火区封闭和启封工作.ppt

第七章 火区封闭和启封 火区封闭是减少火源氧气供给、控制火势发展 的一项重要技术手段，火区封闭质量的好坏直接决 定了防灭火的效果而火源熄灭后，启封措施是否 得当又是后续生产能否安全和顺利进行的关键，稍 有不慎，很容易导致火区复燃，甚至引发爆炸事故 ，从而造成重大的人员伤亡本章主要介绍火区封 闭、管理及启封的相关技术和要求 第一节 火区封闭 煤矿发生火灾后，不能直接灭火时，必须封闭火 区封闭火区就是用防火墙把进风侧和回风侧所有通 向火区的巷道以及巷道内易向火源漏风的区域封严 火区封闭后，切断了外界的供氧，使得火区内生热和 散热平衡系统破坏，这种情况持续一定时间即能使火 源彻底熄灭按照封闭区域的不同，封闭可分为井下 封闭和地表封闭两种类型井下封闭为局部封闭，地 表封闭一般为全矿井封闭，后者在实际救灾中应用不 多，因此本书主要介绍井下封闭 一、火区封闭的基本原则 火区密闭的原则是：准备先行，行动果断，密闭墙 要“密、少、快 、小”，实施过程要加强监控 井下直接灭火未能奏效时，应果断采取封闭火区的方法进行灭火， 以尽量争取时间 上的有利条件许多救灾的实践表明：封闭火区灭火的 成功几率随时间 的拖延呈指数形式迅速下降。

处理矿井火灾的一个重要原则就是：不管采用何种灭火方法，也不 管火灾的范围有多大，都应同时准备火区封闭预 案，提前做好封闭火区 的思想和物质准备这是因为矿 井的条件极其复杂，火源的发展受多种 因素的影响，所以火势随时都有扩大化的可能，万一所用的灭火技术无 法有效控制火势的发展，应保证能够及时进 行封闭，将事故损失减小到 最低 1、准备先行 2、行动果断 3、封闭“四字诀” 火区封闭的“四字诀”是“密、少、快、小”密”是指密闭墙 要严 密，尽量减少漏风；“少”是指密闭墙 的道数要少；“快”是指封闭墙 的 施工速度要快；“小”是指封闭范围要尽量小 原则上讲火区封闭时 ，应尽量使火区范围小一点封闭范围 越小，特别当进风侧 防火墙与火源距离越小时，渗漏的新鲜风 流在 火区中的流动距离越小，封闭后的火区氧气浓度下降也越快，从而实 现较 好的灭火效果但从另外一个角度来说，封闭火区的范围越小 ，防火墙与火源的距离越小，则火区的高温烟流对防火墙（特别是 回风侧 的防火墙）的影响也越大，直接威胁防火墙构筑人员的人身 安全而且对于瓦斯矿井，火区范围小更容易使可燃气体积聚达到爆 炸界限，有可能在密闭过 程中就发生爆炸，威胁人员生命安全，这 时可适当扩大封闭的范围。

4、加强监控 火区封闭时应实时监测 大气压力、火区气体以及风流状态 的变化尽量在大气压力较高且上升的时候封闭火区火区封 闭过 程中，要指定专人对瓦斯、CO、O2及其它有害气体浓度和 风流状态的变化进行有效的监控，防止因瓦斯爆炸和风流状态 的紊乱等造成灾害事故的扩大化 二、火区封闭的顺序 进行火区封闭时 ，应根据火区范围、火势大小、瓦斯涌出量等 情况来决定火区封闭的顺序一般是将对火区影响不大的次要巷道 首先封闭起来，然后再封闭火区的主要进、回风巷在多风路的火 区建造防火墙时 ，应根据火区范围、火势大小、瓦斯涌出量及火区 内是否有瓦斯积聚区和采空区等情况来决定封闭顺 序，如表7-1-1所 示 表7-1-1 不同火区封闭顺序的适用条件及优缺点比较 封闭顺序优点缺点适用条件 先进风巷、 后回风巷 迅速减少向火区 的供氧，使火势因缺 氧而大大减弱，减少 了流向回风侧的烟流 量，为构建回风侧 的防火墙创造条件 1.易导致火区压力降 低而“抽吸”瓦斯； 2.可能引起风流紊乱 ； 3.风流与瓦斯混合， 可能引发爆炸 适用于火区瓦 斯浓度较低且不与 采空区或高瓦斯积 聚区相连的情况 封闭顺序优点缺点适用条件 进、回风巷 同时封闭 1. 火区封闭耗时少 ，能尽快切断供氧 2.火区封闭前仍能 保持通风，火区可 燃气体浓度不易达 到爆炸界限 安全性与进回风 侧能否保证同步封闭 密切相关，井下由于 通讯的困难和条件的 复杂性，较难按预定 时间完成同时封闭 应用范围较广， 应用较为普遍，高 、低瓦斯矿井均可采 用 先回风巷、 后进风巷 1.反转回流的惰性 烟气能惰化火区； 2.火区气压升高， 抑制瓦斯涌出 1.易发生风流紊乱 ，造成可燃高温烟气 回流至火区，引起爆 炸； 2. 在进风侧 未封闭 的情况下，回风侧的 防火构筑墙工作比较 艰苦，危险性也更大 一般不宜采用，有 些情况下也可以考虑 ： 1.火势不大、温度 不高、瓦斯含量低， 用以截断火源蔓延； 2.高瓦斯区域，防 火墙和火源之间存 在瓦斯源 需要指出的是，采用进、回风巷同时封闭时，由于回风侧高温且存在大 量浓烟，工作条件极为恶劣，该处的防火墙构建可能无法与进风侧 同时完成 。

实际操作时，一般先在进风侧 初步建成防火墙并留有通风孔，通风孔的大 小要既能保证火区上风侧不致发生瓦斯超限聚积，又能在一定程度上控制火 势发展，从而给回风侧防火墙的构筑提供一个相对有利的条件回风侧防火 墙建至一定程度时，再约定好时间，同时封闭进、回风侧的防火墙，封闭后 工作人员必须立即撤到安全地点 对于低瓦斯或者无瓦斯区域，为了便于操作，应先构筑进风侧 密闭，这 样就可以减少火区供风，从而减少火灾的燃烧强度，降低火源温度对于高瓦 斯矿井，国内外都普遍采用进、回风巷同时密闭的方法，既减少了火区供风 ，又为回风侧密闭提供了相对较好的条件，安全性较高然而，有些研究表 明，对于高瓦斯区域，如果能先封闭回风侧防火墙，燃烧产生的惰性气体就 可以回流到火区，对火区起到一定的惰化作用，而且可以抑制瓦斯的涌出 火区封闭后，在一段时间内（英国统计为 1～24 h，美国统计为 4～6 h， 主要与火区情况和防火墙的位置有关）极有可能发生爆炸，因此火区封闭后应 立即撤出，24 h以后才可以靠近封闭区进行探测 三、防火墙的构建 1. 防火墙的分类 根据防火墙所起的作用不同，主要分为临时 防火墙、永久防火墙 和耐爆防火墙三种。

现将其作用和布置方法介绍如下 （1）临时防火墙 临时 防火墙的作用是临时 阻断火区供风，控制火势发 展在建筑 时突出一个“快”字和一个“严”字最常见的临时 防火墙主要有以下两 种形式： ① 风障临时 防火墙 临时 防火墙的风障主要由帆布制成，单独使用帆布做风障必然会 造成一定的漏风，所以经常需附带一些加固装置，如图7-1-1（c）、（ d）中的弹性胶带和钢丝绳 图7-1-1 风障临时防火墙 a）在木支柱支护的巷道；b）在弧形可伸缩钢梁支护的巷道； c）附加弹性胶带加固；d）附加钢丝绳 加固 ② 木板临时 防火墙 木板临时 防火墙(如图7-1-2所示)就是通常所说的“板闭”，是我国目前 普遍采用的临时 防火墙，架设起来也比较容易木板防火墙对 于瓦斯、 火灾气体渗透性高，抗空气冲击波能力弱，特别是当抹面粘土干燥脱落后 更为明显，所以临时 防火墙建成之后，应紧 接着建筑永久性防火墙 图7-1-2 木板临时防火墙 a）在木支柱支护的巷道；b）在弧形钢支架支护的巷道 除了这两种之外，临时 防火墙还 有伞形临时 防火墙（如图7-1-3 所示）、充气式临时 防火墙（如图7-1-4所示）。

前者架设速度快，但 漏风率较大在此基础上，经完善和改进形成了如组合撑伞式快速密 闭、伞形充气式等稳定性好、漏风率较低的临时 防火墙；后者不受 巷道断面、几何形状、支架类型的限制，而且漏风率小，但稳定性一 般较差 图7-1-3伞形临时防火墙图7-1-4 风筒充气式防火墙 （2）永久性防火墙 永久性防火墙用于长期封闭火区，建筑时既要坚固又要密实根 据用料不同，分为木段、料石、砖和混凝土等多种形式木段与混凝 土防火墙适用于地压较大的巷道；料石和砖防火墙适用于顶板稳定、 地压不大的巷道 ① 木段防火墙 木段防火墙如图7-1-5所示因木材本身的长短、曲直等问题 以及 受到巷道断面、支护形式等各方面因素的限制，木段防火墙的应用具 有很大的局限性，而且木垛内必须用水泥 等堵漏材料充填，再加上巷道边缘处较难处 理，造成了该类防火墙 的应用并不是很广泛，在客观条件允许而密封等技术又具备的情况下 也可以采用，此时木段防火墙的厚度应根据墙的横截面积选取 图7-1-5 木段永久性防火墙 ② 砖防火墙 砖墙 永久性防火墙（如图7-1-6所示）比木段防火墙更为坚 固， 而且密闭效果也好得多，因而被广泛采用。

但砖墙 防火墙的砌筑也必 须达到一定的要求：墙厚不得低于0.5 m，1 m3大约需要400块砖 ，0.3 m3水泥浆每个防火墙应设 有监测 取样管，以监测 防火墙内的气体 成分和压力，同时在底部应该设 置排水管路 图7-1-6 砖墙永久性防火墙 对于地压较 大的地点，为保证防火墙能承受一定的压力，在防火墙 中加设木板可以使墙体受力均匀(如图7-1-7所示)，缓冲受到的压力 图7-1-7 中间加入板材的砖墙永久性防火墙 ③ 混凝土防火墙 混凝土防火墙如图7-1-8所示它最大的特点是具有很强的缓冲性， 能够抵抗1MPa冲击波冲击为了防止混凝土因凝固收缩产 生缝隙、气泡 或孔洞，待模板拆除后，要及时进 行充填或用高压泵 向其缝隙内进行 灌浆充填，或采用喷涂混疑土的办法堵塞缝隙和孔洞，以防漏风供氧 图7-1-8 混凝土防火墙 ④ 多层混合式防火墙 也可以将上述一种或几种防火墙结 合起来使用，如图7-1-9所示这种 防火墙更为牢固，只是施工起来相对复杂一些 图7-1-9多层混合式防火墙 1－装砂或岩粉的麻袋；2－砖墙；3－充填管；4－放水管；5－返水池 （3）耐爆防火墙 耐爆防火墙是在瓦斯较大的地区封闭火区时，为防止火区内发 生瓦斯或火灾气体爆炸对封闭区外部的人员受到伤害而构筑的具有 防爆功能的防火墙。

耐爆防火墙必须承受一定的压力，各国要求不 一致,例如，美国联邦法规规 定不低于0.14 MPa，印度的规定范围是 0.15～0.4 MPa ①常用耐爆防火墙 a. 沙袋耐爆防火墙 在爆炸冲击波的作用下，必须要求耐爆密闭墙 的震动周期小于 冲击波压力作用在密闭墙 上的时间 ，也就是必须具有更好的耐压性 能因此，对耐爆防火墙在材料上和制作上必须有其特殊的要求 这种防火墙一般是用沙袋堆砌而成（如图7-1-10所示），也可用砂段 构成 图7-1-10 沙袋耐爆防火墙 a)不带通行孔；b)同时带通行孔和注惰气通道 1－注惰气通道；2－排水管；3－通道；4－气体成分监测孔；5－支撑架 b. 石膏耐爆防火墙 国外目前也有采用石膏快速充填耐爆防火墙（如图7-1-11所示）石 膏防火墙墙 厚通常为2～3.5m施工时先掏锥形槽，再砌两个带加强支 护的木板墙，用管道把水和石膏粉送到石膏泵中混合，再用软管送到面 板墙之间灌注、硬化成型，固化后的石膏抗压强度可达6MPa1985年大 同矿务 局永定庄煤矿11号层406盘区发生自燃火灾，用砖石和其它形式 的密闭均未能解决漏风和火灾气体泄漏问题 ，再砌筑了石膏密闭后，以 上问题 得到了很好的解决。

图7-1-11石膏耐爆防火墙 1－取样管；2－测温孔；3－检测孔；4－U形压差计；5－石膏充填料出口；6－充填管 7－供料带；8－空气采样管；9－支撑架；10－排水管；11－木板支架；12－网罩 除了上述两种常使用的传统 耐爆防火墙外，也可因地制宜 ，在条件具备的前提下可采用水封的方法采用水封时，可以远 程操作，安全可靠，具有操作简单 、严密性好、充分隔爆以及启 封方便的优点图7-1-12为宁夏白芨沟煤矿高瓦斯特大火区采用 的水封示意图如果巷道中的某一部分存在低洼处，也可以对巷 道进行局部水封，如图7-1-13所示水封技术不同于水。