矿井火灾灾变通风理论在远距离封闭灭火中的应用

矿井火灾灾变通风理论在远距离封闭灭火中的应用CONTENTS目录01矿井火灾灾变通风理论基础02远距离封闭灭火技术体系03灾变通风调控技术应用04火区监测与管理规范CONTENTS目录05启封火区技术流程06工程案例分析07安全防护与应急措施01矿井火灾灾变通风理论基础灾变通风系统的重要性

01控制火势蔓延的核心手段灾变通风系统通过调节风流方向和流量，可有效阻止高温烟流扩散，避免火灾范围扩大。如2021年梨树煤矿七井火灾中，通过均压通风使火区O2浓度下降，抑制了瓦斯燃烧。

02保障人员安全撤离的关键屏障矿井火灾产生的CO等有毒气体是人员伤亡主因，通风系统能快速排出有毒气体，为撤离争取时间。井下空间密闭、疏散通道有限，稳定的风流是人员安全撤离的前提。

03防止次生灾害的重要保障合理调控风流可避免瓦斯积聚达到爆炸浓度，降低瓦斯、煤尘爆炸风险。灾变时期易发生风流逆转等紊乱现象，通风系统管理不善可能引发灾害链，如义马某矿曾因风流短路导致瓦斯爆炸。

04灭火与救援作业的基础条件直接灭火时需保证火源区域通风稳定，隔绝灭火时需通过通风调控减少漏风。矿山救护队进入灾区侦察、灭火时，需依赖通风系统创造安全作业环境，如锁风启封火区需精准控制风量。火风压产生机理与特性火风压的产生机理

矿井火灾时，高温烟流流经有高差的井巷，导致空气密度减小，形成附加自然风压，其大小与井巷高差、发火前后空气密度差相关，公式为H=Zg(ρmg-ρma)，其中Z为井巷标高差，ρmg、ρma分别为火灾前后空气密度。火风压的主要特性

火风压仅在高温烟流流经的倾斜或垂直井巷中产生，方向始终向上；上行风路中火风压与主扇风压同向（正火风压），下行风路中则反向（负火风压）；火势越大、温度越高、井巷高差越大，火风压值越大，且其大小随火灾发展动态变化。火风压对通风系统的影响

火风压可能导致风流逆转、逆退、滚退等紊乱现象，如上行风流发火时旁侧支路风流逆转，下行风流发火时本侧风路风流逆转；还会改变主扇工况，离心式风机风量增加、功率上升，轴流式风机风压降低、风量增加、轴功率下降，需及时调控以保障通风稳定。风流紊乱形式及影响

上行风流中发火时旁侧风流的逆转上行风流发生火灾时，火风压作用可能导致旁侧支路风流方向改变，发生反向流动的现象，需及时采取控制措施防止事故扩大。

下行风流中发火时本侧风路风流的逆转下行风流中发生火灾时，易使火源所在风路风流逆转，相比上行风流火灾，下行风流火灾更易出现风流紊乱，增加救援难度。

主干风路烟流的逆退矿井发生火灾时，在火源上风侧，火烟会逆着主干风路进风方向朝着最近节点逆流而退，此现象会导致有毒气体扩散，威胁人员安全。

火烟的滚退（回流）在火源上风侧，巷道顶部火烟反风流方向流动，中下部新鲜风流向火源流动，一段距离后又与下部风流一起维持原向流动，易造成局部区域有毒气体积聚。灾变时期风流控制原则01安全性优先原则必须确保风流控制措施不导致瓦斯聚积、煤尘飞扬引发爆炸，不危及井下人员安全，这是制定风流调控方案的首要前提。02火势控制原则风流调控应有助于阻止火灾扩大，创造接近火源的灭火条件，例如通过增减风量或短路风流来控制火势蔓延。03风流稳定性原则防止因火风压等因素造成风流逆转、逆退或滚退等紊乱现象，确保通风系统稳定，避免有毒有害气体扩散至非灾区。04适应性原则需根据火灾现场情况（如火源位置、瓦斯浓度、通风网络复杂度）灵活选择正常通风、增减风量、区域反风等方法，不可一概而论。02远距离封闭灭火技术体系远距离封闭技术原理核心定义与作用远距离封闭技术是指在远离火源的安全位置构筑密闭墙，通过阻断火区供氧、控制漏风来扑灭火灾的方法，适用于高瓦斯、高风险火区，可减少施工人员直接暴露危险。关键技术特点施工人员距火点较远，操作安全性高；需警惕封闭区域内并联风路风流逆转风险，防止瓦斯流经火点引发爆炸；通常分两步实施：先设临时密闭（如风门+沙袋），待火区稳定后砌筑永久密闭。与近距离封闭对比近距离封闭可避免瓦斯流经火点爆炸，但施工环境恶劣；远距离封闭操作便捷，但需严格控制风流，防止因风量减少导致风流紊乱，是高瓦斯矿井优先选择的封闭方式。封闭方案设计要点封闭范围确定原则在保证安全的前提下，尽量缩小封闭范围，以减少资源损失并为后期恢复创造条件。需综合考虑火源位置、瓦斯风险及巷道布局，避免因范围过大增加灭火难度或过小导致火势失控。防爆墙与永久密闭墙设置要求有瓦斯、煤尘爆炸危险时，应先设置防爆墙，在其掩护下建立永久密闭墙。防爆墙需具备抗冲击性能，施工时预留通风孔，待永久密闭完成后迅速封堵，确保施工安全。多巷道封闭顺序规划需根据巷道重要性、密闭难易程度及火灾影响，以不导致火区可燃气体爆炸为前提确定封闭顺序。一般先封闭支巷，后封闭主巷；可采用同时封闭进回风巷、先封进风巷或先封回风巷等方式，确保火区供风稳定。远距离封闭技术应用对于高瓦斯矿井或危险火区，可采用远距离封闭技术，如在入回风两处隔爆密闭地点设多道风门并充填沙袋，由救护队远程操作关闭后撤离，通过微机监控火区变化，待稳定后再砌筑永久密闭。密闭墙构筑技术要求

材料选择标准应选用不燃、坚固且气密性良好的材料，如沙石、水泥、防火砖等。高瓦斯矿井需设置防爆墙，其抗冲击性能需满足爆炸冲击波作用下不变形、不破坏、不丧失气密性的要求。

结构设计规范密闭墙需具备足够强度，墙体厚度及支护方式应根据巷道断面和压力情况确定。对于有瓦斯、煤尘爆炸危险的火区，应先设置防爆墙，在其掩护下建立永久密闭墙，防爆墙施工过程中需预留通风孔。

施工操作要点施工前需清理巷道杂物，确保墙体与围岩紧密结合。采用远距离封闭技术时，可在入回风两处隔爆密闭地点分别设2道永久风门，中间充填沙袋；待火区稳定后，撤除风门，用沙石水泥砌筑密闭。施工完成后需快速封堵预留通风孔，并立即撤出危险区。

质量验收指标密闭墙需达到不漏风、强度达标，火区封闭后应听不到漏风声音。启封前需满足《煤矿安全规程》规定的火区熄灭条件，如温度低于30℃、氧气浓度低于5%等，且相关指标需持续稳定1个月以上。防爆墙设置规范防爆墙的核心作用防爆墙是一种抗冲击性能强的特殊加强结构密闭，适用于高瓦斯矿井封闭火区。当火区内发生爆炸后，在爆炸冲击波动力作用下要求其不变形、不破坏、不丧失原有的机械性能和气密性，为建立永久密闭墙提供安全掩护。瓦斯、煤尘爆炸风险下的设置要求在有瓦斯、煤尘爆炸危险时，必须先设置防爆墙，并在防爆墙的掩护下建立永久密闭墙。施工过程中要预留通风孔，保证施工过程中火区内的可燃气体不致达到爆炸限度，通风孔留待密闭墙全部完成后在最短时间内堵塞。施工安全操作要点堵塞通风孔后，施工人员要尽快撤出危险区，防止随时可能发生的爆炸伤亡。进入检查或加固密闭墙时，必须在确保安全的情况下进行，严格遵循“安全第一”原则。03灾变通风调控技术应用均压通风技术原理均压通风定义与核心目标均压通风是通过调整通风系统风压分布，降低火区内外压差，减少漏风量，从而抑制火势发展的技术。核心目标是实现火区供氧量最小化，创造缺氧灭火环境。均压调节的关键技术手段主要包括调整主通风机工况（如改变叶片角度）、优化通风网络阻力（撤除增阻设施）、设置调压风门等，通过降低全井负压实现火区内外压力平衡。气体变化规律与灭火机理实施后火区内氧气浓度下降，瓦斯和二氧化碳浓度上升，利用惰性气体窒息作用抑制燃烧。如某案例中负压降低1000Pa后，O2浓度降至灭火临界值以下。应用条件与监测要求适用于封闭火区的后期巩固，需配合微机监控系统实时监测CH4、CO等气体指标及风门状态，确保均压效果稳定且无爆炸风险。风机工况调节方法调节风机工况的必要性在井下出现大面积火区时，常规风流调控方法可能无法满足救灾需求，或不经济、不易实现，此时需考虑调节风机工况以降低火区内外压差和漏风量。轴流式风机工况调节当轴流式风机因风阻值变化处于不稳定区工作时，需及时调整工况，可通过改变叶片安装角度等方式，确保风机安全稳定运行。离心式风机工况调节离心式风机若风量增加过大导致功率太大、可能烧毁电机时，应采取调节措施，如调节风门开度等，控制风量在安全范围内。均压通风中的风机调节案例梨树煤矿七井火灾处理中，将备用主要通风机叶片角度由35°改为25°，同时撤除增阻调节风门，使全井负压下降1000Pa，总排风量由3530m³/min降至2055m³/min，有效减少火区漏风。风流短路与区域反风技术

风流短路技术原理与分类风流短路是通过改变通风路径减少火源供风量或直接导出火烟的技术，分为新风短路和火烟短路。新风短路可减少火源氧气供给，火烟短路能将有毒气体直接导入回风巷，需注意防止灾区氧含量骤降引发窒息。

区域反风技术应用条件区域反风适用于采区进风巷或工作面进风巷火灾，能确保救灾人员处于火源上风侧。可实现采区或局部（如采面）反风，需提前设计反风系统并定期演练，确保灾变时快速切换风流方向。

风流调控安全注意事项实施风流短路或区域反风时，必须监测瓦斯浓度，防止瓦斯聚积达到爆炸界限；确保短路后风流稳定，避免引发风流逆转；反风前需撤出火源进风区人员，由矿山救护队现场指挥操作。漏风控制技术措施

通风系统优化调整通过调整主要通风机工况，如降低矿井总风压，减少火区内外压差。例如某矿将风机叶片角度由35°调整为25°，全井负压下降1000Pa，总排风量从3530m³/min降至2055m³/min，有效降低漏风。

密闭墙构筑与维护采用远距离封闭技术，在入回风巷设置多道永久风门并充填沙袋，待火区稳定后砌筑沙石水泥密闭墙。要求密闭墙严密不漏风，必要时采用防爆墙结构应对瓦斯爆炸风险。

均压通风技术应用通过调整通风阻力，使火区两侧压力趋于平衡，减少漏风。如撤除增阻调节风门设施，降低局部区域风压，实现火区内O₂浓度下降、CH₄和CO₂浓度上升，抑制燃烧。

巷道堵漏与维护定期巡查维护通风巷道，对废弃巷道及时封闭，简化风网结构。采用高分子材料或凝胶封堵巷道裂隙，减少漏风通道，确保火区供氧隔绝效果。04火区监测与管理规范火区气体监测系统

监测参数与安全阈值核心监测参数包括氧气（O₂＜5%）、一氧化碳（CO＜0.001%）、乙烯（C₂H₄=0）、乙炔（C₂H₂=0）及温度（＜30℃），需满足《煤矿安全规程》火区熄灭的5项指标。

传感器部署与技术要求在火区进回风侧、密闭墙附近及采空区关键节点布置气体传感器，需具备耐高温（＞40℃）、抗干扰能力，实时监测CH₄、CO、O₂等气体浓度变化。

数据传输与分析平台采用微机监控系统实现数据实时传输，双岗值班监测传感器数据，通过气体变化曲线（如CH₄上升后下降、O₂持续降低）判断火区状态，为灭火决策提供依据。

监测周期与异常处置火区封闭期间需每日监测气体浓度，启封前需连续106天CO=0、40天C₂H₄=0；发现传感器失灵或数据异常时，立即校验设备并分析火区燃烧状态。温度与压力监测技术

温度监测传感器部署在火源点及周边关键区域设置温度传感器，实时监测环境温度变化，正常工作环境温度范围为20-40℃，超过此范围需警惕传感器失效风险。

气体浓度与压力联动监测通过CO、CH₄、O₂等气体传感器与压力传感器联动，监测火区内气体浓度变化及压力波动，为判断火势发展提供数据支持，如O₂下降、CH₄上升可指示火区缺氧熄灭进程。

微机实时监控系统应用建立微机双岗监控系统，实时跟踪温度、气体浓度及风门状态等参数，确保及时发现异常情况，如爆炸冲开风门时能迅速响应并采取二次封闭措施。

传感器故障预警与处理针对高温导致传感器失灵问题，定期校验传感器工作状态，当监测温度超过40℃时，结合气体变化趋势综合判断火区实际情况，避免单一数据误判。火区熄灭判定标准温度指标火区内的温度下降到30℃以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。氧气浓度指标火区内空气中的氧气浓度降到5%以下。气体成分指标火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下。出水温度指标火区的出水温度低于25℃，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。持续稳定时间要求上述四项指标持续稳定的时间在1个月以上。火区封闭期间管理要求

实时监测与预警机制需设双岗严密监视CO、CH4传感器及风门开关状态，一旦发生爆炸冲开风门，立即重新关闭；重点关注传感器工作环境温度，超过40℃时需分析数据异常原因。通风参数动态调节可通过调整主要通风机工况（如叶片角度）及撤除增阻设施，降低矿井总负压与风量，减少火区漏风；梨树煤矿案例中全井负压下降1000Pa，总排风量由3530m³/min降至2055m³/min。密闭质量保障措施初期可采用风门+沙袋临时封闭，待火区稳定后砌筑沙石水泥永久密闭；封闭后需检查密闭漏风情况，确保火区内部氧气浓度持续下降至抑制燃烧水平。气体指标定期分析每日监测火区CH4、O2、CO等气体变化，当CH4、CO2上升且O2下降时，表明隔绝供氧效果良好；梨树煤矿火区封闭后26h内CH4先升后降，最终因缺氧实现瓦斯熄灭。05启封火区技术流程启封条件评估方法

气体指标评估法依据《煤矿安全规程》，火区需同时满足CO浓度稳定在0.001%以下、C₂H₄和C₂H₂浓度为0、O₂浓度低于5%等核心气体指标，并持续稳定1个月以上方可评估启封可行性。

温度指标评估法火区内温度需降至30℃以下或恢复至火灾前日常水平，出水温度低于25℃，且相关温度指标需通过连续监测确认无反弹趋势，确保热源已彻底消除。

综合监测验证法结合气体分析（如梨树煤矿案例中120次全面检测）、温度监测、密闭墙完整性检查等多维度数据，采用锁风探查等现场验证手段，综合判定火区熄灭状态。锁风探查技术应用锁风探查定义与作用锁风探查是启封火区前的关键环节，指在维持火区相对密闭状态下，通过控制风流进入火区进行气体采样与环境监测，确保启封安全。探查操作流程以梨树煤矿七井为例，先将主运道密闭改为永久风门，救护队员通过风门进入火区，采集气样并测定温度、氧气浓度等关键指标，连续监测3天至指标稳定。关键指标监测标准需重点监测CO浓度（目标0）、C2H4浓度（目标0）、氧气浓度（需低于5%）及温度（低于30℃），符合《煤矿安全规程》火区熄灭条件方可启封。安全保障措施探查过程中必须由矿山救护队执行，全程佩戴自救器，实时监控风流变化，发现异常立即撤离；采样后需快速分析数据，确保火区无复燃风险。灾区供风方案制定

供风方案制定原则灾区供风方案制定需遵循安全优先、逐步增量、实时监测原则，确保供风过程中不引发瓦斯爆炸或火区复燃，同时满足人员侦察与环境控制需求。

风量控制标准初期供风量宜控制在30m³/min以下，如梨树煤矿七井火灾中采用30m³/min供风量进行观测；全面启封阶段可逐步提升至正常风量的60%-80%，最终恢复至416m³/min等合理水平。

供风方式选择优先采用调节风窗、局部通风机辅助供风等可控方式，避免直接全风压供风导致风流紊乱。如通过打开0.5m调节风窗实现风量梯度增加，确保气体浓度平稳过渡。

安全监测要求供风期间需每小时监测O₂、CO、CH₄等气体浓度及温度，连续3天指标稳定（O₂≤16%、CO=0、C₂H₄=0）方可扩大供风，如梨树矿启封时持续监测106天CO为0后才全面恢复通风。通风系统恢复措施

分阶段恢复原则通风系统恢复需遵循"先外后里、先主后次"原则，由井底开始向外逐步恢复主要通风设施，损坏严重的可用临时设施替代。

风量调节与监测恢复初期采用微量供风（如30m³/min），连续监测CH₄、CO、O₂浓度及温度，待指标稳定后逐步提升至正常风量，如梨树煤矿案例中最终恢复至416m³/min。

通风设施修复标准永久风门、密闭墙等设施需达到抗冲击波、气密性要求，采用沙石水泥砌筑并充填沙袋，确保漏风量≤0.5m³/min，隔绝火区供氧。

智能监控系统启用恢复后启用通风网络实时监测系统，通过传感器动态调控风压（如均压通风降低负压1000Pa），防止风流逆转或瓦斯积聚。06工程案例分析矿井火灾案例背景

矿井概况梨树煤矿七井位于鸡西市梨树区境内，采用抽出式通风，属高瓦斯矿井。

事故起因回撤设备作业人员在外运设备时，将支护推倒，直接冲击排放瓦斯铁风筒，铁风筒在连接处断开时摩擦产生火花，导致铁风筒内高浓度瓦斯燃烧，并引向采空区，造成采空区瓦斯爆炸。

火区形成与特征采空区内未参与爆炸的瓦斯在浓度和氧气适宜条件下继续燃烧形成火区，抢险救灾过程中采空区发生多次小型瓦斯爆炸，恢复通风设施时有冲击波造成风流反向现象，34#水平风路中CO达到118×10-6，C2H4达12×10-6。远距离封闭方案实施

分阶段封闭策略第一阶段：在入回风隔爆密闭地点设置2道永久风门，中间充填沙袋，由救护队同步关闭4道风门后立即升井；第二阶段：待火区稳定后，撤除风门，采用沙石水泥砌筑永久密闭墙，彻底隔绝供氧。

安全防护与监控措施实施双岗微机监控，实时监测CO、CH4浓度及风门状态，爆炸冲开风门时立即二次封闭；施工人员与火源保持安全距离，优先采用远距离操作，确保撤离通道畅通。

均压通风技术应用调整主要通风机工况（叶片角度由35°改为25°），撤除增阻调节设施，使全井负压下降1000Pa，总排风量从3530m³/min降至2055m³/min，抑制火区漏风供氧。

密闭质量强化措施封闭后监测气体变化，CH4先升后降、O2持续下降，确认密闭无漏风后，拆除临时风门，砌筑高强度密闭墙，确保火区与外界彻底隔绝。灾变通风调控效果

01火区气体指标变化实施均压通风后，火区内CH4、CO2浓度上升，O2浓度下降，密闭处漏风声音消失，表明火区供氧基本隔绝，瓦斯燃烧在缺氧条件下逐渐熄灭。

02通风参数优化成果通过调整主要通风机叶片角度（35°改为25°）及撤除增阻调节风门，矿井总负压下降1000Pa，总排风量由3530m³/min降至2055m³/min，有效控制了火区漏风。

03启封前气体稳定指标封闭120天后，经120次气体检测，CO指标持续106天为0，C2H4指标持续40天为0，C2H2始终为0，满足《煤矿安全规程》火区熄灭条件。启封过程与技术要点

锁风探查阶段将封闭巷道的密闭打开改为永久风门，救护队员通过风门进入火区进行探查和气体采样。例如某矿启封时，首次采样检测到CO为15×10⁻⁶、C₂H₄为1.1×10⁻⁶，确认无复燃风险后持续监测3天，直至指标降为0。

灾区少量供风阶段打开密闭观测孔及风门，供给少量新鲜空气（如30m³/min），观察气体及温度变化。某案例中，供风3天后O₂浓度由10.37%升至16.88%，CO、C₂H₄均降至0，温度稳定在