第六章火灾时期风流紊乱防治

1、 主要内容主要内容 第一节第一节 火灾时期常见的风流紊乱形式火灾时期常见的风流紊乱形式 第二节第二节 火风压的生成与计算火风压的生成与计算 第三节第三节 旁侧支路风流紊乱的原因及其防治旁侧支路风流紊乱的原因及其防治 第四节第四节 主干风路火灾的控制主干风路火灾的控制 第五节第五节 矿井火灾时期风流紊乱实例矿井火灾时期风流紊乱实例 第一节第一节 火灾时期常见的风流紊乱形式火灾时期常见的风流紊乱形式 一旦矿井发生火灾事故，不管是内因火灾还是外因火灾，由于是缺一旦矿井发生火灾事故，不管是内因火灾还是外因火灾，由于是缺 氧燃烧，往往成生大量的有毒有害气体及高温烟流。如果烟流流经的氧燃烧，往往成生大量的

2、有毒有害气体及高温烟流。如果烟流流经的 通道不畅通以及火源温度特别高，生成大量的烟雾，则通道不畅通以及火源温度特别高，生成大量的烟雾，则往往容易造成往往容易造成 矿井风流局部或全矿性的紊乱矿井风流局部或全矿性的紊乱，烟流可能侵入不该到达的区域。如果，烟流可能侵入不该到达的区域。如果 没有正确的防范措施，将会造成严重的后果，导致事故的扩大，造成没有正确的防范措施，将会造成严重的后果，导致事故的扩大，造成 更大的伤亡事故。更大的伤亡事故。 例如例如19471947年年1 1月月3030 波兰莫泽尤夫矿，采区上山发生火灾，由于矿井波兰莫泽尤夫矿，采区上山发生火灾，由于矿井 通风管理薄弱，加之领导对火

3、灾时期风流的变化规律缺乏知识，处理通风管理薄弱，加之领导对火灾时期风流的变化规律缺乏知识，处理 不当，以至位于火区上风侧远离火源的采区遭到有毒气体的侵袭，致不当，以至位于火区上风侧远离火源的采区遭到有毒气体的侵袭，致 使人丧生。使人丧生。 1)1)矿井概况矿井概况 通风系统示意图通风系统示意图( (图图6-33a)6-33a)与网路图与网路图( (图图6-33b)6-33b)只绘出了与火灾有只绘出了与火灾有 关部分。风流从进风井筒进入生产水平后，通过大巷、石门关部分。风流从进风井筒进入生产水平后，通过大巷、石门(2-3-1-5)(2-3-1-5) 分别流向矿井两翼的各个煤层采区。西翼采区因自然

4、发火封闭，生产分别流向矿井两翼的各个煤层采区。西翼采区因自然发火封闭，生产 安排在东翼采区和西翼的上阶段。暗井是从上阶段下放重车的通道。安排在东翼采区和西翼的上阶段。暗井是从上阶段下放重车的通道。 2)2)事故发生经过事故发生经过 火灾的发生是由于封闭的老火区复燃外延引燃了邻近采区上山火灾的发生是由于封闭的老火区复燃外延引燃了邻近采区上山(3)(3)的木支架造成的木支架造成 的的。事故发生的当天一位区长曾于。事故发生的当天一位区长曾于1212点点3030分检查工作路过此地，并且发觉从火区密封墙分检查工作路过此地，并且发觉从火区密封墙 上向外涌出青烟，这时井下各个采区都在照常工作，但上向外涌出青

5、烟，这时井下各个采区都在照常工作，但42min42min后，突然从原来上风的暗后，突然从原来上风的暗 井下口向石门涌出大量浓烟，掺入新风，毒化了位于上风头的采区。因为没有估计到火井下口向石门涌出大量浓烟，掺入新风，毒化了位于上风头的采区。因为没有估计到火 势的发展，没有预料到火烟会从暗井下涌，所以没有通知和撤出东翼采区的工人，以致势的发展，没有预料到火烟会从暗井下涌，所以没有通知和撤出东翼采区的工人，以致 2525人中毒牺牲。人中毒牺牲。 3)3)事故原因及教训事故原因及教训 此次事故的发生完全是由于老火区封闭不严，燃烧外延而引起，基层领导也未此次事故的发生完全是由于老火区封闭不严，燃烧外延而

6、引起，基层领导也未 能给予足够的重视，尽管发现火情而却未能及时处理，以致酿成了此次事故，从中可以能给予足够的重视，尽管发现火情而却未能及时处理，以致酿成了此次事故，从中可以 总结出如下的经验教训：总结出如下的经验教训： (1)(1)在处理矿井火灾时，尤其针对发生在上行风流中的火灾，首先在处理矿井火灾时，尤其针对发生在上行风流中的火灾，首先要着眼于控制火势要着眼于控制火势 的发展，以减小火风压的生成的发展，以减小火风压的生成，这就要求将直接灭火法放在首位。同时要求在火源前面，这就要求将直接灭火法放在首位。同时要求在火源前面 张挂临时风帘，以减少向火源点供风达到减弱火势的目的。张挂临时风帘，以减少

7、向火源点供风达到减弱火势的目的。 (2)(2)在火源前面张挂风帘一是可以减少向火区供风，控制火势发展，同时也起了增大在火源前面张挂风帘一是可以减少向火区供风，控制火势发展，同时也起了增大 火区支路风阻稳定风流的作用。但在瓦斯矿井要十分注意检查火源与风帘之间的巷道里火区支路风阻稳定风流的作用。但在瓦斯矿井要十分注意检查火源与风帘之间的巷道里 是否有局部积聚的瓦斯。是否有局部积聚的瓦斯。 (3)(3)保证回风系统的排烟道路畅通保证回风系统的排烟道路畅通，因此，在排烟的道路上如果有风窗存在，要及时，因此，在排烟的道路上如果有风窗存在，要及时 开启，如果能找到一条临时的通道使烟流短路，以最小的阻力排出

8、矿井就更为理想。不开启，如果能找到一条临时的通道使烟流短路，以最小的阻力排出矿井就更为理想。不 过关键在于日常对矿井回风系统的管理，保持回风道支架完整，断面足够大，风速无超过关键在于日常对矿井回风系统的管理，保持回风道支架完整，断面足够大，风速无超 限的区段，没有局部阻塞是十分重要的。限的区段，没有局部阻塞是十分重要的。 (4)(4)在上行风流中发生火灾时，在排烟的线路上已经撤出人员的情况下，千万不能停在上行风流中发生火灾时，在排烟的线路上已经撤出人员的情况下，千万不能停 止主扇运转，更不允许轻易采取反风措施。止主扇运转，更不允许轻易采取反风措施。 1 1、基本概念、基本概念 1)1)直接烟侵

9、区直接烟侵区火灾时期，风流保持正常流动火灾时期，风流保持正常流动 时，火烟随风流流动直接侵入的地区。时，火烟随风流流动直接侵入的地区。 2)2)主干风路主干风路从入风井经火源到风井扇风机扩散从入风井经火源到风井扇风机扩散 器流出的风路。器流出的风路。 3)3)旁侧支路旁侧支路除主干风路以外的支路。除主干风路以外的支路。 4)4)节点节点通风网路中的起始点、分风点与汇风通风网路中的起始点、分风点与汇风 点。点。 5)5)火风压火风压矿井火灾时期通风网路中出现的附矿井火灾时期通风网路中出现的附 加热风压，即火灾时期自然风压的增量。加热风压，即火灾时期自然风压的增量。 1 1 2 2 3 3 5 5

10、 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9 9 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9 9 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9 9 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9 9 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9 9 2 2、风流紊乱的形式、风流紊乱的形式 1 1）旁侧支路风流的逆转）旁侧支路风流的逆转 火灾时期火烟可能从主干风路的排烟段分出一股火灾时期火烟可能从主干风路的排烟段分出一股 烟流流朝着最近的旁侧支路逆流流动。烟流流朝着最近的旁侧支路逆流流动

11、。 2 2）主干风路风流的逆退）主干风路风流的逆退 火灾时期火烟可能一方面从主干风路的排烟段排出火灾时期火烟可能一方面从主干风路的排烟段排出 ，另一方面还可能充满巷道全断面逆着主干风路的，另一方面还可能充满巷道全断面逆着主干风路的 进风方向朝着最近的节点流去。进风方向朝着最近的节点流去。 3 3）烟流的滚退）烟流的滚退 在火源上风头巷道同一断面内既有新鲜风流沿着底在火源上风头巷道同一断面内既有新鲜风流沿着底 板保持原有方向向火源流动，同时又有烟流沿着顶板保持原有方向向火源流动，同时又有烟流沿着顶 板逆风回退。板逆风回退。 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 火火 8 8 9

12、 9 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 8 8 9 9 火火 1 1 2 2 3 3 5 5 6 6 7 7 4 4 8 8 9 9 火火 1 1、火风压的概念、火风压的概念 矿井发生火灾时，通风网路中出现的附加热风压称为火矿井发生火灾时，通风网路中出现的附加热风压称为火 风压。也有人称火风压为矿井火灾时期自然风压的增量。风压。也有人称火风压为矿井火灾时期自然风压的增量。 局部火风压：局部火风压：矿井发生、火灾后，高温火烟流经每段倾矿井发生、火灾后，高温火烟流经每段倾 斜或垂直的井巷时，在局部区段上产生的火风压。斜或垂直的井巷时，在局部区段上产生的火风压。 全矿火风压：全

13、矿火风压：矿井发生火灾后，高温火烟流经每段倾斜矿井发生火灾后，高温火烟流经每段倾斜 或垂直井巷时，所产生的局部火风压的总值或垂直井巷时，所产生的局部火风压的总值( (代数和代数和) )。 2 2、局部火风压的计算、局部火风压的计算 1) 1) 流体静力学方法流体静力学方法 根据火风压的定义知：火风压，即火灾时期矿井自然风压根据火风压的定义知：火风压，即火灾时期矿井自然风压 的增量，等于发火后矿井的自然风压值与发火前矿井的自然风的增量，等于发火后矿井的自然风压值与发火前矿井的自然风 压值之差。如图压值之差。如图6-6a6-6a、b b、c c所示为矿井通风系统示意图，若在所示为矿井通风系统示意图

14、，若在 出风井井底车场发生火灾后，局部火风压出风井井底车场发生火灾后，局部火风压h hf f为：为：火风压火风压h hf f的计的计 算算 式中：式中：ZZ高温烟流流经倾斜或垂直巷道的标高差；高温烟流流经倾斜或垂直巷道的标高差；m m； 0 0火灾前后巷道空气密度；火灾前后巷道空气密度；kg/mkg/m3 3； gg重力加速度；重力加速度；m/sm/s2 2； T Tf f火灾后巷道风流平均温度；火灾后巷道风流平均温度；KK； t t发火前后巷道温度的平均增值；发火前后巷道温度的平均增值； 流体静力学流体静力学 )Pa( T t gZh f 0f 从上式可以看出：从上式可以看出： uZ Z值愈

15、大，亦即高温烟流流经井巷始末两端的标高差愈大，值愈大，亦即高温烟流流经井巷始末两端的标高差愈大，h hf f 值愈大；值愈大； u火源燃烧炽烈，烟量大而温高，火源燃烧炽烈，烟量大而温高，t t值大，值大， h hf f 值也大；值也大； u在平巷内，在平巷内，Z Z值近似为零，值近似为零， h hf f 值甚小，无火风压。值甚小，无火风压。 2)2)热动力学方法热动力学方法 根据热动力学的原理，根据热动力学的原理，火风压为火灾时期矿井自然风压火风压为火灾时期矿井自然风压 的增量，其推导的计算公式为：的增量，其推导的计算公式为： 热力学热力学 )Pa( T t gZh 0 ff 式中：式中：ZZ

16、高温烟流流经倾斜或垂直巷道的标高差；高温烟流流经倾斜或垂直巷道的标高差；m m； f f火灾前后巷道空气密度；火灾前后巷道空气密度；kg/mkg/m3 3； gg重力加速度；重力加速度；m/sm/s2 2； T T0 0火灾前巷道风流平均温度；火灾前巷道风流平均温度；KK； t t发火前后巷道温度的平均增值；发火前后巷道温度的平均增值； 热热力力学学 流流体体静静力力学学 )Pa( T t gZh )Pa( T t gZh 0 ff f 0f 这两个计算公式：流体静力学方法偏小，热动力学方法偏大。这两个计算公式：流体静力学方法偏小，热动力学方法偏大。 由两个公式可以看出：由两个公式可以看出：

17、uZ Z值越大，即高温烟流流经井巷始末两端的标高差愈大，值越大，即高温烟流流经井巷始末两端的标高差愈大，h hf f 值愈大；值愈大； ut t值越大，即火源燃烧越大，烟流温度越高，值越大，即火源燃烧越大，烟流温度越高，h hf f 值也大；值也大； uZ Z值为值为0 0， h hf f为零。即在平巷内不产生火风压。为零。即在平巷内不产生火风压。 u火风压的方向永远向上。火风压的方向永远向上。 3 3、烟流的温度及其计算方法、烟流的温度及其计算方法 1)1)影响烟流温度的因素影响烟流温度的因素 烟流温度对火风压值起着决定性的作用，在烟流排出的过程中，沿程烟流温度对火风压值起着决定性的作用，在

18、烟流排出的过程中，沿程 各点的温度取决于下述因素：各点的温度取决于下述因素： 火源点燃烧物的燃烧温度；火源点燃烧物的燃烧温度； 距火源点的距离及通过该点的烟量；距火源点的距离及通过该点的烟量； 在火源与该点之间，从其它支路参入的风量及其温度。在火源与该点之间，从其它支路参入的风量及其温度。 2)2)燃烧温度燃烧温度 煤炭充分燃烧煤炭充分燃烧( (供氧充足供氧充足) )生成生成COCO2 2时，其燃烧温度可达时，其燃烧温度可达25002500。 缺氧燃烧不充分时，生成大量的缺氧燃烧不充分时，生成大量的COCO，其燃烧温度可达，其燃烧温度可达140O140O。 燃烧温度即火焰的温度，因热量是从物质

19、燃烧的火焰中放出的，燃烧燃烧温度即火焰的温度，因热量是从物质燃烧的火焰中放出的，燃烧 物质不同，火焰的温度也不相同。表物质不同，火焰的温度也不相同。表6-16-1列出几种燃烧物的燃烧温度。列出几种燃烧物的燃烧温度。 表表6-1 6-1 矿井常见燃烧物燃烧温度表矿井常见燃烧物燃烧温度表 燃燃 烧烧 物物燃烧温度（燃烧温度（）燃燃 烧烧 物物燃烧温度（燃烧温度（） 烟烟 煤煤16471647煤油煤油700-1030700-1030 木木 材材100-1177100-1177甲烷甲烷18001800 汽汽 油油 12001200 COCO 16801680 3) 3)烟流温度计算烟流温度计算 烟流在

20、排往出风井口的过程中，随着远离火源，温度逐渐降低。烟流在排往出风井口的过程中，随着远离火源，温度逐渐降低。 如图所示的巷道，如图所示的巷道，周长周长L(m)L(m)，烟流流过的，烟流流过的单元长度单元长度dxdx，单元长度巷道，单元长度巷道 壁每秒吸收的壁每秒吸收的热量为热量为dQ(JdQ(Js)s)，则有；，则有； T. LdxdQ 式中式中:dQ:dQ单元长度巷道壁每秒的吸热量，单元长度巷道壁每秒的吸热量，J Js s； TT距火源点距火源点x(m)x(m)处烟流温度的增值，处烟流温度的增值，K K； 对流传热系数对流传热系数( (换热系数换热系数) )，当烟流流过巷道时，其温度变化，当烟

21、流流过巷道时，其温度变化1K1K 时，每秒在时，每秒在1m1m2 2的巷壁上所吸收的热量的巷壁上所吸收的热量(J(Jm m2 2K)K)；值可按下面的经验公式求值可按下面的经验公式求 得：得： =2+=2+v v1/2 1/2 或或 =2+=2+v v2/3 2/3 在矿井条件下在矿井条件下取取5-105-10；v v为烟流速度，为烟流速度，m ms s。 T d CGdQ P T dT GC Ldx T d CGTLdx P P C C L P T dT dx G C x G C 0e TT GC Lx 0 P eTT 烟流流过巷道单元长度的失热量为：烟流流过巷道单元长度的失热量为： 式中：

22、式中：dQdQ烟流的失热量，烟流的失热量，J Js s； G G烟流量，烟流量，kgkgs s； C CP P定压比热，定压比热，J Jkg.Kkg.K； dTdT在单元长度在单元长度(dx)(dx)内烟流温度的下降值，内烟流温度的下降值，K K。 令令 则则 积分整理得积分整理得 式中：式中：T T0 0火源点温度的增值，火源点温度的增值，K K。 从公式从公式(6-18)(6-18)可以看出，可以看出，T T随烟量的增多而增高，随火源点的距离增大而随烟量的增多而增高，随火源点的距离增大而 减小。下面给出一个实侧可以看出烟流距火源的距离减小。下面给出一个实侧可以看出烟流距火源的距离x(m)x

23、(m)及烟量及烟量G(kgG(kgs)s) 对烟流冷却程度的影响。对烟流冷却程度的影响。 （6-186-18） X G C 0 0 0 T T x 0 eTT T T ln TlnTlnx G C t dt dx G C 0 (6-17)(6-17) 单元长度巷道壁面的吸热量等于烟流失热量。单元长度巷道壁面的吸热量等于烟流失热量。 例：烟流流经断面为例：烟流流经断面为6m6m2 2、周长、周长1Om1Om的梯形巷道，取的梯形巷道，取=7=7，Cp=1.005kJCp=1.005kJ kgKkgK，烟流密度，烟流密度s=s=101 kg101 kgm m3 3。求烟流速度为。求烟流速度为0.10

24、.1、0.50.5、1.01.0、3.03.0、6.0m6.0m s s时，距离火源时，距离火源xmxm处的温度增值处的温度增值T T与火源温度增值与火源温度增值T T0 0之比。之比。 根据公式根据公式(6-18)(6-18)计算，其结果列如表计算，其结果列如表6-26-2。 表表6-2 6-2 烟流速度不同，距火源距离不同时，火烟温度降低程度表烟流速度不同，距火源距离不同时，火烟温度降低程度表 0.10.10.50.51.01.03.03.06.06.0 0.10.133.8633.86100.89100.89155.82155.82279.95279.95439.38439.38 0.0

25、10.0167.7267.72201.78201.78311.63311.63595.90595.90878.75878.75 0.0010.001 101.58101.58 302.66302.66 467.45467.45 893.85893.85 1313.131313.13 距火源点距火源点X(m)X(m) V(m/s)V(m/s) T/T/T T0 0 从上表可以看出：从上表可以看出：烟速愈低，距火源的距离愈远，则火烟温度的降低程度愈大，反之烟速愈低，距火源的距离愈远，则火烟温度的降低程度愈大，反之 则相反。则相反。譬如，发火以后，在火源前方譬如，发火以后，在火源前方( (上风侧上风

26、侧) )建立临时防火墙或悬挂风帘，以控制建立临时防火墙或悬挂风帘，以控制 对火源的供风，使烟量减少，烟速降低，这对控制其温度增值将是有效的。如将烟速对火源的供风，使烟量减少，烟速降低，这对控制其温度增值将是有效的。如将烟速 控制在控制在0.1 m0.1 ms s时，从表时，从表6-26-2可以看出，在距火源可以看出，在距火源10lm10lm处，火烟温度的增值处，火烟温度的增值T T仅是火仅是火 源点温度增值源点温度增值T T0 0 的千分之一。若火源温度增值为的千分之一。若火源温度增值为100O100O，则在，则在101 m101 m处仅比原来的处仅比原来的 气温增高气温增高11。反之，如不采

27、取措施截断供风，烟速为。反之，如不采取措施截断供风，烟速为6.0 m6.0 ms s时，则只有在距火源时，则只有在距火源 1313 m1313 m的地方，才能出现与上述相同的结果。的地方，才能出现与上述相同的结果。因此，减少火源点的供风是冷却烟流，因此，减少火源点的供风是冷却烟流， 降低局部火风压的存效措施。降低局部火风压的存效措施。 4) 4)掺入风流后烟流温度的计算掺入风流后烟流温度的计算 设烟流的温度为设烟流的温度为TsTs，掺入风流的温度为，掺入风流的温度为T TV V混合后的温度为：混合后的温度为： Pm VPVVSPSs m C TCmTCm T (6-19) (6-19) 式中式

28、中:T:Tm m掺入风流后，混合气体的温度，掺入风流后，混合气体的温度，K K； C CPs Ps、 、C CPv Pv、 、C CPm Pm 分别代表烟流、掺入风流以及混合后气体的比热，分别代表烟流、掺入风流以及混合后气体的比热，(J(J kg.K)kg.K)； m ms s、m mv v混合气体中烟流与风流各占的百分比，混合气体中烟流与风流各占的百分比，(m(ms s+m+mv v=1)=1)。 取取 PmPVPS CCC 则则 VVSSm TmTmT (6-2O) (6-2O) 当烟流温度为当烟流温度为Ts=50OTs=50O，风流温度，风流温度Tv=20Tv=20时，根据掺入烟流的风量

29、不同，时，根据掺入烟流的风量不同， 所计算得的混合气体温度如表所计算得的混合气体温度如表6-36-3。 表表6-3 6-3 渗入烟流的风量不同，混合气体的温度表渗入烟流的风量不同，混合气体的温度表 m mv v（% %）1010202030304040505060607070 T Tm m（）452452404404352352308308260260212212146146 从表从表6-36-3看出，看出，掺入风量有降低烟温的作用，但是并不掺入风量有降低烟温的作用，但是并不 显著显著。而且向火烟中掺入新风使其温度下降以减少局部火风。而且向火烟中掺入新风使其温度下降以减少局部火风 压的方法，只

30、有当火烟温度低于其本身的着火温度，而且也压的方法，只有当火烟温度低于其本身的着火温度，而且也 低于流经巷道中可燃物的着火温度时才能采用，否则掺入新低于流经巷道中可燃物的着火温度时才能采用，否则掺入新 风的地方，不管是由于火烟本身发生燃烧，还是由于煤或坑风的地方，不管是由于火烟本身发生燃烧，还是由于煤或坑 木发生燃烧，都可能产生再生火源。木发生燃烧，都可能产生再生火源。 应当指出的是，应当指出的是，在回风系统的巷道中设置水幕，一旦在回风系统的巷道中设置水幕，一旦 发生火灾，在排烟的沿途，启动使之喷淋，对降低烟流的温发生火灾，在排烟的沿途，启动使之喷淋，对降低烟流的温 度是十分显著的度是十分显著的

31、，国内外在使用这一方法中不仅收到了降低，国内外在使用这一方法中不仅收到了降低 烟温的作用，而且起到阻火的效果，将火灾控制在一定的范烟温的作用，而且起到阻火的效果，将火灾控制在一定的范 围内，阻止其蔓延。围内，阻止其蔓延。 综上所述，火灾发生时控制供风，以阻止火势发展、综上所述，火灾发生时控制供风，以阻止火势发展、 降低火源点及排出烟流的温度；启动水幕系统，阻火降温等降低火源点及排出烟流的温度；启动水幕系统，阻火降温等 都是减少局部火风压生成、防止风流紊乱的可行措施。在排都是减少局部火风压生成、防止风流紊乱的可行措施。在排 烟的沿途掺入新风降温的措施则是有条件的，只有在不引起烟的沿途掺入新风降温

32、的措施则是有条件的，只有在不引起 再生火源再生火源的条件下，方可采用。的条件下，方可采用。 4 4、再生火源、再生火源 井下发生火灾时，原生火源排出的高温烟流在流经的沿途掺入新风井下发生火灾时，原生火源排出的高温烟流在流经的沿途掺入新风 的地点再次着火，并引燃木支架或煤壁所生成的火源称之为再生火源。的地点再次着火，并引燃木支架或煤壁所生成的火源称之为再生火源。 从原生火源排出的火烟具有高温的特点，在流经的巷道中，如果没从原生火源排出的火烟具有高温的特点，在流经的巷道中，如果没 有新风流的参入，烟流因缺氧无法引燃巷道中的可燃物。但如果高温烟流有新风流的参入，烟流因缺氧无法引燃巷道中的可燃物。但如

33、果高温烟流 流经的巷道有新风流的参入，当烟流温度高于巷道中可燃物（木背板、木流经的巷道有新风流的参入，当烟流温度高于巷道中可燃物（木背板、木 支架、电缆、皮带等）的着火点时高温烟流将在参新风的地点再次发生燃支架、电缆、皮带等）的着火点时高温烟流将在参新风的地点再次发生燃 烧，形成再生火源。烧，形成再生火源。 再生火源的产生，将是非常危险的，它将使事故扩大、造成风流紊再生火源的产生，将是非常危险的，它将使事故扩大、造成风流紊 乱。产生再生火源的危险性与火烟的温度、成分有密切的关系，在下列几乱。产生再生火源的危险性与火烟的温度、成分有密切的关系，在下列几 种条件下都可能产生再生火源。种条件下都可能

34、产生再生火源。 1)1)富燃料再生火源富燃料再生火源 当火灾气体从火源排出后，烟流温度非常高，高于火灾气体的着火温度，当火灾气体从火源排出后，烟流温度非常高，高于火灾气体的着火温度， 且含有大量的可燃成分，由于缺氧而不能燃烧。当有新鲜风流参入时，有且含有大量的可燃成分，由于缺氧而不能燃烧。当有新鲜风流参入时，有 了供氧条件，就会在汇合点燃烧并引燃巷道中的可燃物。了供氧条件，就会在汇合点燃烧并引燃巷道中的可燃物。这类火灾往往发这类火灾往往发 生在巷道的交叉点。生在巷道的交叉点。燃烧的火灾气体点燃支架、煤壁，电缆等，立即形成燃烧的火灾气体点燃支架、煤壁，电缆等，立即形成 交叉点处的再生火源。交叉点

35、处的再生火源。 2)2)富氧再生火源富氧再生火源 当高温火灾气体含有足够量的氧，但可燃性气体成分不多时，它本身虽当高温火灾气体含有足够量的氧，但可燃性气体成分不多时，它本身虽 不能燃烧，但是在它流经的沿途一遇可燃物，就有可能产生再生火源。不能燃烧，但是在它流经的沿途一遇可燃物，就有可能产生再生火源。 3)3)引起煤炭自燃引起煤炭自燃 含有一定浓度可燃气体的火烟，虽然它的温度低于自燃或点燃其它可燃含有一定浓度可燃气体的火烟，虽然它的温度低于自燃或点燃其它可燃 物的温度，但是由于救灾延续时间过长，在其流过的沿途与煤巷壁面接触能物的温度，但是由于救灾延续时间过长，在其流过的沿途与煤巷壁面接触能 使煤

36、壁温度提高，如果在煤壁内存在裂隙或裂缝，由于温度增高，有可能引使煤壁温度提高，如果在煤壁内存在裂隙或裂缝，由于温度增高，有可能引 起煤的自燃或瓦斯燃烧而形成再生火源。起煤的自燃或瓦斯燃烧而形成再生火源。 再生火源可能发生在一个地方，也可能发生在排烟沿途的多个地点。再再生火源可能发生在一个地方，也可能发生在排烟沿途的多个地点。再 生火源的发生使救灾工作复杂化，生火源的发生使救灾工作复杂化，为此在扑灭火灾时，一定要注意了解从为此在扑灭火灾时，一定要注意了解从 火源点到风井排烟的沿途是否存在发生再生火源的条件火源点到风井排烟的沿途是否存在发生再生火源的条件。 综上所述，产生再生火源的条件可以概括为以

37、下三个方面：综上所述，产生再生火源的条件可以概括为以下三个方面： 火灾气体的成份；火灾气体的成份； 火烟温度；火烟温度； 可燃物的分布情况。可燃物的分布情况。 （1 1）火灾燃烧的时间愈长，再生火源发生的可能性愈大。）火灾燃烧的时间愈长，再生火源发生的可能性愈大。 因此，如果短时间内不能控制火势和完成灭火工作时，必须根据具体情因此，如果短时间内不能控制火势和完成灭火工作时，必须根据具体情 况采取冷却火烟、煤壁与支架的措施。最有效的降低温度的方法是设立水幕，况采取冷却火烟、煤壁与支架的措施。最有效的降低温度的方法是设立水幕， 水幕既可以冷却烟流，又可以阻挡火势蔓延。水幕既可以冷却烟流，又可以阻挡

38、火势蔓延。 （2 2）可以采用改变火烟排出路线的方法以防再生火源的发生，例如令高）可以采用改变火烟排出路线的方法以防再生火源的发生，例如令高 温烟流通过不燃性材料支护的岩巷。温烟流通过不燃性材料支护的岩巷。 （3 3）在火源前方构筑防火墙以减少向火区供风。）在火源前方构筑防火墙以减少向火区供风。 5 5、灾变时期的火源分类、灾变时期的火源分类 1 1）富氧燃烧（非受限燃烧）富氧燃烧（非受限燃烧） 火源燃烧产生的挥发性气体在燃烧中已基本耗尽。火源燃烧产生的挥发性气体在燃烧中已基本耗尽。 火源下风侧氧气浓度保持火源下风侧氧气浓度保持15%15%以上。以上。 2 2）富燃料燃烧（受限燃烧、贫氧燃烧）

39、富燃料燃烧（受限燃烧、贫氧燃烧） 火源燃烧时火势大、温度高，火源产生大量炙热挥发性气体与主风流混合火源燃烧时火势大、温度高，火源产生大量炙热挥发性气体与主风流混合 形成炙热烟流，烟流中氧气浓度低于形成炙热烟流，烟流中氧气浓度低于2%2%。 性质性质 分类分类 富燃料燃烧富燃料燃烧 受限燃烧受限燃烧 富氧燃烧富氧燃烧 非受限燃烧非受限燃烧 基本特征基本特征燃料多，供氧不足燃料多，供氧不足燃料不足，供氧多燃料不足，供氧多 特点特点 火势范围大，火势大，蔓延快火势范围大，火势大，蔓延快火势范围小，火势小，蔓延慢火势范围小，火势小，蔓延慢 耗氧多，剩余氧少（耗氧多，剩余氧少（2%2%左右）左右）耗氧少

40、，剩余氧多（耗氧少，剩余氧多（15%15%左右）左右） 剩余大量可燃挥发物剩余大量可燃挥发物可燃挥发物基本耗尽可燃挥发物基本耗尽 易引起再生火源与爆炸易引起再生火源与爆炸不易引起再生火源与爆炸不易引起再生火源与爆炸 危险性大危险性大危险性小危险性小 思考思考! ! 井下巷道发生火灾时，是停止风量、减井下巷道发生火灾时，是停止风量、减 少风量还是增加风量？该如何考虑？少风量还是增加风量？该如何考虑？ 3 3）矿井火灾火源分带）矿井火灾火源分带 富燃料燃烧火灾火源分带图富燃料燃烧火灾火源分带图 1 1冷却带；冷却带；2 2焦化带；焦化带；3 3燃烧带；燃烧带； 4 4高温热解带；高温热解带；5 5

41、剩余燃料带；剩余燃料带； 6 6预热带；预热带；O O2 2氧气浓度；氧气浓度； CC可燃气体浓度；可燃气体浓度；t tf f温度。温度。 O O2 2% % C C% % 烟烟流流 1 12 2 4 4 3 3 t tf f O O2 2% % C C% % 烟烟流流 1 12 23 35 56 6 t tf f 4 4 富氧燃烧火灾火源分带图富氧燃烧火灾火源分带图 1 1冷却带；冷却带；2 2焦化带；焦化带； 3 3燃烧带；燃烧带；4 4预热带。预热带。 富富燃燃料料燃燃烧烧的的危危险险性性示示意意图图 新新鲜鲜风风流流 4 4）富燃料火灾危险性）富燃料火灾危险性 1 1. .原原生生火火

42、源源2 2. .再再生生火火源源3 3. .烟烟流流滚滚退退 4 4. .与与空空气气的的接接 触触界界面面燃燃烧烧 5 5. .在在有有漏漏风风渗渗入入条条件件下下可可 能能引引燃燃巷巷顶顶煤煤壁壁、支支架架 6 6. .热热风风压压引引起起火火源源下下风风 侧侧烟烟流流逆逆转转而而进进入入火火源源 上上风风侧侧并并再再次次进进入入火火 源源，可可能能引引起起爆爆炸炸。 7 7. .可可燃燃预预混混气气体体再再次次 进进入入，可可能能出出现现爆爆炸炸 8 8. .旁旁侧侧新新鲜鲜风风流流 9 9. .可可燃燃预预混混 气气体体形形成成 1 10 0. .可可能能出出现现燃燃烧烧或或爆爆炸炸

43、5 5）富燃料类火灾的防治）富燃料类火灾的防治 富燃料燃烧取决于可燃物的类型、数量及供氧量。可燃物越容易引燃，富燃料燃烧取决于可燃物的类型、数量及供氧量。可燃物越容易引燃， 燃料数量越大，供氧量相对于燃料量不足燃料数量越大，供氧量相对于燃料量不足( (如停风、减风、巷道垮塌等如停风、减风、巷道垮塌等) )， 空气预热温度越高，则发生富燃料类火灾的可能性越大。空气预热温度越高，则发生富燃料类火灾的可能性越大。 富燃料燃烧还取决于巷道断面的大小，下风侧可燃物种类、数量和分富燃料燃烧还取决于巷道断面的大小，下风侧可燃物种类、数量和分 布形式。巷道周长和断面积之比愈小布形式。巷道周长和断面积之比愈小(

44、巷道断面愈小巷道断面愈小)，愈容易发生富燃料，愈容易发生富燃料 类火灾。类火灾。 （1 1）防止富燃料类火灾发生的方法防止富燃料类火灾发生的方法 (1) (1)减小火焰沿巷道蔓延的速度，即在火灾刚发生时，及时采取灭火措施，减小火焰沿巷道蔓延的速度，即在火灾刚发生时，及时采取灭火措施， 避免火势扩大，或者在火源下风侧布置洒水水幕，减少下风侧可燃挥发性避免火势扩大，或者在火源下风侧布置洒水水幕，减少下风侧可燃挥发性 气体的产生。气体的产生。 (2)(2)除非有十分可靠而安全的减风、停风理由，否则应维持着火区域的通除非有十分可靠而安全的减风、停风理由，否则应维持着火区域的通 风，即不减小风速。风，即

45、不减小风速。 如果矿井火灾已成为富燃料类火灾或已由富氧类火灾转变为富燃料类火如果矿井火灾已成为富燃料类火灾或已由富氧类火灾转变为富燃料类火 灾时，为避免发生危险，与其浪费时间进行危险而收效不大的灭火，不如灾时，为避免发生危险，与其浪费时间进行危险而收效不大的灭火，不如 尽力防止其发展。尽力防止其发展。 （2 2）控制富燃料类火灾的方法控制富燃料类火灾的方法 (1)(1)在着火巷道的相接邻巷道内喷水、喷高效泡沫，防止火势向其中蔓延。在着火巷道的相接邻巷道内喷水、喷高效泡沫，防止火势向其中蔓延。 (2)(2)加固着火巷与相接巷道间的风门、隔墙，减少漏风。加固着火巷与相接巷道间的风门、隔墙，减少漏风

46、。 (3)(3)若时间允许，将混凝土或其他不燃性密封剂喷射在隔墙的周边和隔墙若时间允许，将混凝土或其他不燃性密封剂喷射在隔墙的周边和隔墙 外几米距离的巷顶和巷帮上半部，减少火势蔓延和漏风的可能。外几米距离的巷顶和巷帮上半部，减少火势蔓延和漏风的可能。 (4)(4)在火源上风侧构筑带有自动关闭门的临时风门。如有人员在内，不得在火源上风侧构筑带有自动关闭门的临时风门。如有人员在内，不得 关闭风门。关闭风门。 (5)(5)若能迅速准备充足的惰气，可以向着火巷注入惰气。注气氮效果差，若能迅速准备充足的惰气，可以向着火巷注入惰气。注气氮效果差， 其冷却效果不好，所以最好注入液氮或液态其冷却效果不好，所以

47、最好注入液氮或液态COCO2 2。其目的是冷却火区，减小。其目的是冷却火区，减小 火势，并减少火源邻近区域挥发性气体的产生量。火势，并减少火源邻近区域挥发性气体的产生量。 (6)(6)人员撤出灾区，关闭位于火源前方的自动风门，在可能的情况下，继人员撤出灾区，关闭位于火源前方的自动风门，在可能的情况下，继 续进行喷水、喷射高效泡沫和注入续进行喷水、喷射高效泡沫和注入 COCO2 2等工作。等工作。 (7)(7)救护人员进行较大范围的火区封闭作业。若要全矿封闭，则需关闭主救护人员进行较大范围的火区封闭作业。若要全矿封闭，则需关闭主 要通风机，封闭通往地面的所有出口。要通风机，封闭通往地面的所有出口

48、。 对富燃料类火灾的处理原则是：在保证人员安全的前提下，在着火区域对富燃料类火灾的处理原则是：在保证人员安全的前提下，在着火区域 尽可能采取一些抑制火势的措施，然后封闭火区或矿井。对于富燃料火灾往尽可能采取一些抑制火势的措施，然后封闭火区或矿井。对于富燃料火灾往 往不能采用直接灭火方式，只能在完成上述步骤后进行遥控灭火，如由地面往不能采用直接灭火方式，只能在完成上述步骤后进行遥控灭火，如由地面 注入惰气等。注入惰气等。 火灾时期发生风流紊乱的形式不一，已如前述，其原因也不尽相同，但其主火灾时期发生风流紊乱的形式不一，已如前述，其原因也不尽相同，但其主 要原因有四个方面：要原因有四个方面：局部火

49、风压的生成；过量烟气的产生；主扇风压以及网局部火风压的生成；过量烟气的产生；主扇风压以及网 络风阻的影响。络风阻的影响。 1 1、上行风流旁侧支路风流逆转的原因及其防治、上行风流旁侧支路风流逆转的原因及其防治 旁侧支路风流的逆转主要是由于在上行风路中发生火灾时，没能及时旁侧支路风流的逆转主要是由于在上行风路中发生火灾时，没能及时 控制，产生了较大的局部火风压而形成的。控制，产生了较大的局部火风压而形成的。 如如图图6-156-15所示的简化通风网络，设火灾发生在采区的上山内即上行风所示的简化通风网络，设火灾发生在采区的上山内即上行风 路路a a中，由于高温烟流流经上行风路，所以局部火风压的作用

50、方向与系统的中，由于高温烟流流经上行风路，所以局部火风压的作用方向与系统的 主扇风压主扇风压(hf)(hf)作用方向一致。在这种情况下，主干风路作用方向一致。在这种情况下，主干风路l-2-3l-2-3（A A）-4-F-5-4-F-5- 6 6（B B） -7-8-9-7-8-9的风向一般是保持原来的方向不变。而可能发生风向逆转的的风向一般是保持原来的方向不变。而可能发生风向逆转的 是旁侧支路是旁侧支路(b(b、c c、d)d)。 为了考察旁侧支路的风向变化规律，我们任取一条为了考察旁侧支路的风向变化规律，我们任取一条c c支路作为考察对象。支路作为考察对象。 以以c c支路为界将把整个通风系

51、统划分为内部分系统支路为界将把整个通风系统划分为内部分系统( (i) )和外、部分系统和外、部分系统( (o) )两两 个部分。把连接进出风井口的大气看作一个风阻为零的支路，于是可将图个部分。把连接进出风井口的大气看作一个风阻为零的支路，于是可将图6-6- 1515在形式上变换成如图在形式上变换成如图6-166-16与与6-176-17所示的封闭回路系统。所示的封闭回路系统。 1 1）上行风流中旁侧支路风流逆转的判别上行风流中旁侧支路风流逆转的判别 在通风系统简化封闭回路图中，设：在通风系统简化封闭回路图中，设： h hi i内部分系统中出现的局部火风压内部分系统中出现的局部火风压, ,即即h

52、 hF1 F1和 和h hF2 F2之和； 之和； h ho o外部分系统中出现的火风压，即外部分系统中出现的火风压，即h hF3 F3、 、h hF4 F4和主扇风压 和主扇风压(h(hf f) )的总和；的总和； R Ri i内部分系统的合成风阻；内部分系统的合成风阻； R Ro o外部分系统的合成风阻；外部分系统的合成风阻； R Rl l旁侧支路的风阻旁侧支路的风阻 Q Qi i内部分系统的风量；内部分系统的风量； Q Qo o外部分系统的风量；外部分系统的风量； Q Ql l旁侧支路的风量。旁侧支路的风量。 图图6-17 6-17 通风系统简化封闭回路图通风系统简化封闭回路图 从图从图

53、6-176-17中可以看出，内部分中可以看出，内部分 系统的风压系统的风压h hi i极力使旁侧支路极力使旁侧支路c c的风流的风流 从节点从节点B B流向流向A A，而外部分系统的风压，而外部分系统的风压 h ho o则极力使其风流从节点则极力使其风流从节点A A流向流向B B。 若若c c支路的风流保持原来支路的风流保持原来 的方向的方向A-BA-B不变，沿闭合回路不变，沿闭合回路 dAcBdAcB列出风压方程：列出风压方程： 2 ll 2 000 QRQRh (6-21) (6-21) 沿闭合回路沿闭合回路aBcAaBcA列出风压方程：列出风压方程： 22 lliii QRQRh (6-

54、22) (6-22) (6-22(6-22(6-21)(6-21)得：得： 2 oo 2 ii 2 ll 2 oo 2 ll 2 ii o i QR QR QRQR QRQR h h 因因 liO QQQ 所以所以 io QQ 故有故有 o i o i R R h h 这就是旁侧支路这就是旁侧支路c c风流保持原有方向的条件式。风流保持原有方向的条件式。 即风流方向：即风流方向：A AB B (6-23)(6-23) 若旁侧支路若旁侧支路c c风流停滞，即风量为风流停滞，即风量为0 0。 则沿闭合回路则沿闭合回路dAcBdAcB列风压方程列风压方程： 2 oo 2 ii o i QR QR h

55、 h 2 000 QRh 沿闭合回路沿闭合回路aBcAaBcA列出风压方程：列出风压方程： 2 iii QRh 两式相除得：两式相除得： 因：因： iO QQ o i o i R R h h (6-24)(6-24) 这就是旁侧支路这就是旁侧支路c c风流风流停滞停滞的条件式。的条件式。 同理可以导出旁侧支路同理可以导出旁侧支路c c风流逆转的条件式为：风流逆转的条件式为： o i o i R R h h (6-25)(6-25) 反反向向 正正常常 c R R h h 0c R R h h c R R h h o i o i o i o i o i o i 上行风流中旁侧支路上行风流中旁侧支

56、路 风流的逆转的判别式：风流的逆转的判别式： 从图中可以看出：从图中可以看出： 1 1）若）若ABAB风向正常：可设风向正常：可设R Ri i= = ，h hi i=-=- 2 2）若）若ABAB风流停滞：则风流停滞：则Q Qo o=Q=Qi i； 3 3）若）若ABAB风向逆转：可设风向逆转：可设R Ro o= = ； 2 2）上行风流中上行风流中旁侧支路风流逆转的原因旁侧支路风流逆转的原因 （1 1）h hi i大。即火势大造成很大的火风压；大。即火势大造成很大的火风压； （2 2）h ho o小。即主扇作用于着火巷道的压力小，或错误停风；小。即主扇作用于着火巷道的压力小，或错误停风； （

57、3 3）R Ro o大。即排烟路线阻力大，不畅通或堵塞；大。即排烟路线阻力大，不畅通或堵塞； （4 4）旁侧支路风流的逆转与旁侧支路本身风阻无关。）旁侧支路风流的逆转与旁侧支路本身风阻无关。 (1)(1)火灾发生后，火势凶猛，扑救不及时。火灾发生后，火势凶猛，扑救不及时。 高温烟流流经的上行风路中产生了较大的局部火风压，使：高温烟流流经的上行风路中产生了较大的局部火风压，使：h hi ih ho o，条，条 件式件式(6-25)(6-25)得到满足，从而使旁侧支路风流方向发生逆转得到满足，从而使旁侧支路风流方向发生逆转. . (2)(2)主扇管理不正确。主扇管理不正确。 为了控制火势，减少向火

58、源的供风，错误的停止主扇运转。使为了控制火势，减少向火源的供风，错误的停止主扇运转。使h ho o=0=0，条，条 件式件式(6-25)(6-25)得到满足，从而出现旁侧支路风流逆转。所以在这种情况下，不得到满足，从而出现旁侧支路风流逆转。所以在这种情况下，不 能停止主扇运行，也不允许放下主扇闸门。能停止主扇运行，也不允许放下主扇闸门。 (3)(3)排烟通道不畅通。排烟通道不畅通。 对对R Ro o值起决定性影响的是回风区域的风阻。在日常管理中，回风系统局值起决定性影响的是回风区域的风阻。在日常管理中，回风系统局 部阻碍物较多，常年失修巷道断面缩小且维护条件较差，回风巷道中有调节部阻碍物较多，

59、常年失修巷道断面缩小且维护条件较差，回风巷道中有调节 风门、风帘等甚至冒顶造成风阻风门、风帘等甚至冒顶造成风阻R Ro o大。满足条件式大。满足条件式(6-25)(6-25)，造成旁侧支路风，造成旁侧支路风 流紊乱，使烟侵区域扩大。流紊乱，使烟侵区域扩大。 (4)(4)旁侧支路的风向与本身风阻大小无关。旁侧支路的风向与本身风阻大小无关。 以上分析是把旁侧支路当作一条近平水平巷道来处理的。当旁侧支路也是一以上分析是把旁侧支路当作一条近平水平巷道来处理的。当旁侧支路也是一 条上行风路时，在风流逆转后，高温烟流必然会在这一支路上产生局部火风条上行风路时，在风流逆转后，高温烟流必然会在这一支路上产生局

60、部火风 压压h hF F，对风流的逆转起阻止作用。因此在推导旁侧支路风流逆转的条件式时，对风流的逆转起阻止作用。因此在推导旁侧支路风流逆转的条件式时， 必须予以考虑。如图必须予以考虑。如图6-186-18，沿回路，沿回路dAcBdAcB和回路和回路aBcAaBcA列出风压方程为：列出风压方程为： 图图6-18 6-18 旁侧风路出现局部火风压旁侧风路出现局部火风压 22 lloolo QRQRhh (6-26) (6-26) 2 ll 2 iili QRQRhh (6-27) (6-27) (6-27)(6-27)(6-26)(6-26)得：得： 2 2 22 22 oo ii lloo ll