金属矿山斜坡道火灾烟气流动特性的数值模拟

针对金属矿山巷道布置特点及灾变后风流组分特性,采用k-ε双方程模型建立了多组元风流流动的数学模型,利用混合差分格式和基于同位网格的SIMPLE算法对斜坡道灾变后多组元风流流动进行了数值模拟。模拟结果表明,在模拟的巷道长度范围内污染物的体积分数均远大于国家标准,严重影响矿井的安全生产;其中联络巷下风侧斜坡道灾变的影响范围大于上风侧灾变,中段联络巷火灾对工作面的影响最为严重,高浓度污染物蔓延至整个工作面,是火灾防治的重点防范区域;灾变受风流的影响较大,灾变时期的风流控制是金属矿山火灾治理的重要方向。     

矿井胶带巷火灾风流稳定性模拟与控制技术研究

通过对风流流体的动力学分析,给出了三维湍流求解的标准k－ε两方程模型,应用Mixture多相流对火灾灾变过程中产生的污染物进行设定,综合考虑火灾过程中的热量辐射与组分传输,采用SIMPLE算法对孔庄煤矿1号胶带巷火灾灾变时不同进风量下巷道内的风流流动状态进行了模拟,得到了温度和污染物等参数在巷道内的分布,为灾变信息监测和自动控风设施的设置提供了依据。在掌握火灾时期风流稳定性的基础上,建立了胶带巷火灾灾变预警与控制系统,并在孔庄煤矿进行了应用,有助于胶带巷火灾时期的灾变控制和有效避灾。     

金属矿山灾变风流自动控制系统的探讨

金属矿山斜坡道承担整个矿井大部分行车运输任务,同时也承担着主要进风任务,如矿井斜坡道及主要生产分段发生火灾灾变,会导致风流分配发生紊乱,对原有生产通风系统造成破坏,也会给救灾工作造成更大的难度。以某金属矿山灾变风流控制技术应用为例,总结利用通过安设远程可控自动风门和风幕以风流短路的方式,配合矿井安全监测系统,实现发生火灾时,对风流的自动调整进行应急处置,全方位确保井下工作人员的安全。     

矿井火灾应急救援系统的数值模拟及应用研究

为了应对矿井主进风巷道火灾造成的灾难,研究进风巷胶带及电器电缆火灾发生后烟流在通风系统中的扩散运动,建立矿井火灾应急救援系统,通过预设多组可远程监控的风门,在两主进风巷联络巷之间设立常开风门,进回风巷联络巷之间设立闭锁风门;灾变时通过远程控制常开风门关闭,闭锁风门打开,阻止烟流进入采区人员集中的地点而将其导入回风巷.建立数学物理模型,利用火灾动态模拟软件FDS进行数值模拟,对比启动应急救援系统前后的火灾烟流运动路径变化;模拟点火源与线火源条件下,火灾蔓延、烟流运动及温度分布规律,以指导地面对井下烟流的监测与控制,证明应急救援系统的实用性和可行性。     

用电子计算机模拟火灾时期矿井通风系统的风流状态

<正> 本世纪七十年代以来,许多学者在应用数字电子计算机模拟井下火灾方面进行了大量的研究,并编制了许多计算机程序。在计算模拟井下火灾中,关键问题之一就是计算由于火灾而引起的热风压。而要计算热风压就必须知道火源下风侧的温度分布规律。本文提出了计算矿井通风系统中温度和压力分布以及热风压的一种方法。矿井通风网路中风流温度的分布。由传     

复杂矿井火灾烟气蔓延三维仿真研究

为研究灾变发生对矿井的影响，以通风系统三维仿真模型作为平台，基于通风网络解算模型和烟流蔓延参数模型，分析了风速、风向、火灾温度和烟流浓度的动态变化，实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟流浓度分布的动态模拟，并将其在三维平台上展示出来。并以国内某复杂矿井为例，探究火灾发生时烟气蔓延情况。研究结果表明，选取复杂矿井为例进行建模及火灾点设置，模拟了烟流的影响范围和到达时间，验证了三维平台的可靠性；通过模拟得到，上行通风火灾风流紊乱会造成旁侧支路风流逆转，而且相邻采面经历了风量逐渐减小、停止和反向的变化，烟流会通过2个回风巷道排出，污染多个回风巷道。     

一次实际模拟火灾实验结果及分析

在断面5．4m2、长70m的巷道，模拟矿井火灾真实过程，进行了218min的火灾实验。研究了矿井火灾的燃烧过程，火区下风侧烟流温度以及火区风阻的变化，分析了火区热风阻与风速、烟流温度的关系。     

火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程研究

通过传热学和热平衡原理建立火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程;利用矿井巷道火灾模拟实验系统测定火灾时期火区下风侧各测点的烟流温度、密度和速度值,得出距离火区下风侧x米处烟流温度变化的实验值,同时通过温度场方程得出烟流温度变化的计算值,得出烟流温度变化的计算值与实验值变化趋势基本一致的结论。实验验证了温度场方程的可行性。     

矿井通风设计风门、调节风门的设置分析

通过规程、规范对矿井通风设计的相关要求的分析以及井下风门、调节风门的建筑特点的研究,在矿井通风设计实例的分析基础上,提出了联通进、回风风流的需要使用的短距离的联络巷等应设置2道联锁的正向风门和2道反向风门且不配风;进、回风井之间和主要进、回风巷之间需要风流通过的联络巷应设置2联锁的正向调节风门和2道反向调节风门;突出矿井掘进工作面进风侧设置2道联锁的正向风门及反向防突风门且不配风;独立通风的机电硐室的调节风门应设置于回风侧的结论。     

上行风流火灾3D矿井通风系统灾变过程仿真

以有源风网矿井通风和火灾研究新成果为理论基础,建立了矿井火灾时期矿井通风系统灾变过程的数学模型,用MATLAB语言编制了可视化仿真程序TF1M(3D)。结合典型矿井的上行风流火灾实例,从矿井尺度上,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟浓度与温度分布,以及通风系统变化的动态模拟。模拟分析得出,矿井上行风流火灾发生时,随着火势的增强,火源主干风路风量增加,导致过流通风,火源旁侧支路出现风量降低-停滞-进而风流逆转的变化;受火灾燃烧动力（火风压）的驱动,过流与逆流的风量变化具有一致对称性;在复杂网络中,旁侧支路会有次序性地发生风流逆转。从矿井宏观尺度上,火灾时期通风系统发生的一系列变化,都是在通风动力与火风压相互作用下产生的;也导致矿井系统总风阻的动态飘移。TF1M(3D)输出的技术参数信息量大,现象直观,动画效果好,为深入分析矿井火灾搭建了性能优良的仿真平台。     

通风换气对煤矿井下电缆巷火灾影响分析

为研究不同通风换气次数对煤矿井下电缆巷火灾的影响,基于FDS火灾模拟软件建立了某电缆巷全尺寸模型进行火灾模拟。模拟共设置四种通风换气次数工况,通过数值方法求解热驱动的低流速N-S方程得到了各工况下的电缆巷火灾烟气分布云图、空气浓度分布云图及火源点顶棚温度变化,确定了逆风侧最远通风距离与通风换气次数的关系式,并计算得到火源逆风侧最小烟气扩散距离为50.8 m。模拟结果表明,在通风逆风侧,风速小于1.70 m/s时,烟气达到最远扩散距离的时间随风速增大而增大,风速大于1.70 m/s时,烟气达到最远扩散距离的时间随风速增大而减小;逆风侧由于上部区域烟气含量更高,并受气流阻挡作用仍在不断堆积,而下部烟气含量较小,随风流向顺风侧蔓延,扩散作用明显,从而形成逆风侧同截面上下部空气含量差距较大、顺风侧空气含量分布较为均匀的情况;通风换气次数对于火源顶棚达到稳定温度所需时间无明显影响,但对其温度大小有一定影响,火源顶棚稳定温度与通风换气次数大小呈现反比趋势。研究结果可为工矿区电缆巷的火灾防治提供参考。     

基于ABM的矿井火灾应急疏散数值模拟

通过分析前人对于矿井应急疏散的研究成果,结合ABM相关理论和方法,建立了矿井火灾人员疏散ABM模型,并选取Agent逃生速度作为主要参数,分析年龄、负重情况、巷道坡度和火灾烟气条件下的消光系数对逃生速度的影响。基于非煤矿山试验巷道,建立了火灾区域三维数学物理模型以及矿井火灾人员疏散物理模型。划分了火灾区域、避难硐室区域和坡道区域,设置了出口、可通行门、不可通行门等边界条件,使其更符合疏散时的实际情况。利用Pyrosim软件求解矿井火灾区域烟气分布,得出了烟气在火灾区域巷道的扩散情况,火灾区域视线平面消光系数 K 的分布( Z =1.6 m)及取值范围,并通过比例为1∶10的相似实验验证。利用Pathfinder软件分别求解了正常条件下疏散、火灾烟气条件下疏散以及火灾烟气条件下避险3种状况下的疏散情况,3种状况下的疏散时间分别为146,163,91 s。同时得出了Agent逃生速度的时空分布,以及Agent数量随时间变化规律。通过对比分析,得出火灾烟气对整体疏散时间的影响情况,从而为相关应急预案的制定、自救装备的选型、避险设施的布置以及被困人员位置的预测提供参考。     

矿井火灾对巷道瓦斯积聚影响的研究

通过分析矿井火灾所产生的浮力和节流效应的产生机理和特点,进行了巷道火灾对井下风流状态影响的研究。认为火灾所引起的风流状态的变化对井下直接源瓦斯涌出影响不明显,但对诸如采空区等间接源瓦斯涌出影响明显。对于水平巷道、上行通风巷道和下行通风巷道内发生的火灾,其对风流状态变化的影响各异,所以这对与之相连的角联巷、并联巷和串联巷内瓦斯运移积聚的影响不尽相同。     

自然风压和活塞风影响下的会宝岭铁矿斜坡道污风治理

针对会宝岭铁矿斜坡道在夏季存在严重的污风积聚问题,为了及时将积聚在斜坡道中的污风排出,分别取当地全年温度最低和最高月份1月和7月中的某一天为样本,通过测算一天中矿井自然风压大小,建立自然风压在一天中的变化曲线图,得出7月15∶00左右自然风压最低,此时矿井通风最困难,斜坡道处的污风积聚最严重。通过现场测算,1月和7月斜坡道联通-410 m水平联络巷处的风量大小分别为6.9 m³/s 和2.3 m³/s,结合斜坡道受运输矿车造成的活塞风影响,考虑通风困难时期在斜坡道与-130 m水平的联络巷处安设风幕装置,计算阻风率为31%。运用Ventsim软件对矿井通风系统进行风路解算,得出斜坡道在-410 m水平联络巷处的风量为7.5 m3/s,优于冬季通风最容易时期的风量。现场应用表明,该风幕装置运行效果良好。     

龙东煤矿西翼运输巷远控气动火灾应急救援系统

针对龙东煤矿西翼运输巷火灾风流控制问题,研究开发了火灾应急救援系统,该系统以高压气体作为动力源,由多道常闭和常开的救灾门组成,可实现对采区内风流的有效控制,防止火灾发生时有毒有害气体的扩散,并可及时将火灾产生的有害气体排出矿井,从而达到救灾的目的.应急救援系统结构简单、操作方便,用于火灾时期的远程控制具有一定的优越性,在火灾烟流控制中有推广价值.     

特厚煤层综放面小煤柱沿空掘巷安全保障体系研究

小煤柱沿空掘巷对于巷道矿压治理，工作面安全高效开采有着重要意义。以同忻矿5305小煤柱巷为工程背景，为了确保巷道的顺利掘进，辨识了巷道掘进期间安全风险源，从矿压监测、遗留硐室填充、水、火、瓦斯防治等方面提出了相应要求，建立了特厚煤层综放面小煤柱沿空掘巷安全保障体系。现场实践表明，在该体系的保障下，5305小煤柱巷实现了安全高效掘进，并未发现安全隐患。     

倾斜巷道风流热环境数值模拟

由于长期的开采,我国煤矿浅部资源已殆尽,矿井开采以每年15m的速度向深部开采,热害已经成为矿井灾害之一,矿井风流热交换理论的研究对热害治理有重要意义.基于传热学理论,建立了三维矿井风流与倾斜巷道热湿交换的数学模型,采用异步长有限差分法对巷道内风流热环境参数进行数值模拟求解,分析了巷道倾角对风流温湿度的影响,得到了巷道倾角不同时风流温、湿度关系分布图,对高温矿井热害治理有一定的指导意义.     

矿井反风及其反风装置

在保障煤矿井下采掘安全的前提下,矿井反风是在发生火灾、爆炸等灾变时,为防止有害气体进入井下工作场所,急速撤离受影响地区人员和抢救受害人员,制止灾害扩大等而迅速地把矿井巷道风流方向反转的非常技术措施。实践证明,及时、得当的反风是可以大大减少人员伤亡的。本文根据《煤矿安全规程》的规定,对矿井反风的要求、反风装置等做一详细的分析。