區域性反風技術在處理礦井局部火災時的應用

楊萬海

（山西潞安集團慈林山煤業公司夏店煤礦 ，山西 長治 046000）

1 礦井通風系統概況

燕子山煤礦通風系統為多風井多主扇聯合運轉系統，通風系統為抽出式，通風方式為混合式。礦井現有進風井7個，回風井3個，分別為回風井、西回風井、東回風井。礦井總進風量35374m3/min，礦井總回風量36309m3/min。三個回風井擔負全礦井通風任務。其中回風井擔負東區14-3#層309（南翼）盤區、5#層302盤區、8#層及主井尾等系統供風任務；東回風井擔負東區山4#層302盤區及3#層302盤區開拓供風任務，西回風井擔負14-3#層303盤區和西區4#層、5#層的供風任務。礦井通風系統合理、可靠，井下各盤區均為三巷布置，并設有專用回風巷，所有用風地點全部實現分區通風。通風能力核定為684.8萬t/a。

2 區域性反風必要性分析

根據該礦通風系統較復雜的實際特點，假設位于東區4#層盤區主要進風路線上發生外因火災，煙霧勢必會隨風流蔓延至4#層盤區各工作面。如采取全礦井反風可能會造成局部微風區的存在，并且風流不可控將煙霧擴散至礦井其他區域。采取區域反風：指定東風井主扇單獨反風，改抽出式為壓入式；主扇、西風井主扇繼續抽出式運轉的方案。方案實施后，會達到該礦東區風流反向，進風變為回風，煙霧方向單一并隨反風流直接從東區進風井排出，而不影響其他主扇區域。但由于東風井由抽出式改為壓入式，原有通風網絡已發生較大改變，因此，東風井區域性反風期間，必然后會造成微風、無風區的存在。需采用技術手段，保證區域反風能控制火區的同時，保證通風系統穩定可靠。

3 區域性反風方案設計

利用礦井通風阻力測定掌握礦井阻力分布，通過網絡結算確定礦井壓、抽風流的交匯點及網絡分風量，根據網絡結算結果及數據的模擬分析，準確掌握礦井正、負壓交匯點，及時在正、負壓交匯點構筑通風設施，使區域反風期間礦井正、負壓系統隔離開，并消除無風、微風區域。

3.1 礦井阻力分布

通過全礦井通風阻力測試獲得礦井真實的井巷通風阻力系數和風阻值，了解現有通風系統中阻力分布情況。為擬定發生事故時的風流控制方法提供必要的參數，使風量調節有可靠的技術數據依據。掌握在全礦井抽出式的通風方式下，單主扇由抽出式改為壓入式后通風網絡變化情況，并根據通風網絡的變化提前在風流不穩定區域提前構筑相關通風設施，達到全礦井抽、壓平衡狀態，使區域性反風期間礦井通風系統穩定、可靠。本次阻力測定采用傾斜壓差計法，通風阻力分布結果見表1。

表1 礦通風阻力結果表

3.2 計算礦井壓、抽風流的交匯點及網絡分風量

根據礦井阻力分布結果，進行通風網絡結算。由于東風井由抽出式改為壓入式，原有抽出式礦井通風網絡已發生較大改變，能量平衡點也隨之移動，風流交匯地點也發生了大的變化。故需對現有網絡進行重新結算，以確定風流重新匯合地點，并確定各分支節點網絡分風情況，利用網絡分風提前預判反風期間可能出現的微風區域，進行處理。本次通風網絡結算采用思考德?恒斯雷（Scott Hensley）法計算回風井主扇、西風井主扇采用抽出式，東風井主扇采用壓入式時礦井通風網絡變化如圖1所示。根據此次東風井主扇區域反風前網絡結算結果，此次正、負壓風流匯合點為東區4#層軌道石門、皮帶石門位置。

圖1 東風井主扇采用壓入式時礦井通風網絡變化

3.3 通風設施的構筑

為了保證區域性反風安全順利進行，避免微風、無風區域的出現進而造成瓦斯超限事故，防治次生災害的發生。故需根據網絡結算結果，此次正、負壓風流匯合點為東區4#層軌道石門、皮帶石門位置，需及時在正、負壓交匯點構筑通風設施，使區域反風期間礦井正、負壓系統隔離開，并消除無風、微風區域。①構筑東區4#層軌道石門臨時正反風門兩道，使軌道石門處風流分離，防止全礦井正、負壓相互作用；②構筑東區4#層皮帶石門臨時正反風門兩道，使皮帶石門處風流分離，防止全礦井正、負壓相互作用；③改進東區進、回風井底聯巷單向調節為正反向調節，防止東風井反風期間風流反向后由此處短路，造成東區處于無風狀態；④將東風井主扇空載反轉運行，并測定主扇風量及外部漏風量，確保在反風期間反風量符合《規程》不低于40%要求。東區4#層軌道石門、皮帶石門臨時正反風門構筑位置如圖2所示。

圖2 東區4#層軌道石門、皮帶石門臨時正反風門構筑位置

4 區域性反風的實施及結果

反風前待各項準備工作做好后，該礦于2017年5月5日開始實施東風井區域性反風演習。9：00東風井主扇開始停運轉操作，備用主要通風機進行反轉反風操作，反風操作10min內結束。井下風流穩定30分鐘后，11：00 風量測定組進行反風風量測定，11：54 風量測定完畢并匯報結束。11：55根據各組匯報情況，反風、自然風各項數據全部記錄，12：00各主要通風機恢復正常通風。

表2 區域反風后具體反風數據

反風期間，所有主要通風設施檢查到位，風向全部逆轉后，采掘工作面均未發生氣體超限現象，各采空區及重點區域一切正常，無氣體外泄現象。根據前述分析，反風率均大于40%，主扇操作時間均小于10分鐘，各項指標均符合技術要求，反風率達到了76.25%，取得了明顯效果。反風后具體反風數據見表2。通過此次區域性反風，確保了整個4#層盤區作業人員安全。按4#層盤區內1采2掘1備人員計算，至少可確保當時此區域現場200人以上作業人員生命安全，極大的提高了安全效益。

5 結 語

通過東風井主扇單獨反風，主扇、西風井主扇正常通風的實踐經驗。對全礦井三臺主扇相互作用下區域性反風時通風系統有了實際掌握，并檢驗了我礦應對區域進風側火災問題的有效治理手段。為多臺主扇聯合運轉礦井復雜通風系統中單一主扇反風積累了寶貴的實踐經驗和數據參考經驗。