均压通风防灭火

矿井防火防水与救护课时安排第七章均压通风防灭火

8学时第八章阻化剂防灭火3学时第九章惰气防灭火3学时第十章矿井火灾时期的通风8学时第二部分矿井防水4学时第三部分救护部分2学时总复习2学时§7均压通风防灭火§7.1概述§7.2调压装置调压防灭火原理§7.3采空区自燃火源调压处理§7.4开区调压实例§7.5调压气室-连通管调压§7.6调整通风系统调节漏风压差

§7.1.1概述

均压防灭火：利用风窗、风机和连通管等调压装置或设施，改变与漏风有关巷道的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到惰化火区，抑制煤炭自燃或熄灭火源的目的。

发展史:五十年代由波兰学者提出,六十年代在一些采煤技术发达的国家竞相采用。我国在淮南、开滦、阜新、抚顺和六枝等矿区开始推广应用，并在应用中使这一技术不断完善和发展。随着计算机的出现，为了克服定性分析方法的不足，人们开发了均压防灭火计算机程序对均压防灭火技术进行了定量分析，以获得最优均压效果。

应用:开始，应用于加速封闭火区内火源的熄灭；以后：应用于抑制非封闭采空区里煤炭的自热或自燃，同时保证工作面正常安全生产。§7.1.2漏风与自燃的关系煤炭自燃的充分必要条件：氧浓度与燃烧和煤炭自燃的关系：漏风对煤炭自燃发生和发展的影响：§7.2调压装置调压防灭火的原理

§7.2.1调节风窗调压的原理

§7.2.2风机调压的原理

§7.2.3风窗-风机联合调压的原理

§7.2.4风机—风筒调压原理（自学）§7.2.1调节风窗调压的原理1、安装风窗处的通风阻力突然增大，风流的压能E突然降低。

2、风窗上风侧风流的压能增加，下风侧压能减小；A点压能增加，B点减小，其增加和减小的幅度取决于风窗的阻力和该分支在网路中所处的地位；3、因风量减小，风窗前后风路上的压力坡度线变缓；风窗调压主要是利用（1）压力坡度变缓；（2）风窗前后风流压能升高或降低等特性，减小风路上漏风源和漏风汇两点之间的压差。应用前提条件是以本风路风量可以减少。§7.2.1调节风窗调压应用应用举例：

矿井概况:大同煤峪口矿价于大同煤田东南翼，东距大同市20km，西南距口泉车站3km。矿已有70多年的开采历史，解放初期恢复矿井生产，经过两次改扩建，设计生产能力提高到1.5Mt／3，核定生产能力l.l6Mt／a，矿井最高年产量达2．6Mt以上。火区情况：该矿从1963一l982年先后在采空区发生自燃火区5处，总面积6.0*106m2．除了404火区发生在12号煤层外，其余均在11号煤层。1983年以前采用并下密闭和打钻灌浆进行灭火，但效果不佳。1983牛8月17日，11号煤层309火区恶化，火区从11号煤层至12导煤层的2号溜煤眼烧出，造成人员伤亡。事故后，采用“均压、堵漏和灌浆”等多种措施并举，注销了11号煤层1.355×106m2的2406火区．惰化了11号煤层305、309两处火区，直接面积为3.258×107m2，实现了火区下24个工作面的安全回采,共采出原煤4.50Mt。§7.2.1调节风窗调压应用应用举例：均压措施：1986年3月，与14号层503巷道相联的13个永久密闭及其围岩产生裂隙，致使大量一氧化碳从503大巷涌出，最高浓度达300ppm。经测定得知，12号煤层采空区(火区)压能高于14号煤层采空区，14号煤层西部巷道压能高于东部压能，即2号点压能高于10号点压能280Pa；12号煤层采空区及火区压能高于503大巷10号点压能400Pa．由于东、西部和上下层之间压能不平衡，导致上层火区火灾气体从14号煤层503巷道东部涌出。为了调节其压能关系，决定在l4号煤层503巷东部10号点和2号点下风侧分别建筑两组1号(图中16)和2号(图中17)调节风门．提高503大巷压能。使之与12号煤层采空区及火区回风侧的压能达到平衡．从而抑制了火区气体向生产区的涌出，实现了安全生产。调压前后压能。§7.2.2风机调压的原理

1、在安装风机处风流的压能突然增大，其增大值等于风机的全压；

2、风机的上风侧(AF段)风流的压能降低，下风侧(FB段)风流的压能增加；其降低和增加幅度随距风机的距离增大而减小；3、因风路上风量增加，故其压力坡度线变陡；在Ⅱ分支上安装风机后，对与其并联的Ⅰ分支将产生下列影响：１）风量减小，但减小值小于Ⅰ分支的风量增加值，减小程度取决于所安装风机的能力及其该分支在网路中的地位。２）压力坡度线的坡度变陡。应该指出的是，单独使用调压风机调压是以增加风量为前提。图7-2§7.2.3风窗-风机联合调压的原理1、增压调节

1）布置方式：

2）类型（1）风量不变(a)

特点：装置之间压力坡度线增高且与原来平行；之外重合。2)风量减少(图b)

特点：风量头减小，压力坡度线的坡度变缓；风窗上风侧风流压能增加，装置之间增加值为两者之和。2、降压调节(自学）a-风量不变b-风量减少§7.2.3风窗-风机联合调压应用概况：该矿8325工作面位于14号煤层303盘区西，煤层厚度2.65~2.8m，平均为2.73m，煤层倾角1~4度。工作面走向长255m，倾斜宽45m。煤层顶板为白色中细砂岩及粉细砂岩互层，底板为灰色粉纫砂岩互层，与11号煤层间距为25~30m，与12号煤层间距6~7m。其上覆12号煤层、ll号煤层，由于采用冒落法管理顶板，再加之上下层设有相对应的煤柱，致使层间裂隙连通，且本区的压能关系为11号煤层大于12号煤层，12号煤层大于14号煤层，因此在8325工作面采煤时，11号煤层309火区有大量一氧化碳气体下泄，其浓度高达280ppm，威胁安全生产。自动均压系统布置在工作面进风巷口安设一组风门，于F点安设两台JBT—62型局部通风机，其中l台运行、1台备用，利用铁风筒穿过风门向工作面供风。在回风巷道安设一组调节风门，即构成局部升压系统。调压风机转速采用自制的XBSJTl型微机控制晶闸管交流调压调速装置调节，以改变其风量、改变工作面的风压；同时，还研制了KF2004调节风窗控制装置，自动调节风窗上百叶的角度，从面实现了调风调压。与此同时，在进风巷道的人行风门、回风巷道的调节风门及进风顺槽与盘区回风巷之间的联络风门上安设了KG8004闭锁装置，使正常情况下各组风门不能同时打开，从而保证了升压系统的可靠性和稳定性。a-风量不变a-风量不变§7.2.3风窗-风机联合调压应用火区下工作面自动监测系统：为了实现连续、适时、准确地调节工作面的风压、平衡工作面与上部火区或采空区的压能，在火区下工作面安设了自动检测系统。本系统井下安装KJ2014分站井与地面监控中心主机连通，在距工作面l0一15m回风巷道、工作面尾部、回风巷道调节风门内10~15m处及盘区回风巷分别设置一氧化碳传感器，在距工作面50m和距调节风门10~15m的观测钻孔处各设置1个压差传感器和瓦斯传感器，并在距回风巷口I0~15m的适当位置设置1个风速传感器，从而准确测定火区下工作面环境参数，为火区下工作面实现自动调节提供了科学依据。调风调压步骤：当工作面及回风巷道内的一氧化碳浓度超限、上下层观测钻孔的压差大于10Pa时，调压系统投入运行，改变风窗面积；若调节风窗已调至本工作面配风量的下限、上述地点的一氧化碳浓度仍然超限、上层采空区或火区的压差仍大于l0Pa时，则调压风机投入运行，直至各观测点一氧化碳浓度低于24ppm、上下层之间的压差达到±10Pa左右为止。随着环境参数的变化，调压风机、调节风窗也进行相应的调节，从面既保证工作面按需供风又保持了均压系统的稳定。

均压效果该矿14号煤层和303盘区8325工作面应用此系统后，使上、下层之间的压差由升压前200~360Pa下降至±1Pa左右，一氧化碳浓度由480ppm下降为零，确保了开采期间的安全生产，在火区下共采出原煤42kt。§7.3采空区自燃火源调压处理§7.3.1采空区的漏风形式

§7.3.2并联漏风范围内的高温点或火源的调压处理§7.3.3角联漏风的调节

§7.3.1采空区的漏风形式1、并联漏风2、角联漏风§7.3.2并联漏风火源的调压处理关键：1、判断高温点或火源在采空区中的位置；2、根据火源位置选择具体措施

1、当火源或高温点处于漏风带Ⅱ中后部（靠近Ⅲ带）时，可用降低漏风压差方法，减小漏风带宽度，使窒息带复盖高温点。其措施有：

1）在工作面回风巷中安设调节风窗，或稍微启开与工作面并联风路中的风门ｄ。

2）在工作面下端设风障或挂风帘（如图）。这种方法的优点是工作面的风量基本不变，对于减少采空区的瓦斯涌出也是有利的。其它漏风地点的火源调压处理(自学)

§7.3.2并联漏风火源的调压处理§7.3.3角联漏风的调节在风路中安装风门和风机等调压装置，降低漏风源的压能，提高漏风汇的压能。如左图所示，3-7和6-4为工作面，采空区内的漏风通道(3-4)处于对角分支的地位。因边缘巷道邻近分支的风阻不成比例，即：措施主要有：①、在45分支中安设调节风窗，以增大R45，提高4点压能；②、如果要求工作面的风量不变，可在45分支安设风窗的同时，在26分支(工作面进风巷)安设调压风机，采用联合调压。③、在条件允许时，可在23分支安风窗，在回风巷75安风机进行降压调节。§7.3.3角联漏风的调节应该强调的是，所采用的各种措施应以保证安全生产和现场条件允许为前提。角联漏风的调节要注意调节幅度，防止因漏风汇的压能增加过高、或漏风源的压能降得过低，导至漏风反向。§7.4.1开区调压举例１

2号工作面上隅角出现ＣＯ，据分析火源点可能在１号工作面的开切眼附近图7-4-1§7.4.2开区调压举例２图7-4-2§7.4.3开区调压举例３某矿的一个生产盘区处于上部煤层火区下采煤，其中一个工作面发现ＣＯ泄出，经测定该工作面与上部煤层火区风压差为：160Pa,通过矿井主要通风机总风压与调节风窗建立均压系统，实现安全采煤。(煤矿均压防灭火)P154图7-3-5§7.4.4开区调压举例４大面积采空区调压技术§7.4.5开区调压举例５通风设施位置对自然火源的影响§7.5调压气室-连通管调压

一、双调压气室--连通管调压二、单调压气室--连通管调压将调压气室与连通管组合在一起构成的均压系统分为单调压气室与连通管均压和双调压气室与连通管均压两种。§7.5.1双调压气室--连通管调压原理

1、布置方式：如上图，在密闭墙K1、K2外分别构筑一道辅助密闭墙F1与F2，与原密闭墙构成两个调压气室，在并联分支中铺一根金属管（或利用巷道代替金属管（如图ｂ））把两个调压气室连通，此金属管称为连通管。§7.5.1双调压气室--连通管调压原理

2、调压原理将图ａ进行等效变化为图c。由图可见，1）在网路结构上，火区原密闭墙的两端增加了一条并联风路（连通管）；2)火区所在分支的风阻因增加密闭墙而增加；３）火区（C、D两点间）的漏风压差减小。4)火区的漏风量因连通管的并联而减小。综上所述，连通管--双气室调压的原理在于：辅助密闭墙增阻；连通管与火区并联，起到并联分风和降压的作用。

3、连通管直径的估算§7.5.1双调压气室--连通管调压原理４、调压时火区动态观察布置：如上图所示，在每个密闭墙上安设测压管和压差计。压差计1和2分别测定密闭墙K1和F1的漏风压差，压差计3和4分别测定密闭墙K2和F2的漏风压差。效果：h1+h3=预定值，好；差值越大越差；同时，注意观测火区回风的气体成分。措施：增大密闭墙的气密性；注意：调压时还应注意连通管的气密性，否则会降低调压效果1,2,3,4—压差计连通管§7.5.2单调压气室--连通管调压但是，如果把图a中的连通管端口只引至节点A，将其进行网路等效变化后会发现，此时连通管变为火区的并联分支，故调压原理与双调压气室相同，即是增阻，降压，分风作用，但是没有双气室效果好。

布置方式：调压原理：应用拓朴变换将图a变为等效网路b。则火区变为对角巷道。在连通管上安装调节闸门d，以改变其风阻，调压气室也可构筑在进风侧，两者调压的原理相同。§7.5.2单调压气室--连通管调压

连通管布置原则：当调压器室建立在进风侧时，连通管的一段在调压器室内，另一端管口所在点的风流风压应低于回风侧密闭墙邻近的节点风压；当调压器室建立在回风侧时，连通管的一段在调压器室内，另一端管口所在点的风流风压应高于进风侧密闭墙邻近的节点风压；所以连通管出口不一定要在进风侧A的上风侧（图例）。§7.5.2单调压气室--连通管调压调压动态观测:布置，如上图。在密闭墙上安设压差计，水柱计1和2分别测定密闭墙K2和M两侧压差。动态当水柱计1的示值为零时表示火区漏风消失，否则应根据水柱计两侧液面高低和变化，改变连通管的风阻或增加辅助密闭的气密性，达到调压目的。问题1、:若水柱计2的液面右高左低，闸阀D是开大还是关小？问题２、若水柱计１的液面右高左低，闸门Ｄ是开大还是开小？§7.5.2单调压气室--连通管调压大同煤裕口矿。１９８３年该矿有火区三处，面积达46万ｍ2，压煤900万吨。1983年10月至1984年10月，采用单气室连通管调节风压。在火区回风侧密闭墙外建辅助密闭墙，构成单调压气室。每个调压气室内引出一根直径为200ｍｍ的金属管，接至直径为500ｍｍ的总管上，经回风井引至地面。调压机理，通风和调压的系统简化成图a所示。图b是其网路图，图c是包括调压系统在内的等效网路图。由图ｃ可见，由于连通管的存在，使火区变为角联网路中的对角巷道。主连通管成为角联网路中的边缘分支。通过正确地选择管径，在分支和总连通管上都安设调节闸门，可使2、4两点压能相同，达到消除火区漏风的目的。单气室调压应用举例§7.6调整通风系统调节漏风压差

一、主要通风机风压与矿井自然发火的关系二、调整通风系统的原则三、通风构筑物的合理位置§7.6.1主要通风机风压与矿井自然发火的关系

主要取决于采空区漏风源与漏风汇所处的位置：漏风源处于进风井附近，而漏风汇在回风井底附近时，则主要通风机的负压对自然发火影响较大；否则影响较小，甚至无影响。§7.6.2调整通风系统的原则

1、增加火区或采空区所在风路风阻；或减少火区并联分支的风阻或风量。２、增加火区所在分支或其漏风流经路线上其它分支的风阻；在非漏风流经