煤矿胶带火灾救灾决策的研究与实施.pdf_大学文库

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2000.06.004 第22卷第6期北京科技大学学报 VoL.22 No.6 2000年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2000 煤矿胶带火灾救灾决策的研究与实施刘雨忠)吴吉南”冯学武》曹大成”祁和刚 1)大屯煤电（集团）有限责任公司，徐州2216112)大屯煤电（集团）有限责任公司姚桥煤可矿，徐州221611 摘要姚桥煤矿依据救灾决策支持系统的预防为主的原则，利用火灾特性实验室模拟技术、计算机模拟技术、远控防火门自动控制技术，进行矿井火灾救灾决策计算模拟研究.结果证明付诸实施后，提高了矿井抗灾救灾能力. 关键词矿井：胶带：火灾：救灾：决策：研究：实施分类号TD75 文献标识码：A 1矿井火灾救灾决策系统于规则的产生式方法，知识库的内容主要包括根据烟流特征判别火源可燃物类型、火势大小、矿井火灾救灾决策支持系统是以火灾救灾以及火灾时期风流控制的措施等.知识的获取专家的经验和教训为基础，按照专家救灾决策主要是从处理火灾事故有丰富实践经验的专家指挥的思路，将其转化为计算机程序的形式，以工作中提炼而成，具有较强的实用性和可操作此来辅助现场救灾指挥人员作出正确的决策，性. 从而使火灾灾害降到最低程度.矿井火灾救灾 (⑤)方法库系统.方法库系统的基本功能是决策支持系统Mine Fire Rescue DSS,简称对各种模型的求解分析提供必要的算法 MFRDSS)是以决策支持理论为指导，通过建立 (6)模型库系统.它是根据矿井日常通风技反映矿井开拓、开采、通风、安全等客观条件的术管理及火灾数灾的实际需要，建立的一组通数据库和图形库，反映专家救灾经验的知识库风技术管理及救灾功能的模型.这些模型有2 以及具有一定功能的模型库，分析灾情发展，提种类型：一种用数学模型进行描述，如风网解算出救灾可行方案，提供各种信息并辅助决策的火灾计算机模拟、选择最佳救灾与避灾路线等计算机软件系统.(CUMT)MFRDSS由人一机交模型；另一种则用逻辑规则模型方式描述，如火互对话子系统、图形库系统、数据库与知识库管源位置判断，选择控风措施、制定救灾计划等模理系统、模型库系统组成. 型.后一种模型即为专家系统的推理机形式. (I)人机对话子系统.该系统是用户和Min eDSS的接口部分，采用菜单方式驱动，并在屏 2矿井火灾救灾决策模拟幕的底部开辟一栏“信息区”，提示各种信息.输入方式既可采用鼠标，也可采用键盘. 应用(CUMT)MFRDSS系统，对姚桥煤矿具 (2)图形库系统.该系统为用C语言开发的有代表性每条胶带巷进行火灾模拟和救灾决策交互式图形系统，该系统用于描绘矿井通风系方案研究，以-400m水平东翼1胶带机火灾模统图、显示火灾灾情发展状况及救灾方案实施拟和救灾决策方案为例进行说明. 效果，并可与AutoCAD相互连接. -400m水平运输大巷1,2胶带机巷布置 (3)数据库系统数据库.该库分2种类型：一示意图如图1.该运输巷为水平进风胶带巷，现种为静态数据库，记录正常时期的风网参数；另设定发火位置在距该巷的胶带机尾部100m处，一种为动态数据库，记录火灾灾变时期灾情动可燃物为胶带，该巷特性参数如表1所示.调用态发展各时刻的风流参数 MFRDSS火灾模拟程序对30min内火灾发展过 (4)知识库系统.本系统的知识表示采用基程进行数字仿真计算，可得到受火灾灾变烟流影响的巷道情况，如表2和表3所示，据模拟火 2000-05-222收稿刘雨忠男，43岁，高级工程师

第卷第期阅旧年月北京科技大学学报伙。煤矿胶带火灾救灾决策的研究与实施刘雨忠 ” 吴吉南，冯学武，曹大成 ” 祁和刚，大屯煤电集团有限责任公司，徐州大屯煤电集团有限责任公司姚桥煤矿，徐州摘要姚桥煤矿依据救灾决策支持系统的预防为主的原则，利用火灾特性实验室模拟技术、计算机模拟技术、远控防火门自动控制技术，进行矿井火灾救灾决策计算模拟研究结果证明付诸实施后，提高了矿井抗灾救灾能力关键词矿井胶带火灾救灾决策研究实施分类号文献标识码矿井火灾救灾决策系统矿井火灾救灾决策支持系统是以火灾救灾专家的经验和教训为基础，按照专家救灾决策指挥的思路，将其转化为计算机程序的形式，以此来辅助现场救灾指挥人员作出正确的决策，从而使火灾灾害降到最低程度矿井火灾救灾决策支持系统，简称是以决策支持理论为指导，通过建立反映矿井开拓、开采、通风、安全等客观条件的数据库和图形库，反映专家救灾经验的知识库以及具有一定功能的模型库，分析灾情发展，提出救灾可行方案，提供各种信息并辅助决策的计算机软件系统由人一机交互对话子系统、图形库系统、数据库与知识库管理系统、模型库系统组成人机对话子系统该系统是用户和的接口部分，采用菜单方式驱动，并在屏幕的底部开辟一栏 “ 信息区 ” ，提示各种信息输入方式既可采用鼠标，也可采用键盘图形库系统该系统为用语言开发的交互式图形系统该系统用于描绘矿井通风系统图、显示火灾灾情发展状况及救灾方案实施效果，并可与相互连接数据库系统数据库该库分种类型一种为静态数据库，记录正常时期的风网参数另一种为动态数据库，记录火灾灾变时期灾情动态发展各时刻的风流参数知识库系统本系统的知识表示采用基一一收稿刘雨忠男，岁，高级工程师于规则的产生式方法知识库的内容主要包括根据烟流特征判别火源可燃物类型、火势大小、以及火灾时期风流控制的措施等知识的获取主要是从处理火灾事故有丰富实践经验的专家工作中提炼而成，具有较强的实用性和可操作性方法库系统方法库系统的基本功能是对各种模型的求解分析提供必要的算法模型库系统它是根据矿井日常通风技术管理及火灾救灾的实际需要，建立的一组通风技术管理及救灾功能的模型这些模型有种类型一种用数学模型进行描述，如风网解算火灾计算机模拟、选择最佳救灾与避灾路线等模型另一种则用逻辑规则模型方式描述，如火源位置判断，选择控风措施、制定救灾计划等模型后一种模型即为专家系统的推理机形式矿井火灾救灾决策模拟应用系统，对姚桥煤矿具有代表性每条胶带巷进行火灾模拟和救灾决策方案研究，以一水平东翼胶带机火灾模拟和救灾决策方案为例进行说明一水平运输大巷气胶带机巷布置示意图如图该运输巷为水平进风胶带巷，现设定发火位置在距该巷的胶带机尾部处，可燃物为胶带，该巷特性参数如表所示调用火灾模拟程序对内火灾发展过程进行数字仿真计算，可得到受火灾灾变烟流影响的巷道情况，如表和表所示据模拟火 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．06．004

·502· 北京科技大学学报 2000年第6期灾过程可知，该处一旦发火，火势发展相当迅幕上的通风系统平面图中显示出来速，烟流沿胶带巷顺风蔓延很快，发火10min后 2.2灭火控风方案选择就侵入至主进风轨道大巷(53点)，14.5min后进方案一：实施东二井单台风机反风东二风入7512工作面材料道进风口，18min后到达东井单台风机反风时，预计东三和新东四采区风三和新四采区总进风口. 流全部改向，东二轨道大巷和东二胶带大巷风 2.1避灾路线选择流改向，东二轨道下山风流也改向，变为下风：设7512,7509采煤工作面的工作人员撒退若东五上部采区7353区域人员己安全撤离，可的起始点分别为123,63节，应撒退到安全地点以考虑实施东二风井单台风机反风. 分别设在处于新鲜风流的轨道大巷48节点和方案二：方案一和方案三联合实施，既实施东二风井并口1节.计算机得出的63至1节点东二风井单台风机反风并动作东2胶带机尾防之间K条最佳避灾路线如表4所示.这些路线火系统风门.也就是说在允许进行东二风井单均为理想的避灾路线，因为路径中没有火灾灾台风机反风的前提下，开启东大巷2胶带机防变烟流.30min时灾区内高温点出现在105和火通道的常闭自动防火门，关闭机尾常开自动 117节点处，分别为382.52和73.27℃，如表3所防火门，关闭2横贯的常开防火门，然后实施东示. 二风井单台风机反风从123至48节点之间选择避灾路线时，由方案三：不实施东二风井单台风机反风一于东翼轨道和1,2胶带大巷风量较大，风助火旦发现胶带着火，应及时采取措施灭火，同时势，烟流蔓延迅速，30min后烟流侵入了整个东应采取如下的控风方案，三采区的进、回风系统，计算机选择不到没有火 (1)打开1,2胶带防火道(124-80)自动风灾烟流的理想避灾路线，故按本矿工人佩带过门，关闭皮轨联络巷(124-53)自动风门.将1胶滤式自救器可在C0含量低于1.5%，02含量不带燃烧的烟流直接排入回风流中，以保证东三低于18%、环境温度不超过65℃的烟流巷道中轨道大巷不受烟流的侵害.同时在发火巷道(48 通行为条件，避开火灾范围内的高温区(105和一105)火源的上风侧适当位置快速构筑一临时 117点)，选择出可行的避灾路线如表5所示.上风墙，以减少向火区的供氧，控制火势的发展. 述选择的路线以着色和声响的方式在计算机屏 (2)由于减少了胶带巷的供风量，应加强对风井井筒图例一新风 ←乏风 8090一卷道节四常开防火门点信号东胶带巷回常闭防火门》风门小密间〉调节轨道大巷工作面 AFE E 胶带集运巷 2 回风巷轨道大巷东四轨道下山东二回风下山图1-400m水平运输大巷1'，2胶带机巷布置示意图 Fig.1 Arrangement of-400 m mining level 1'and 2beltway

阅北京科技大学学报州】年第 ‘ 期灾过程可知，该处一旦发火，火势发展相当迅速，烟流沿胶带巷顺风蔓延很快，发火后就侵入至主进风轨道大巷点，后进入工作面材料道进风口，后到达东三和新四采区总进风口避灾路线选择设，采煤工作面的工作人员撤退的起始点分别为，节，应撤退到安全地点分别设在处于新鲜风流的轨道大巷节点和东二风井井口节计算机得出的至节点之间条最佳避灾路线如表所示这些路线均为理想的避灾路线，因为路径中没有火灾灾变烟流时灾区内高温点出现在和节点处，分别为和，如表所不从至节点之间选择避灾路线时，由于东翼轨道和气即胶带大巷风量较大，风助火势，烟流蔓延迅速，后烟流侵入了整个东三采区的进、回风系统，计算机选择不到没有火灾烟流的理想避灾路线，故按本矿工人佩带过滤式自救器可在含量低于，含量不低于、环境温度不超过 ℃ 的烟流巷道中通行为条件，避开火灾范围内的高温区和点，选择出可行的避灾路线如表所示上述选择的路线以着色和声响的方式在计算机屏幕上的通风系统平面图中显示出来灭火控风方案选择方案一实施东二井单台风机反风东二风井单台风机反风时，预计东三和新东四采区风流全部改向，东二轨道大巷和东二胶带大巷风流改向，东二轨道下山风流也改向，变为下风若东五上部采区区域人员己安全撤离，可以考虑实施东二风井单台风机反风方案二方案一和方案三联合实施，既实施东二风井单台风机反风并动作东胶带机尾防火系统风门也就是说在允许进行东二风井单台风机反风的前提下，开启东大巷禅胶带机防火通道的常闭自动防火门，关闭机尾常开自动防火门，关闭井横贯的常开防火门，然后实施东二风井单台风机反风方案三不实施东二风井单台风机反风一旦发现胶带着火，应及时采取措施灭火，同时应采取如下的控风方案打开形，禅胶带防火道一自动风门，关闭皮轨联络巷一自动风门将娜胶带燃烧的烟流直接排入回风流中，以保证东三轨道大巷不受烟流的侵害同时在发火巷道一火源的上风侧适当位置快速构筑一临时风墙，以减少向火区的供氧，控制火势的发展由于减少了胶带巷的供风量，应加强对礁共黔二胭常闭防火门 ” 风门日，闭户月节图一水平运输大巷夕皱带机巷布示愈图一】】加】加

Vol.22 No.6 刘雨忠等：煤矿胶带火灾救灾决策的研究与实施 ·503· 表1一400m水平运输大巷1'胶带机巷特性参数 Table 1 Characteristic parameter of-400 m mining level 1'beltways 巷道编号始节点末节点 I/m S/mi 2/m3s1 V/m.s- 55 48 105 325 6.3 18.9 3.0 表2一400m水平1'胶带大巷火灾烟流影响的分支及参数表 Table 2 Effect of-400 m mining level 1'beltway's fire fume current and characteristic parameter on offset wind 始节点末节点 t/℃ 始节点末节点 t/℃ 始节点末节点 t/℃ 98 86 23.80 84 120 18.81 104 80 27.48 62 97 26.61 120 85 23.10 124 80 31.21 97 27.82 96 24.18 117 124 54.44 6 85 26.60 62 巴 2734 124 53 33.94 63 95 25.15 州 99 26.55 103 104 26.53 97 98 27.82 99 79 27.76 102 101 27.02 63 84 23.28 100 99 28.14 66 75 20.84 63 120 25.37 79 101 26.88 64 65 22.60 77 84 25.29 101 104 26.92 58 79 27.50 表3一400水平1'胶带大巷火灾烟流影响的节点及参数表 Table 3 Effection of -400 m mining level 1'beltway's fire fume current and characteristic parameter on node 节点号 t/℃ ta/min 节点号 t/℃ /min 节点号t/℃ Taa/min 节点号 t/℃ taa/min 53 23.41 11 S 14.03 84 16.95 105 382.52 1.3 56 24.91 12 69 27.63 85 23.59 113 25.66 51 25.53 70 26.65 87 27.47 117 73.27 4.8 58 26.06 13 71 27.29 97 22.23 119 24.51 59 29.97 14.5 72 28.67 98 25.46 120 22.21 60 28.20 17.5 75 19.31 22 100 27.50 123 20.54 61 26.22 18 76 17.43 101 24.55 124 35.66 10.8 62 25.92 20 77 23.96 102 25.08 65 26.74 63 28.34 25.5 78 25.82 103 24.24 18.42 79 27.09 104 26.03 表47509采面(63-1)的K条最佳避灾路线 Table 4 K best routes of refuge of 7509 caving Face (63-1) 最短路路径长/m 行走时间/min 避灾路线备注第1最短路 2835 28.3 63—85—9686-89—1 理想避灾路线第2最短路 2900 29.0 63-95-86-89-1 理想避灾路线表57512采面(123-48)的k条最佳避灾路线 Table 5 best routes of refuge of 7512 caving Face(12348) 路径编号路径长m 行走时间mn 避灾路线备注第3路径 2154 21.51 23-72-69-71-56-53-5149-11648 可行的避灾路线火灾烟流的下风侧氧气和可燃气体含量的监测，患，否则不要轻易减风和停风防止可燃气体爆炸事故的发生. 2,3控风方案的效果模拟 (3)矿井东一和东二风井主要通风机可保证分析按上述控风方案实施后，给定模拟时间正常运行.以维持矿井其他地点风流的稳定性. 60min,时间步长为5s,火灾模拟结果显示：如果要采取东一风井主要通风机减风措施，其 ()被火灾烟侵的节点和温度，被火灾烟侵对刊矿井东二风井系统产生的影响应有充分的考的节点有：69,70,71,78,79,80,81,82,83,87,88

·504· 北京科技大学学报 2000年第6期 99,101,104,105,100,108,117,124,126,127,共假如400m东翼1胶带东段或2胶带发生 21个节点；被烟侵的巷道有：42,43,44,46,47，火灾事故，方案一为打开2胶带机尾防火通道 48,50,57,81,82,83,90,91,105,208,215,216, 常闭远控自动防火门进行排烟，关闭2胶带机 220,共有20条分支.其中最高温度点为105节尾常开远控自动防火门，关闭1横贯、2横贯常点处达41.14℃（着火60min后）. 开防火门，调节1胶带牛鼻子处进风量，控制流 (2)火势发展的特征.火灾发展至35min后，向火源点的风量；方案二为可考虑采用东二风 -400运输大巷3交道巷(79一101一104一80)风井风机单台反风. 流反向被烟侵，55min后烟流穿过东三皮轨大巷联络巷(99一100)中风门侵入-400东三段轨 4 结束语道大巷.为此可同时采取将(78-74)防火道中的运用决策支持系统，展开构筑常规防火措风门打开，让烟流直接进入东三回风上山，同时施、补设计施工防火通道、优化通风防火系统、关闭和加固烟流沿程与入风巷道联络风门，以研制安装主干进风胶带巷的远控自动防火们、防火灾烟流从此通过.为保证3交带巷(7899 测定矿井通风阻力、计算机防真模拟矿井胶带一79)风向不变，还可利用3与4胶带搭接处与火灾救灾的一系列科学研究活动.本项目自进风轨道大巷间的联络风门进行控风，使4胶 1994年启动，更换阻燃胶带11084m,完成防火带巷风流反向，而3“胶带巷风向不变门60道，防火墙15道，作专用防火通道8条（近 3救灾决策的实施 1200m巷道工程量)，安装自动防火门6道，进行3次矿井通风系统阻力测定和数次矿井火灾对井下每一条胶带巷，根据其通风系统状模拟，为姚桥煤矿胶带火灾救灾决策提供了理况和假设火灾模拟演示，制定出相应的胶带火论依据和具体实施方案措施，灾救灾控风措施，并付诸严格实施，参考文献如在-400m东大巷1"横贯砌常开防火门一】王德明，李永生，矿井火灾救灾决策支持系统.煤炭组两道，2横贯砌常开防火门一道，3横贯封闭，工业出版杜，1996.10 4横贯砌挡风墙一道，2胶带机尾砌常开远控自 2蒋曙光，曹大成，冯学武，等.远控风门胶带巷防火系动防火门一道，2胶带机尾砌常闭远控自动防火统的研究.矿业安全与环保，19991)：1 门一组两道 Study and Application of Mine's Belt Fire Rescue DSS LIU Yuzhong,WU Jinan2,FENG Xuewu2,CAO Dacheng2,OI Hegang? 1)Datun Coal and Electric Power(Group)Ltd.Co.Xvzhou,221611,China 2)YaoQiao Coal Mine of Datun Coal and Electric Power (Group)Ltd.Co.Xvzhou,221611,China ABSTRACT On the basis of its specialty,according as principle of priority to prevent of Rescue DSS,the fire characteristic of lab simulation technology,computer simulation technology,far-off control fire proofing door auto-control technology are applied to study mine's fire.The simulation calculation and practice of mine fire rescue's decision-making,are processed. KEY WORDS mine;fire;rescue;decision;study;application

北京科技大学学报年第期，，，，，，，，，，共个节点被烟侵的巷道有，，，，，，，，，，，，，，，，，，共有条分支其中最高温度点为节点处达 ℃ 着火后火势发展的特征火灾发展至后，一运输大巷交道巷一一一风流反向被烟侵，后烟流穿过东三皮轨大巷联络巷一中风门侵入一东三段轨道大巷为此可同时采取将一防火道中的风门打开，让烟流直接进入东三回风上山，同时关闭和加固烟流沿程与入风巷道联络风门，以防火灾烟流从此通过为保证即交带巷一一风向不变，还可利用脚与丫胶带搭接处与进风轨道大巷间的联络风门进行控风，使胶带巷风流反向，而胶带巷风向不变假如东翼胶带东段或胶带发生火灾事故，方案一为打开胶带机尾防火通道常闭远控自动防火门进行排烟，关闭胶带机尾常开远控自动防火门，关闭横贯、即横贯常开防火门，调节详胶带牛鼻子处进风量，控制流向火源点的风量方案二为可考虑采用东二风井风机单台反风救灾决策的实施对井下每一条胶带巷，根据其通风系统状况和假设火灾模拟演示，制定出相应的胶带火灾救灾控风措施，并付诸严格实施如在一东大巷 “横贯砌常开防火门一组两道，横贯砌常开防火门一道，横贯封闭，横贯砌挡风墙一道，禅胶带机尾砌常开远控自动防火门一道，胶带机尾砌常闭远控自动防火门一组两道结束语运用决策支持系统，展开构筑常规防火措施、补设计施工防火通道、优化通风防火系统、研制安装主干进风胶带巷的远控自动防火们、测定矿井通风阻力、计算机防真模拟矿井胶带火灾救灾的一系列科学研究活动本项目自年启动，更换阻燃胶带，完成防火「〕道，防火墙道，作专用防火通道条近巷道工程量，安装自动防火门道，进行次矿井通风系统阻力测定和数次矿井火灾模拟，为姚桥煤矿胶带火灾救灾决策提供了理论依据和具体实施方案措施参考文献王德明，李永生矿井火灾救灾决策支持系统煤炭工业出版社，蒋曙光，曹大成，冯学武，等远控风门胶带巷防火系统的研究矿业安全与环保，， ’ ，平 ” ，厂百 ” ，口袱 ’，从，，介。妈，，，五加，，甘任枷一 ’ 汕几，一雨