火區(qū)的封閉與啟封課件

火區(qū)的封閉與啟封副教授準備先行行動果斷密閉墻要“密、少、快、小”實施過程要加強監(jiān)控

1、火區(qū)封閉的基本原則一、火區(qū)封閉2、火區(qū)封閉的順序

封閉順序優(yōu)點缺點適用條件先進風巷、后回風巷迅速減少向火區(qū)的供氧，使火勢因缺氧而大大減弱，減少了流向回風側(cè)的煙流量，為構建回風側(cè)的防火墻創(chuàng)造條件。1.易導致火區(qū)壓力降低而“抽吸”瓦斯；2.可能引起風流紊亂；3.風流與瓦斯混合，可能引發(fā)爆炸。適用于火區(qū)瓦斯?jié)舛容^低且不與采空區(qū)或高瓦斯積聚區(qū)相連的情況進、回風巷同時封閉1.火區(qū)封閉耗時少，能盡快切斷供氧2.火區(qū)封閉前仍能保持通風，火區(qū)可燃氣體濃度不易達到爆炸界限安全性與進回風側(cè)能否保證同步封閉密切相關，井下由于通訊的困難和條件的復雜性，較難按預定時間完成同時封閉應用范圍較廣，應用較為普遍，高、低瓦斯礦井均可采用先回風巷、后進風巷1.反轉(zhuǎn)回流的惰性煙氣能惰化火區(qū)；2.火區(qū)氣壓升高，抑制瓦斯涌出。1.易發(fā)生風流紊亂，造成可燃高溫煙氣回流至火區(qū)，引起爆炸；2.在進風側(cè)未封閉的情況下，回風側(cè)的防火構筑墻工作比較艱苦，危險性也更大。一般不宜采用，有些情況下也可以考慮：1.火勢不大、溫度不高、瓦斯含量低，用以截斷火源蔓延；2.高瓦斯區(qū)域，防火墻和火源之間存在瓦斯源。臨時防火墻永久防火墻耐爆防火墻

3、防火墻的構建

3、防火墻的構建

臨時防火墻風障臨時防火墻木板臨時防火墻永久防火墻木段防火墻

磚防火墻混凝土防火墻多層混合式防火墻耐爆防火墻沙袋耐爆防火墻石膏耐爆防火墻水封的方法改進的耐爆防火墻（形狀、緩沖設施）水封的方法白芨溝煤礦高瓦斯特大火區(qū)水封示意圖局部水封火區(qū)示意圖采用水封時，可以遠程操作，安全可靠，具有操作簡單、嚴密性好、充分隔爆以及啟封方便的優(yōu)點；水封技術不同于水淹，它只是對火區(qū)進風側(cè)或回風側(cè)的低位巷道進行水封，需水量少，實施較為容易。水封的方法4、防火墻位置

原則封閉火區(qū)范圍要小防火墻的數(shù)量要少封閉的時間要快封閉的密封性要嚴4、防火墻位置

進風側(cè)防火墻位置選擇5、火區(qū)防爆計算

在火區(qū)封閉過程中，為了避免火區(qū)發(fā)生爆炸，必須對火區(qū)狀態(tài)加以判定，要能夠清楚地了解火區(qū)的發(fā)展趨勢，準確判斷火區(qū)能否發(fā)生爆炸和發(fā)生爆炸的時間，以及至少需要多少的供風量才能保證火區(qū)氣體在封閉過程中不會發(fā)生爆炸，必要時還需要向火區(qū)注入惰性氣體進行惰化，這其中就涉及到惰性氣體注入量的問題。

（1）最低供風量的計算

火區(qū)封閉過程中，必須保持向火區(qū)供風，而且供風量必須大于最低供風量，最低供風量是指保證火區(qū)氣體在封閉期間不會發(fā)生爆炸（達不到爆炸下限）的最小需風量。Qf：爆炸性氣體的產(chǎn)生量，m3/s

Q：供風量，m3/sri：火區(qū)產(chǎn)生的可燃氣體i的濃度

表示火區(qū)可燃氣體濃度之和

為可燃氣體i的爆炸濃度下限

（1）最低供風量的計算

Gd：火區(qū)可燃氣體的爆炸下限，％；ra：進入火區(qū)空氣中的可燃氣體含量，％

（2）火區(qū)爆炸時間的計算

τ——火區(qū)爆炸時間，s；V——封閉火區(qū)的體積，m3；Qz——火區(qū)的供風量，m3/s，Qz<Qmin；Qf——火區(qū)各種爆炸性氣體的產(chǎn)生量之和，m3/s；rf——火區(qū)產(chǎn)生的爆炸性氣體濃度之和，％；ra——向火區(qū)供風的空氣中的可燃氣體含量，％；Gd——火區(qū)可燃混合氣體的爆炸下限，％。

（3）火區(qū)惰化參數(shù)的計算

避免火區(qū)發(fā)生爆炸，最常用的方法是向火區(qū)中注入惰性氣體，通過注惰性氣體可以減少O2的濃度，并能對火災氣體進行稀釋，使其達不到或者推遲達到爆炸界限，從而實現(xiàn)火區(qū)抑爆的目的。二、火區(qū)啟封

規(guī)程規(guī)定啟封條件火區(qū)內(nèi)的空氣溫度下降到30℃以下，或與火災發(fā)生前該區(qū)的日?？諝鉁囟认嗤?火區(qū)內(nèi)空氣中的氧氣濃度降到5.0％以下；火區(qū)內(nèi)空氣中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳濃度在封閉期間內(nèi)逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001％以下；火區(qū)的出水溫度低于25℃，或與火災發(fā)生前該區(qū)的日常出水溫度相同；上述4項指標持續(xù)穩(wěn)定的時間在1個月以上。1、啟封條件

2、啟封方法

通風啟封火區(qū)（該方法適用于確認火源已經(jīng)完全熄滅且火區(qū)范圍較小的情況。）先用局部通風機風筒和風幛等通風設施對密閉墻進行通風，同時確定火區(qū)氣體的排放路線，并撤出該路線上的人員；打開一個回風側(cè)防火墻，過一定時間（根據(jù)現(xiàn)場情況確定），再打開一個進風側(cè)防火墻。開啟時應先開－個小孔，然后逐漸擴大，嚴禁一次將防火墻全部打開；保持足夠通風量，使火區(qū)氣體特別是瓦斯沿著預定的路線，保持在規(guī)定允許的瓦斯?jié)舛龋?.75％）以下排出；讓火區(qū)氣體排放持續(xù)一段時間，期間進行檢測，若無異常現(xiàn)象再相繼打開其余防火墻，若發(fā)現(xiàn)尚有高溫點存在，則應采取直接滅火的方法立即撲滅并撤離不必要的人員。2、啟封方法

鎖風啟封火區(qū)法（適用于火區(qū)范圍較大，難以確認火源是否徹底熄滅或火區(qū)內(nèi)存積有大量的爆炸性氣體的情況下。啟封時，沿著原封閉區(qū)內(nèi)的巷道，由外向內(nèi)，向火源逐段移動防火墻的位置，逐漸縮小火區(qū)范圍從而最后在封閉狀況下進入著火帶，實現(xiàn)火區(qū)全部啟封的方法。）（1）以距進風巷原防火墻最近的新鮮風流處為基地，將其作為地面指揮中心和現(xiàn)場救護人員聯(lián)系的橋梁；（2）在主要進風巷處構筑鎖風防火墻，墻上留設風門，以便于人員進出；鎖風防火墻與原防火墻之間留出5～6m的距離，便于材料貯備和人員作業(yè)。2、啟封方法

（3）啟封人員進入鎖風防火墻與原防火墻之間的臨時密閉后關上風門，在原防火墻上打開一個缺口以滿足人員的通行，缺口要懸掛風簾形成鎖風室；對臨時防火墻和原防火墻之間的空間進行清理，防止妨礙人員的通行和緊急情況下的撤退；在確認封閉區(qū)內(nèi)氣體不至于對人員構成威脅的前提下，才可以從缺口進入封閉區(qū)。（4）救護人員進入原防火墻內(nèi)，進一步測定和分析大氣成分、溫度、壓力、巷道環(huán)境的基礎上，確定下一道鎖風防火墻的構建位置和構筑材料，該位置同時還應綜合考慮救護人員的作業(yè)時間、作業(yè)內(nèi)容、與指揮中心的聯(lián)絡能力和火區(qū)狀況等各方面因素。（5）救護人員攜帶塑膠風障、馬蹄釘、射釘槍和其它工具、材料進入在選定的位置構筑新的帶風門的鎖風防火墻。

3、案例分析

2003年10月24日，寧夏白芨溝煤礦2421-1綜放面的采空區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸，引起了大范圍的火災，因災情不斷擴大，被迫將全礦井封閉?；饏^(qū)封閉后，中國礦業(yè)大學與寧煤集團組成課題組承擔了該火區(qū)的滅火、抑爆、縮封、啟封及防復燃技術的指導工作。在該火區(qū)的治理中，通過遠距離水封抑爆、通過地面滅火鉆孔大流量注三相泡沫、大流量注氮抑爆和惰化火區(qū)、高瓦斯火區(qū)水封巷道的鎖風啟封、氮氣噴霧降溫、均壓啟封火區(qū)及防復燃等一整套滅火、抑爆、縮封、啟封及防復燃技術，撲滅并安全啟封了該特大型火區(qū)。（1）工作概況

白芨溝煤礦2421-1工作面走向平均長為1480m，傾斜平均寬為155m，設計平均采厚10m，其中機采高度3m，放頂高度7m。煤層傾角0～18o，平均傾角6o。工作面共布置了運順、1號工藝巷、2號工藝巷、頂板瓦斯巷和回順等5條巷道，如圖所示。2003年10月24日，該工作面采空區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸，隨后又在工作面下部發(fā)現(xiàn)明火，初期救災時決定對該工作面封閉，但在封閉過程中，災情不斷擴大，被迫將全礦井封閉。（2）采用遠距離水封方法縮封火區(qū)

（3）火區(qū)啟封經(jīng)過

1）鎖風、注氮和逐段啟封

高瓦斯火區(qū)水封巷道一旦排水啟封，火區(qū)內(nèi)的災害氣體會向外涌出，危及救災人員的安全；同時，新鮮空氣又會進入到火區(qū)，若火區(qū)未熄滅，還會出現(xiàn)復燃，甚至發(fā)生爆炸。因水封巷道的排水解封是一個漸進的過程，實施鎖風困難，人員進入構筑密閉難度大。為了保證水封巷道的安全啟封，采用鎖風、注氮和逐段啟封技術：1）鎖風、注氮和逐段啟封

（3）在聯(lián)絡巷口逐一露出到設計水位時，快速施工聯(lián)絡巷內(nèi)的密閉，以切斷與火區(qū)的聯(lián)系，確保啟封的安全。

（1）鎖風排水。對水淹區(qū)內(nèi)嚴格鎖風，排水過程中大流量注氮（1800m3/h及以上），保持排水巷道空間的惰化狀態(tài)。（2）分段限量排水，逐段解封。利用巷道坡度，由高及低（南→北）對因排水后露出的聯(lián)絡巷口及時進行密閉，以確保巷道逐段啟封的安全。2）氮氣噴霧降溫啟封

因煤巖的熱傳導性低，封閉的火區(qū)內(nèi)散熱較困難，巷道剛啟封時，巷內(nèi)氣體溫度高達43℃。對此，采用了氮氣噴霧降溫啟封技術。氮氣噴霧是水在高壓氮氣流及較高溫度環(huán)境作用下發(fā)生霧化，形成粒徑為10～200μm的彌散氮氣霧，由于霧滴的表面積比水大得多，更易蒸發(fā)和運移帶走熱量，因此氮氣噴霧具有顯著的降溫效果；大量氮氣的注入還能進一步保持火區(qū)的惰化狀態(tài)。氮氣噴霧降溫與惰化技術為冒頂巷道的安全啟封和修復提供了有利的工作條件。3）特大型火區(qū)均壓啟封與防復燃技術

特大型火區(qū)內(nèi)積存有大量的瓦斯和火災氣體，采用常規(guī)的通風啟封方法和鎖風啟封方法均不能在短時間內(nèi)有效控制有害氣體的涌出，為此，采用均壓啟封方法。即在工作面回風巷道內(nèi)設置調(diào)節(jié)風門和局部通風機，以提高工作面內(nèi)的通風壓力，避免采空區(qū)內(nèi)火災氣體與瓦斯的涌出，如圖所示。與主要用于防止漏風和窒息火區(qū)的常規(guī)均壓方法不同，特大型火區(qū)均壓啟封方法的技術特點在于：控風范圍廣，風量與風壓的調(diào)節(jié)量大、要求精度高，因此實施難度大。在實施均壓措施中，為增大供風量，采用2臺局部通風機并聯(lián)供風，風量達760m3/min；為了準確控制通風壓力，在調(diào)解風門內(nèi)外都安設了壓差計，通過壓差計讀數(shù)，達到精確調(diào)節(jié)風門內(nèi)外壓差的目的。3）特大型火區(qū)均壓啟封與防復燃技術

3）特大型火區(qū)均壓啟封與防復燃技術

采用均壓啟封方法后，啟封區(qū)域內(nèi)的有害氣體濃度明顯下降，氧氣濃度大幅上升，為工作面人員的工作創(chuàng)造了安全的條件。因工作面遭破壞嚴重，恢復生產(chǎn)的周期較長，火區(qū)易復燃，為此采取了以下防止火區(qū)復燃的技術：采用均壓通風和減風降壓方法，降低工作面壓差，減少漏風；采用開放式注氮，惰化工作面后方的氧化帶；對可疑高溫點采用目標注氮和注三相泡沫技術消除復燃隱患。白芨溝礦特大型火區(qū)采用均壓啟封與防復燃技術后，回風巷道內(nèi)CO濃度顯著下降，5小時內(nèi)就達到生產(chǎn)作業(yè)的要求，成功地啟封了火區(qū)。而且火區(qū)自啟封后至恢復生產(chǎn)的2個多月沒有發(fā)生復燃，成為國內(nèi)煤礦井下火區(qū)啟封后防止復燃的范例。

4）案例總結(jié)

（1）對于高瓦斯礦井，水封是一種行之有效的火區(qū)封閉方法，操作簡單，技術安全可靠，它不僅能保證火區(qū)封閉的嚴密性，而且具有一定的防爆效果，在白芨溝煤礦，正是利用了巷道的地勢特點，采用水封的方法，從而實現(xiàn)了火區(qū)的有效封閉。（2）采用