火區(qū)的封閉與啟封課件

火區(qū)的封閉與啟封副教授準(zhǔn)備先行行動(dòng)果斷密閉墻要“密、少、快、小”實(shí)施過(guò)程要加強(qiáng)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(diǎn)缺點(diǎn)適用條件先進(jìn)風(fēng)巷、后回風(fēng)巷迅速減少向火區(qū)的供氧，使火勢(shì)因缺氧而大大減弱，減少了流向回風(fēng)側(cè)的煙流量，為構(gòu)建回風(fēng)側(cè)的防火墻創(chuàng)造條件。1.易導(dǎo)致火區(qū)壓力降低而“抽吸”瓦斯；2.可能引起風(fēng)流紊亂；3.風(fēng)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(jìn)、回風(fēng)巷同時(shí)封閉1.火區(qū)封閉耗時(shí)少，能盡快切斷供氧2.火區(qū)封閉前仍能保持通風(fēng)，火區(qū)可燃?xì)怏w濃度不易達(dá)到爆炸界限安全性與進(jìn)回風(fēng)側(cè)能否保證同步封閉密切相關(guān)，井下由于通訊的困難和條件的復(fù)雜性，較難按預(yù)定時(shí)間完成同時(shí)封閉應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用較為普遍，高、低瓦斯礦井均可采用先回風(fēng)巷、后進(jìn)風(fēng)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(fēng)流紊亂，造成可燃高溫?zé)煔饣亓髦粱饏^(qū)，引起爆炸；2.在進(jìn)風(fēng)側(cè)未封閉的情況下，回風(fēng)側(cè)的防火構(gòu)筑墻工作比較艱苦，危險(xiǎn)性也更大。一般不宜采用，有些情況下也可以考慮：1.火勢(shì)不大、溫度不高、瓦斯含量低，用以截?cái)嗷鹪绰樱?.高瓦斯區(qū)域，防火墻和火源之間存在瓦斯源。臨時(shí)防火墻永久防火墻耐爆防火墻

3、防火墻的構(gòu)建

3、防火墻的構(gòu)建

臨時(shí)防火墻風(fēng)障臨時(shí)防火墻木板臨時(shí)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(jìn)的耐爆防火墻（形狀、緩沖設(shè)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(shí)，可以遠(yuǎn)程操作，安全可靠，具有操作簡(jiǎn)單、嚴(yán)密性好、充分隔爆以及啟封方便的優(yōu)點(diǎn)；水封技術(shù)不同于水淹，它只是對(duì)火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)或回風(fēng)側(cè)的低位巷道進(jìn)行水封，需水量少，實(shí)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(shí)間要快封閉的密封性要嚴(yán)4、防火墻位置

進(jìn)風(fēng)側(cè)防火墻位置選擇5、火區(qū)防爆計(jì)算

在火區(qū)封閉過(guò)程中，為了避免火區(qū)發(fā)生爆炸，必須對(duì)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(shì)，準(zhǔn)確判斷火區(qū)能否發(fā)生爆炸和發(fā)生爆炸的時(shí)間，以及至少需要多少的供風(fēng)量才能保證火區(qū)氣體在封閉過(guò)程中不會(huì)發(fā)生爆炸，必要時(shí)還需要向火區(qū)注入惰性氣體進(jìn)行惰化，這其中就涉及到惰性氣體注入量的問(wèn)題。

（1）最低供風(fēng)量的計(jì)算

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

Q：供風(fēng)量，m3/sri：火區(qū)產(chǎn)生的可燃?xì)怏wi的濃度

表示火區(qū)可燃?xì)怏w濃度之和

為可燃?xì)怏wi的爆炸濃度下限

（1）最低供風(fēng)量的計(jì)算

Gd：火區(qū)可燃?xì)怏w的爆炸下限，％；ra：進(jìn)入火區(qū)空氣中的可燃?xì)怏w含量，％

（2）火區(qū)爆炸時(shí)間的計(jì)算

τ——火區(qū)爆炸時(shí)間，s；V——封閉火區(qū)的體積，m3；Qz——火區(qū)的供風(fēng)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(fēng)的空氣中的可燃?xì)怏w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(jì)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(guò)注惰性氣體可以減少O2的濃度，并能對(duì)火災(zāi)氣體進(jìn)行稀釋，使其達(dá)不到或者推遲達(dá)到爆炸界限，從而實(shí)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(zāi)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(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日常出水溫度相同；上述4項(xiàng)指標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定的時(shí)間在1個(gè)月以上。1、啟封條件

2、啟封方法

通風(fēng)啟封火區(qū)（該方法適用于確認(rèn)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(fēng)機(jī)風(fēng)筒和風(fēng)幛等通風(fēng)設(shè)施對(duì)密閉墻進(jìn)行通風(fēng)，同時(shí)確定火區(qū)氣體的排放路線，并撤出該路線上的人員；打開(kāi)一個(gè)回風(fēng)側(cè)防火墻，過(guò)一定時(shí)間（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定），再打開(kāi)一個(gè)進(jìn)風(fēng)側(cè)防火墻。開(kāi)啟時(shí)應(yīng)先開(kāi)－個(gè)小孔，然后逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)禁一次將防火墻全部打開(kāi)；保持足夠通風(fēng)量，使火區(qū)氣體特別是瓦斯沿著預(yù)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(shí)間，期間進(jìn)行檢測(cè)，若無(wú)異?，F(xiàn)象再相繼打開(kāi)其余防火墻，若發(fā)現(xiàn)尚有高溫點(diǎn)存在，則應(yīng)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(fēng)啟封火區(qū)法（適用于火區(qū)范圍較大，難以確認(rèn)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(shí)，沿著原封閉區(qū)內(nèi)的巷道，由外向內(nèi)，向火源逐段移動(dòng)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(jìn)入著火帶，實(shí)現(xiàn)火區(qū)全部啟封的方法。）（1）以距進(jìn)風(fēng)巷原防火墻最近的新鮮風(fēng)流處為基地，將其作為地面指揮中心和現(xiàn)場(chǎng)救護(hù)人員聯(lián)系的橋梁；（2）在主要進(jìn)風(fēng)巷處構(gòu)筑鎖風(fēng)防火墻，墻上留設(shè)風(fēng)門(mén)，以便于人員進(jìn)出；鎖風(fēng)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(jìn)入鎖風(fēng)防火墻與原防火墻之間的臨時(shí)密閉后關(guān)上風(fēng)門(mén)，在原防火墻上打開(kāi)一個(gè)缺口以滿足人員的通行，缺口要懸掛風(fēng)簾形成鎖風(fēng)室；對(duì)臨時(shí)防火墻和原防火墻之間的空間進(jìn)行清理，防止妨礙人員的通行和緊急情況下的撤退；在確認(rèn)封閉區(qū)內(nèi)氣體不至于對(duì)人員構(gòu)成威脅的前提下，才可以從缺口進(jìn)入封閉區(qū)。（4）救護(hù)人員進(jìn)入原防火墻內(nèi)，進(jìn)一步測(cè)定和分析大氣成分、溫度、壓力、巷道環(huán)境的基礎(chǔ)上，確定下一道鎖風(fēng)防火墻的構(gòu)建位置和構(gòu)筑材料，該位置同時(shí)還應(yīng)綜合考慮救護(hù)人員的作業(yè)時(shí)間、作業(yè)內(nèi)容、與指揮中心的聯(lián)絡(luò)能力和火區(qū)狀況等各方面因素。（5）救護(hù)人員攜帶塑膠風(fēng)障、馬蹄釘、射釘槍和其它工具、材料進(jìn)入在選定的位置構(gòu)筑新的帶風(fēng)門(mén)的鎖風(fēng)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(zāi)，因?yàn)?zāi)情不斷擴(kuò)大，被迫將全礦井封閉?；饏^(qū)封閉后，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與寧煤集團(tuán)組成課題組承擔(dān)了該火區(qū)的滅火、抑爆、縮封、啟封及防復(fù)燃技術(shù)的指導(dǎo)工作。在該火區(qū)的治理中，通過(guò)遠(yuǎn)距離水封抑爆、通過(guò)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(fēng)啟封、氮?dú)鈬婌F降溫、均壓?jiǎn)⒎饣饏^(qū)及防復(fù)燃等一整套滅火、抑爆、縮封、啟封及防復(fù)燃技術(shù)，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(zhǎng)為1480m，傾斜平均寬為155m，設(shè)計(jì)平均采厚10m，其中機(jī)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(yùn)順、1號(hào)工藝巷、2號(hào)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(zāi)時(shí)決定對(duì)該工作面封閉，但在封閉過(guò)程中，災(zāi)情不斷擴(kuò)大，被迫將全礦井封閉。（2）采用遠(yuǎn)距離水封方法縮封火區(qū)

（3）火區(qū)啟封經(jīng)過(guò)

1）鎖風(fēng)、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(zāi)害氣體會(huì)向外涌出，危及救災(zāi)人員的安全；同時(shí)，新鮮空氣又會(huì)進(jìn)入到火區(qū)，若火區(qū)未熄滅，還會(huì)出現(xiàn)復(fù)燃，甚至發(fā)生爆炸。因水封巷道的排水解封是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，實(shí)施鎖風(fēng)困難，人員進(jìn)入構(gòu)筑密閉難度大。為了保證水封巷道的安全啟封，采用鎖風(fēng)、注氮和逐段啟封技術(shù)：1）鎖風(fēng)、注氮和逐段啟封

（3）在聯(lián)絡(luò)巷口逐一露出到設(shè)計(jì)水位時(shí)，快速施工聯(lián)絡(luò)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(fēng)排水。對(duì)水淹區(qū)內(nèi)嚴(yán)格鎖風(fēng)，排水過(guò)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(duì)因排水后露出的聯(lián)絡(luò)巷口及時(shí)進(jìn)行密閉，以確保巷道逐段啟封的安全。2）氮?dú)鈬婌F降溫啟封

因煤巖的熱傳導(dǎo)性低，封閉的火區(qū)內(nèi)散熱較困難，巷道剛啟封時(shí)，巷內(nèi)氣體溫度高達(dá)43℃。對(duì)此，采用了氮?dú)鈬婌F降溫啟封技術(shù)。氮?dú)鈬婌F是水在高壓氮?dú)饬骷拜^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?dú)忪F，由于霧滴的表面積比水大得多，更易蒸發(fā)和運(yùn)移帶走熱量，因此氮?dú)鈬婌F具有顯著的降溫效果；大量氮?dú)獾淖⑷脒€能進(jìn)一步保持火區(qū)的惰化狀態(tài)。氮?dú)鈬婌F降溫與惰化技術(shù)為冒頂巷道的安全啟封和修復(fù)提供了有利的工作條件。3）特大型火區(qū)均壓?jiǎn)⒎馀c防復(fù)燃技術(shù)

特大型火區(qū)內(nèi)積存有大量的瓦斯和火災(zāi)氣體，采用常規(guī)的通風(fēng)啟封方法和鎖風(fēng)啟封方法均不能在短時(shí)間內(nèi)有效控制有害氣體的涌出，為此，采用均壓?jiǎn)⒎夥椒?。即在工作面回風(fēng)巷道內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)和局部通風(fēng)機(jī)，以提高工作面內(nèi)的通風(fēng)壓力，避免采空區(qū)內(nèi)火災(zāi)氣體與瓦斯的涌出，如圖所示。與主要用于防止漏風(fēng)和窒息火區(qū)的常規(guī)均壓方法不同，特大型火區(qū)均壓?jiǎn)⒎夥椒ǖ募夹g(shù)特點(diǎn)在于：控風(fēng)范圍廣，風(fēng)量與風(fēng)壓的調(diào)節(jié)量大、要求精度高，因此實(shí)施難度大。在實(shí)施均壓措施中，為增大供風(fēng)量，采用2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)并聯(lián)供風(fēng)，風(fēng)量達(dá)760m3/min；為了準(zhǔn)確控制通風(fēng)壓力，在調(diào)解風(fēng)門(mén)內(nèi)外都安設(shè)了壓差計(jì)，通過(guò)壓差計(jì)讀數(shù)，達(dá)到精確調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)內(nèi)外壓差的目的。3）特大型火區(qū)均壓?jiǎn)⒎馀c防復(fù)燃技術(shù)

3）特大型火區(qū)均壓?jiǎn)⒎馀c防復(fù)燃技術(shù)

采用均壓?jiǎn)⒎夥椒ê?，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(yán)重，恢復(fù)生產(chǎn)的周期較長(zhǎng)，火區(qū)易復(fù)燃，為此采取了以下防止火區(qū)復(fù)燃的技術(shù)：采用均壓通風(fēng)和減風(fēng)降壓方法，降低工作面壓差，減少漏風(fēng)；采用開(kāi)放式注氮，惰化工作面后方的氧化帶；對(duì)可疑高溫點(diǎn)采用目標(biāo)注氮和注三相泡沫技術(shù)消除復(fù)燃隱患。白芨溝礦特大型火區(qū)采用均壓?jiǎn)⒎馀c防復(fù)燃技術(shù)后，回風(fēng)巷道內(nèi)CO濃度顯著下降，5小時(shí)內(nèi)就達(dá)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(fù)生產(chǎn)的2個(gè)多月沒(méi)有發(fā)生復(fù)燃，成為國(guó)內(nèi)煤礦井下火區(qū)啟封后防止復(fù)燃的范例。

4）案例總結(jié)

（1）對(duì)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(jiǎn)單，技術(shù)安全可靠，它不僅能保證火區(qū)封閉的嚴(yán)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(shì)特點(diǎn)，采用水封的方法，從而實(shí)現(xiàn)了火區(qū)的有效封閉。（2）采用