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(1)均壓防滅火
均壓防滅火就是通過通風方法降低漏風通道兩側的風壓差,減少漏風量,防止和抑制煤層自燃的防滅火技術。
均壓防滅火的實質是利用風窗、風機、調壓氣室和連通管等調壓設施,改變漏風區域的壓力分布,降低漏風壓差,減少漏風,從而達到抑制遺煤自燃、惰化火區,或熄滅火源的目的。
均壓的概念始于20世紀50年代,由波蘭學者漢·貝斯特朗提出,20世紀60年代一些采煤技術發達的國家競相采用,多次獲得成功。與此同時我國在淮南、開灤、阜新、撫順、芙蓉和六枝等礦區開始推廣應用,并在應用中使這一技術不斷完善和發展。開始,這一技術只應用于加速封閉火區內火源的熄滅,以后又應用于抑制非封閉采空區里煤炭的自熱或自燃,同時保證工作面正常安全生產。
(2)調壓設施均壓防滅火的原理
1)調節風窗調壓原理
在并聯風路分支中安裝調節風窗后,由于風路中增加了風阻,使其風量減少。風量變化引起本分支和相鄰分支壓力分布改變。
調節風窗調壓的實質是增阻減風,改變調壓風路上的壓力分布,達到減壓目的。因此,其應用是以本風路風量可以減少為前提條件。
2)風機調壓原理
在需要調壓的風路上安裝帶風門的輔助通風機,利用風機產生的增風增壓作用,改變風路上的壓力分布,達到調壓的目的。
應該指出的是,單獨使用調壓風機調壓是以增加風量為前提。
3)風窗-風機聯合調壓的原理
使用風窗和風機聯合調壓時,有增壓調節和降壓調節兩種。
①風窗-風機增壓調節
增壓調節是指使兩調壓裝置中間的風路上風流的壓能增加。為此,風機安裝在風窗的上風側。增壓調節又可分為風量不變和減少兩種。
②風窗-風機聯合降壓調節
作降壓調節時,風窗安裝在上風側,風機安裝在下風側。
(3)工作面采空區自燃火源或高溫點的調壓
采空區火源或高溫點產生的位置取決于采空區內堆積的遺煤和漏風分布。因此,采用調壓法處理采空區的高溫點或自燃火源之前,必須首先了解可能產生火源的空間位置及其相關的漏風分布,以便進行有針對性調節。
1)采空區的漏風形式
采空區的漏風基本上可分為并聯漏風和角聯漏風兩種。
①并聯漏風
為了便于分析,后退式采煤工作面U形通風系統采空區漏風分布,可以簡單化成一個始、末端分別為工作面下、上口,與工作面風路相并聯的等效風路。
②角聯漏風
采空區內除存在并聯漏風外,還有部分漏風與其他通風巷道發生聯系,這種漏風稱為角聯漏風。淮南李一礦同時開采層間距較近兩層煤時,因兩工作面間的錯距較小,造成上下工作面采空區相互連通,而產生對角漏風。實際上,對角漏風可能發生在采空區的一個條帶上,在研究問題時為方便起見,漏風路線簡化為對角支路。
2)并聯漏風范圍內的高溫點或火源的調壓處理
在采取調壓處理之前,首先應判斷高溫點或火源在漏風帶中的大致位置。
①當火源或高溫點處于自燃帶中后部(靠近窒息帶)時,則可用降低漏風壓差(工作面通風阻力)的方法,減小漏風帶寬度,使窒息帶覆蓋高溫點。其措施有:
a.在工作面進風或回風中安設調節風窗,或稍稍啟開與工作面并聯風路中的風門。
b.在工作面下端設風障或掛風簾,這種方法對于減少采空區的瓦斯涌出也有利。
②高溫點位于自燃帶的前部(靠近散熱帶附近)或工作面的下部采空區時,采用減小風量的方法不能使其被窒熄帶覆蓋時,一般也可采用在工作面下端掛風簾的方法來減小火源所在區域內的漏風,同時加快工作面的推進速度,使窒息帶快速覆蓋高溫點。
3)角聯漏風的調壓
調節角聯漏風要在風路中適當位置安裝風門和風機等調壓裝置,降低漏風源的壓能,提高漏風匯的壓能。工作面采空區內漏風通道為角聯分支,為了消除對角漏風,可改變相鄰支路的風阻比,使之保持:
①在分支中安設調節風窗,以增大風阻,提高壓能。
②如果要求工作面的風量不變,可在分支安設風窗的同時,在另一分支中(工作面進風巷)安設調壓風機,采用聯合調壓。
③在條件允許時,還可在進風巷安風窗,在回風巷安風機進行降壓調節。
應該強調指出的是,調壓所采用的各種措施應以保證安全生產和現場條件允許為前提。角聯漏風的調節要注意調節幅度,防止因漏風匯的壓能增加過高或漏風源的壓能降得過低,導致漏風反向。為了防止盲目調節,可在進行阻力測定的基礎上,根據調節壓力,預先對調節風窗的面積進行估算,并在調壓過程中注意火區動態監測,掌握調壓幅度。
(4)調壓氣室-連通管調壓防滅火的原理與應用
調壓氣室-連通管調壓一般適用于封閉火區滅火。有單氣室與雙氣室調壓兩種。
1)雙調壓氣室-連通管調壓原理與應用
①布置方式
在火區的兩側密閉墻K1、K2外分別構筑一道輔助密閉墻F1與F2,與原密閉墻構成兩個調壓氣室,與此同時在與火區并聯的分支中鋪一根金屬管(有條件時也可以利用巷道代替金屬管)把兩個調壓氣室連通,此金屬管稱為連通管。
②調壓原理
雙氣室.連通管調壓的原理在于:輔助密閉墻增加火區的漏風風阻,降低火區的漏風壓差;連通管與火區并聯,起到并聯分風和降壓的作用。
③調壓時的火區動態觀察
在每個密閉墻上安設測壓管和水柱計。其中,1和2水柱計分別測定密閉墻K1和F1的漏風壓差,3和4水柱計分別測定密閉墻K2和F2的漏風壓差。調壓后應使1和3的示值近似相等,若不相等應設法增大密閉墻的氣密性。調壓時還應注意連通管的氣密性,否則會降低調壓效果;注意觀測火區回風的氣體成分,以了解火區的動態。
2)單調壓氣室一連通管調壓原理與應用
①布置方式及其調壓原理
在火區回風側密閉墻K2外構筑一道輔助密閉墻M,M與K2構成調壓氣室;同時從調壓氣室內C點鋪一根裝有調節閘門的金屬管至火區進風側B點上風側的D點。單調壓氣室一連通管調壓原理與雙氣室-連通管調壓的原理相同。
②火區動態觀測
在密閉墻上安設水柱計1和2分別測定密閉墻K2和M兩側壓差。當水柱計1的示值為零時,表示火區漏風消失,否則應根據水柱計兩側液面高低和變化,改變連通管的風阻或增加輔助密閉的氣密性,達到調壓目的。
應用調節風壓法平衡封閉火區的漏風壓差,除上述的一些方法外,還有其他一些方法,如調壓氣室與風機相配合,風機與風筒相配合,等等。
為了避免調壓盲目進行,在制訂調壓方案之前應進行阻力測定和采空區漏風探測等工作,以獲得必要的基礎資料。
(5)調整通風系統調節漏風壓差
事實上,不少火區的形成和發展,都與通風系統不合理有一定的聯系。因此,在保證采掘、工作面按需供風和安全生產的前提下,針對具體情況,合理調整通風系統,也可起到平衡火區漏風壓差的作用。
1)調整通風系統的原則
①增加火區或采空區的并聯(低風阻)風路;或減少火區并聯分支的風阻或風量(不得在該分支增阻)。
②增加火區所在分支或其漏風流經路線上其他分支的風阻;在非漏風流經的路線上減阻。增阻或減阻巷道離火區或采空區越近,效果越好。
③當火區的漏風源與漏風匯分別處于進回風井附近時,應設法降低主要通風機負壓。
④降低火區漏風源的壓能,增加其漏風匯的壓能。調整通風系統有時是局部的,有時是全局的。局部調整時可利用增設或移動風門、調節風窗等通風沒施來實現。
調整之前應對通風系統進行調查,分析與火區有關的漏風分布,制訂合理的調整措施,并對其后果進行估計。
2)通風構筑物的合理位置
在有漏風源或漏風匯附近的風路上,設置增阻型通風構筑物時,應遵循的總原則是:既起到應有的風流調節和控制作用,又不增大火區或采空區的漏風壓差。
①若在有并聯漏風的風路上設置風窗等增阻型通風構筑物時,其位置不應選擇在漏風的源與匯之間。河南平頂山某礦工作面及其附近巷道的通風系統,采空區內存在角聯漏風,為了增加工作面的風量,需要在風路上設置調節風窗,由于經采空區的漏風路線與風路呈并聯形式,故調節風窗應設在采空區進入總回風巷道段和集中運輸巷道的進風段,這樣能降低采空區的漏風壓差。
②在有漏風源或漏風匯附近的風路上安設增阻型通風構筑物時,應將其設在漏風源的上風側,或漏風匯的下風側。
③風門、調節風門和密閉墻等控制風流的設施設置后,應使采空區或火區同處于進風或回風側,以降低其漏風壓差。淮北某礦為避免掘進串聯通風和適應分層同采運輸之需要,每個階段均布置兩條集中巖石巷道做區段的進、回風巷。工作面停采后用密閉墻封閉采空區的進回風斜巷。在上下階段的聯絡巷內用風門使進回風集中巖石巷道隔開,采空區的漏風壓差一般在120 Pa左右。