矿井反风技术分析与相关问题的探讨.pdf

文章编号 1 0 0 6 4 8 7 7 2 0 0 6 1 1 0 0 5 9 0 3 矿井反风技术分析与相关问题的探讨 王子邦 摘要 主要介绍 了煤矿矿 井反风技 术、反风依据 、反风 方 式及衡量反风效果和反 风成功的条件 ，重点阐述 了反风风量 要求的计算理论依据。 关键词 矿 井； 反 风技 术； 反风依据 ； 反风方式 ； 反风效果 中图分类号 T D7 2 2 文献标识码 A 为保证井下工作人员安全 ， 煤矿安全规程 2 0 0 4版第 1 2 2条规定 “ 生产矿井主要通风机 必须装有反风装置 ，并能在 1 0 mi n内改变巷道 中 的风流方向；当风流方向改变后 ，主要通风机的供 给风量不应小 于正常供风量的 4 0 ． 0 0 ％。每季度应 至少检查 1次反风设施 ，每年应进 行 1次反风演 习矿井通风系统有较大变化时 ．应进行 1 次反风 演习 ”各矿井为了达到上述规定 ，每年组织力量 利用矿井例假检修的空隙进行反风演习，检查反转 风流的操作时间 、反风风量的百分率 ，掌握反风期 间的瓦斯涌出量 、反风风压 、反风风流中的瓦斯浓 度变化以及封闭区内气体成分的变化关系。但是 ， 在反风问题上 ．长期以来一直存在很多问题 ，如果 不加 以研究解决 ，一旦井下发生灾变需要反风时 ， 反风可能达不到预期的效果 ．甚至还可能由于操作 不当延长时间，贻误战机。下面就矿井反风技术和 相关问题进行探讨。 1 关于反风规定的依据 当前． 世界各国对矿井反风的问题大体有两种 做法 一种是禁止反风 ，有德国、法国等国家 ；另 一 种主张反风 ．有 中国、俄罗斯等国家。禁止反风 的理由是矿井条件复杂 ．瓦斯 、火灾难以控制 ，反 风效果没有把握 ．可以采用配备 自救器的办法解决 火灾气体伤人的问题。主张反风的理 由是 反风毕 竟是一种应急措施 ．哪怕事倍功半也要有备 无患 。 收稿 日期 2 0 0 6 0 8 1 6 ； 修 回 日期 2 0 0 6 0 9 1 4 作者简介 王子邦 1 9 7 1 一 ， 男， 山西山阴人 。1 9 9 1年 7月毕 业于阜新矿业 学院 ， 工程师。 5 9 反风规定最初来源于前苏联 ，我 国在 2 0世纪 5 0年 代 ，由于经验不足 ，照搬 了前苏联 的做法 ，比如 1 9 8 6年版 煤矿安全规程规定 “ 生产矿井主要 通风机必须装有反风设施 ．必须能在 1 0 m i n内改变 巷道 中的风流方向。当风流方 向改变后 ，主要通风 机 的供风 量不应 小于正 常风量 的 6 0 ． o o ％。 ”我 国 1 9 9 2年版 煤矿安全规程规定 “ 当风流方 向改 变后 ，主要通风机的供给风量 ，不应小于正常风量 的 4 0 ． 0 0 ％ ”这一规定延用至今 。 要想弄清 “ 反风率 不小 于 4 0 ． o o ％”的规定来 源 ．必须先弄清 “ 反风率不小于 6 0 ． 0 0 ％”的来源。 1 关于 1 9 8 6年版 煤矿安全规程 “ 反风率 不小 于 6 0 ． 0 0 ％”的规定来 源于前苏联的有关通风 规定 ．矿井反风率按下式计算 P K C 0 ／ C 1 0 0 ％ K C 0 ／ C - C o 1 0 0 ％ 1 式中P矿井反风率 ，％； K 反风时矿井瓦斯绝对涌出量的下降率 KQ c ． 4 ／ Q c H 4 ，％； 反风前矿井总回风流中的瓦斯浓度 ， ％ C反风后矿井总回风流中的瓦斯浓度 ． ％ 。 上述 定义有 3个假定 的前提条 件 一是 反风 时 ，矿井的瓦斯涌 出量 Q 。 } I4 与反风前 的 Q c H 4 相等 ．即 K1 。二是反风时 ，由于含有瓦斯 的 回 风流折返 ．当再 次流经瓦斯源时 ，二次携带瓦斯 ， 故反风后总回风流 中的瓦斯浓度 C 将等于反风 前的瓦斯浓度 C 。 与反风后风流二 次带出的瓦斯 浓度 C 之和 ，即 CC 。 c 。在处理事故时期 ， 既要保持一定的安全系数 ．又要考虑到非常时期 的 救灾需要 ．因此将总 回风流中的瓦斯浓度 C 界 限放宽．但不超过 2 ． 0 0 ％。三是反风前 回风流中瓦 斯浓度假设达到最大允许值 ，即 C o 0 ． 7 5 ％。 根据以上假设 ，代人式 1 可导 出反风时的 维普资讯 粤 望 i ， 鬻 墼 孽| 蠡| 誊蠡 筵 霉謇{ 葶羹 辩 矿井反风率 P 1 X 0 ． 7 5 ％／ 2 ． 0 0 ％一0 ． 7 5 ％ X 1 0 0 ． 0 0 ％ 0．75 ／ 1 ． 2 5 X 1 0 0． 0 0％ 60 ． 00 ％ 。 2 “ 反风率不小 于 4 0 ． 0 0 ％”的来源 。根据全 国多个矿井反风试验研究结果表明，反风期问 ，矿 井瓦斯涌 出量不会增加 ，一般 均有 一定幅度 的下 降 ，特别是一些高瓦斯 矿井甚至 出现大幅度减少 ， 因此 ，Q c } I4 Q c } I4 ，即 K1 。 结合我国矿井反风演习的实际情况与资料，仍 沿用上述公式，修改其原有的前提条件一是反风 前总 回风流中的瓦斯浓度 C o 0 ． 5 0 ％二是反风时 最大允许瓦斯浓度 C2 ．0 0 ％；三是反风时，矿井 瓦斯绝对涌出量 Q c H 与反风前之值 Q 的比，即 K 0 ． 9 ，Q c } I4 0 ． 9 Q c } I4 。 代入式 1 得 P 0 ． 9 X 0 ． 5 0 ％／ 2 ． 0 0 ％一 0 ． 5 0 ％X 1 0 0 ． 0 0 ％ 0 ．4 5 ／ 1 ． 5 X 1 0 0 ． o o ％ 3 0 ． 0 0 ％。 考虑到以上 3个条件的数据均来 自反风演习的 统计 ，另外 ，在确定反风率时 ，考虑到主通风机风 压不能过低 ，应 留有一定安全系数 ，故确定反风率 P为 4 0 ． 0 0 ％。 2关于反风的实质 矿井反风 即井下风流的反向，是矿井发生灾变 时 特别是火灾 所采取 的一项重要救灾措施。当 火灾发生在矿井的主要进风区域 井底车场及主要 进风道 时 ，火灾所产生的高温烟流 ，随进风流侵 入到井下各个工作场所 ，对井下作业人员的生命安 全构成 巨大的威胁。在这种情况下 ，实行全矿井的 反风 ．将火灾烟流 由进风井筒排 出，可限制火灾烟 流流向井下 的生产 区域。这对缩小灾害范 围，有效 撤 出井下作业人员 ，具有决定性 的意义。所以说 ， 矿井反风其实质就是通过改变巷道风流方向，来防 止进风 系统火灾危害扩大和方便抢救工作 的进行 ， 是矿井灾害预防和处理计划中的应急措施之一。 3 矿井反风方式及其适用条件 3 ． 1 矿井反风方式 在这里主要介绍 3 种矿井反风方式 即全矿性 反风 、区域性反风和局部反风。 3 - 2 矿井反风方式及其适用条件 1 全矿性反风适 用于矿井进风井 口附近 、进 风井筒 、井底车场、石门、主要运输大巷等处发生 的火灾 ，井下人员主要集 中在 采掘工作 面时 的情 况 但必须考虑周密，只有等反风后火灾回风流中 的所有人员撤 出后才可实行。 6 0 2 区域性反风适 用于多进风井 、多 回风井的 矿井一翼或某一独立通风系统中的进风大巷。发生 火灾时，通过调节 1台或几 台主要通风机的反风设 施 ，而实现部分地区内的风流反向。 3 局部反风适用于采区内。发生火灾时 ，通 过调整采区内部部分巷道 中的通风设施 ，并加以密 切配合 ，使火灾地点风流反向。这种反风方式不改 变主要通风机的工作方式和主要进回风巷道的风流 方向．而只是利用采区内部的通风设施来实现局部 地点反风。 除以上 3种反风方式外 ，各矿还可以根据火灾 经常发生地点 如 自然发火较严重的矿井及火风 压的大小 ，采用其他控制的方式 如维护一条主要 进 、回风区域的短路通道 ，遇灾变时 ，主要通风机 保持正常运转 ．使有毒有害气体不经过采区 ，直接 排入 回风道或停止主要通风机运转 ，单纯利用井筒 内产生的火风压实现反风等。 4 主要通风机反风方式 主要通风机的常规反风方式一般有 3种 反风 道反风 ，反转反风和无反风道反风。 4 ． 1 反风 道反 风 反风道反风是利用主要通风机装置 ，设置专用 反风道 和控制风 门。使通风机的排风 口与反风道相 连 ．风流 由风硐压入总 回风道 ，而使风流反向的方 法 离心式主要通风机一般采用这种反风方式 ，部 分反风量不够的轴流式通风机也采用该种方式 。 4 - 2 反转反风 反转反风就是不再修建反风道 ，直接利用现有 风硐 ，使通风机反转吸入地面的风从风硐压入井下 实现反风。轴流式主要通风机一般采用这种反风方 式 ．目前新型的轴流式主要通风机大多能够实现反 转反风 。 4 ． 3 无 反风道 反风 无反风道反风是利用备用的主要通风机作为反 风道实现反风的方式。装有备用通风机的矿井可采 用此方式 ，但必须保证反风后备用通风机能迅速恢 复正常状态。 5 矿井反风可靠性论述及其成功的条件 5 ． 1 矿井反风可靠性论述 矿井反风 必须 由一连 串的命 令和动 作才能完 成 ．任何 一项 出现差错都可 能导致 反风失败 。因 此 ．必须把矿井反风作为一个系统加以研究 ，这个 维普资讯 系统包括报警 、灭火 、决策 、撤人 、命令 、操作 、 设施 、抢险和再次灭火 9个环节组成。 矿井反风可靠性论述简要说 明 1 在正常通风条件下 ，突然发生火灾 ，一方 面现场人员要立即报警 ，另一方面要组织人员进行 灭火 ，力争将火扑灭在初始状态 ，防止事故扩大 如果火势较大 ，现场根本无法控制 ，必须再次 向调 度室汇报 2 指挥部接到报警信号后 ．要立 即组成抢险 救 灾指 挥部 ，对火灾事故抢险进行决策 ，如需反 风 ，必须下令立即将反风后的回风流中的所有人员 撤至井上 ，待所有人员撤至井上后，下令反风。 3 在发生火灾后 ，通风机房反风人员必须及 时到位 ，随时接受指挥部命令。在接到指挥部下达 的反风命令操作后 ，立即进行现场操作。 4 在确定所有 的反风风 门 、绞车 、钢丝绳无 问题后 ，实行通风机反转或反风道反风。 5 反风成功后 ，一方面组织抢险 ，另一方 面 组织人员进行灭火 。 6 其 中任何一个环节 出现错误 ，将导致反风 失败。 5 ． 2 矿井反风成功的条件 矿井实现完全反风成功 ，必须具备以下条件。 1 按 规定 的路线实现反风 。根据火灾地点 的 位置和灭火救灾的要求 ，把指定有人的地点变成火 区的进风侧 ，把指定的无人或 已撤人的地点变成火 区回风侧 囡豳疆E ■ 鑫 | 警 鑫 冀 嚣 ￡ 芎 冀 霉 嚣 ■ 置 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ‘ ■ 2 按规定的时间实现反风。从发生火灾到实 现反风的总时间应小于从发生火灾到人员所在地点 有害气体上升到危险浓度的时间。 3 防止 因反风 而发生 瓦斯爆 炸 。反风初期 ， 风流中的瓦斯折返，当其再次流经瓦斯源时 ．二次 携带瓦斯 ，从反风开始的几分钟到十多分钟 ．总回 风流 中往往出现一个瓦斯浓度峰值。反风继续 ，地 面新鲜风流逐渐掺入 ，风流中瓦斯浓度峰值逐渐下 降并趋于稳定。要重点防止反风初期几分钟至几十 分钟之间瓦斯峰值遇到火源产生瓦斯爆炸现象 6 结论 1 矿井反风是 防止矿井火灾扩大的应急措施 之一 ．它使用的几率很低 。但是一旦发生灾变而需 要反风时 ．各部 门必须分工明确 ，各司其职 、坚守 岗位 ，确保反风的任何环节都不能失误。 2 影响矿井反风后 风流 的因素很多 ，如 自然 风压 、火风压 、反风后主要通风机 的风压等 ，必须 积累经验 ，全盘考虑 ，防止反风失败。 3 可 以采用两 台及两 台以上通风机并联反风 ， 但必须加强主要通风机的 日常维护工作 ，确保其运 转正常。 4 在反风过程 中 ．可能 出现需要风流反 向的 地方 而不反向 的现象 ，这就需要 调整部分通风设 施 ，使得部分风流短路或控制其他出风井 的风量 ， 来 确保需 要风流 反 向的火灾 地点 的风压 和风量 。 大同煤矿集团有 限责任公 司通风处，山西 大 同0 3 7 0 0 3 责任 编辑刘长生 Ana l y s i s o n t he M i n e Re v e r s e - W i nd Te c hni q ue a nd Di s c us s i o n o n t he Re l e v a n t Pr o bl e m s W a n g Zi ba ng Abs t r a c t Thi s p a pe r ma i nl y i n t r o du c e s t e c h ni qu e ， r e l i a nc e ， ma n ne r ， e f f e c t a nd f un c t i o n c on di t i o n of t he mi ne r e v e r s e wi n d， e s p e c i a l l y e x p o u n d s t h e c a l c u l a t i o n t h e o r e t i c a l r e l i a n c e o f t h e r e V e r s e wi n d s tr e n g t h d e ma n d s ． Ke y wo r d s mi n e； r e v e r s e wi n d t e c h n i q u e ； r e v e r s e wi n d r e l i a n c e ； r e v e r s e wi n d ma nn e r ； r e v e r s e wi n d e f f e c t 61 维普资讯