风网路一般比较复杂，要用计算机模拟的方法来判断火灾时风流逆转问题。但若以要判别的某条风路b（是否逆转）为主，把整个网路等效简化为内、外两个部分，如图1-5所示（上行风流火灾）。R外Q外h外BR内Q内H内RbQbIIIA图1-5火1矿井灾变时期的风流控制由风压平衡定律有：得:从而得到风流逆转的判别式：＜b风路中风向A→B，即Qb

8、＞0,不发生逆转。=b风路中风流停滞，即Qb=0,要逆转。＞b风路中风向B→A，即Qb＜0,发生逆转。1矿井灾变时期的风流控制1.1.4防止风流逆转的技术措施（1）增大R内措施：在火源上风侧挂风帘、打临时板闭等。（2）减小R措施：打开回风巷调节风门，使排烟通道畅通，提起风硐中的闸板门等。（3）降低h内措施：尽快直接灭火，阻止火势发