基于数值模拟的矿井火灾虚拟再现方法研究

研究了虚拟现实技术与CFD技术耦合原理,提出了利用数值模拟结果真实再现矿井火灾场景的方法。在矿井火灾流场中引入了离散颗粒相,利用颗粒位置、速度、温度参数控制虚拟环境中烟气的运动特征和色彩特征。以综采工作面及联络巷道为模拟场景,再现了矿井巷道火灾烟流流动现象。     

矿井火灾数值模拟与分析

文章利用FDS软件建立柳塔煤矿井下12煤通风系统巷道的三维模型;在矿井采空区域遗留矿柱设置火源,采用混合分率燃烧模型模拟火灾烟气蔓延过程;通过对FDS模拟结果进行分析,得到烟气温度、能见度等参数随时间的变化规律,确定火灾危险区域,为矿井实施反风及制定反风应急预案提供理论依据。     

矿井火灾时期的风网解算

将ＫＪ１０监测系统和计算机相结合，利用矿井火灾时期的实测温度计算火风压、进行火灾时期的风网解算，得出矿井发生火灾时的烟侵范围，风流逆转巷道和各分支的风量变化范围。     

矿井胶带火灾模拟与逃生影响因素分析研究

矿井实际生产过程中,胶带火灾受多种因素影响,为确定矿井胶带火灾真实燃烧特性及人员逃生影响因素,本文应用火灾动力模拟软件PyroSim模拟了申家庄矿发生胶带火灾时,巷道内温度、烟气浓度及能见度随时间的变化情况,分析得出矿井胶带火灾时影响人员逃生的主要因素是烟气温度、CO浓度以及能见度。模拟结果表明该矿胶带火灾发生后的前200s是火源下风侧人员顺利逃生的关键时期,400s后巷道高温烟气、高浓度CO以及低能见度就严重影响人员逃生。研究结果为矿井应急救援和火灾逃生提供了参考。     

基于FDS的矿井胶带运输巷火灾数值模拟研究

为了研究矿井火灾蔓延规律的变化,以柳湾煤矿61122工作面为研究对象,借助FDS软件构建矿井运输巷火灾模型进行数值模拟研究。结果表明：当风速增加时,火灾烟气的逆流现象逐渐降低,火源附近的温度逐渐递减。     

基于数值模拟的矿井工作面进风巷火灾控制技术研究

针对矿井工作面进风巷火灾中出现的人员逃生困难问题,利用FDS软件建立了某煤矿工作面的几何模型,对火源位于工作面进风巷时的火灾进行了数值模拟。通过对采场内温度、可见度、有害气体浓度等火场参数的分析,研究了局部反风和水幕在烟气控制上的效果。     

基于Ventsim的扇风机并联作业数值模拟分析

针对矿井通风系统扇风机并联作业的效果和稳定性问题,以湖南某锑矿通风系统优化设计为工程实例,通过扇风机特性曲线分析以及利用Ventsim软件建立矿井通风系统三维模型,模拟分析了不同型号扇风机并联作业通风效果,证实了湖南某锑矿通风系统优化设计可行合理。     

矿井巷道火灾烟气运动模拟研究

采用区域模拟的方法,对矿井巷道火灾烟气运动进行动态模拟,迅速准确地掌握矿井火灾烟流状态及烟流的分布状况。并利用实验结果对模拟结果进行验证,证明矿井巷道火灾烟气运动模拟结果的正确性。     

火灾巷道烟气流动的数值分析

建立了一种描述矿井火灾时期火源巷道内烟气流动及传热传质过程的场模型，用ＳＩＭＰＬＥ算法进行模型求解，编制了计算机程序。用模型计算的结果与煤炭科学研究总院抚顺分院火灾实验结果进行比较，验证了模拟计算的正确性。用该模型研究了火灾巷道内火源强度、巷道坡度及风速条件对火灾烟气流动的影响。     

基于Ventsim的大型矿井复杂通风系统优化

针对某大型矿井复杂通风系统存在的通风阻力过大、工作面接替时风量供应不足的现状,借助于Ventsim仿真系统,分析找出了矿井通风系统存在的主要问题,并提出3种优化改造方案。综合考虑技术可行性、经济合理性、安全可靠性等因素,确定了方案Ⅲ作为通风系统优化改造的最佳方案。     

基于PyroSim的矿井电气火灾仿真模拟

为探明矿井电气火灾的报警时间及火灾蔓延规律,采用PyroSim火灾仿真软件,以掘进巷道为例,构建模型,设置6种情况的火源分别进行数值模拟,对数值模拟监测数据进行分析处理,研究发现:矿井电气火灾时感温探测器报警温度时间约在4 min,此时火灾已经发展到轰燃阶段,以20%的烟雾浓度为临界值,4 min左右巷道内各点都可以达到该临界值。矿井电气火灾时探测器报警时间过晚,不利于人员疏散及火灾扑救,需研发出更适合的火灾探测器。     

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。     

基于三维通风系统的矿井火灾影响模拟研究

矿井火灾烟气是造成大量人员伤亡的主要原因之一,为了更好地制定井下火灾紧急救援预案,文章通过仿真模拟法研究了煤矿的进风、用风和回风地点发生火灾后的烟气流动规律。利用Ventsim可视化通风软件建立东荣三矿三维矿井通风系统模型,选取采煤工作面、采煤工作面回风巷以及主井作为研究对象,模拟井下发生火灾的情形,通过获得的数据分析CO扩散情况,制定相关应急措施。研究结果表明:主井发生火灾,CO气体会出现剧烈波动,短时间内能扩散至井下各个工作面,危害性极大;采煤工作面发生火灾,风门的位置以及关闭的时间长短对遏制CO气体传播十分关键;采煤工作面回风巷着火,在采空区瓦斯未涌出和积聚的前提下,CO会随着回风巷排出井外,危害性小。     

矿井掘进巷道入口火灾的数值模拟研究

以2010年重庆石壕煤矿掘进巷入口壁挂电缆火灾为背景,基于FDS火灾仿真软件对掘进巷入口处火灾的温度、气体浓度进行数值模拟研究。结果表明,受火源热风压作用,高温烟气浮升使巷道温度呈"上高下低"、沿程迅速衰减的分布特征,在远离火源的掘进面,温度可降至约50℃。烟气来临会使测点的O_2浓度迅速下降(16%)、CO浓度迅速升高(0.14%),是主要致命因素,掘进面的遇险矿工合理使用自救器和压风、压水管路规避致灾因子,可维持生命、等待救援。     

基于数值模拟的矿并火灾疏散路径选取研究

针对矿井火灾中人员疏散比较困难的问题,本文通过对某矿发生矿井火灾后的情景进行数值模拟,利用FDS软件分析巷道中烟气蔓延的情况、CO浓度的变化以及人员能见度的变化情况等对人员安全疏散的影响,模拟烟气动态的流动情况,从而在错综复杂的矿井巷道中选取可以安全疏散的有效路径,对于普通的通风状态无法安全疏散的情况,可以通过采用反风的方式来阻挡烟气对于可疏散路径的影响,确保人员的安全疏散.     

基于FDS的矿井巷道火灾烟气致灾的数值模拟

巷道火灾时期,烟气流动受各种因素影响复杂多变,为研究火灾期间烟气扩散规律及致灾特性,基于FDS对"L"型巷道进行数值模拟,同时参考《煤矿安全规程》规定风速,重点模拟1.92 MW和2.7 MW火源功率下,0.25～2.1 m/s风速内巷道火灾烟气蔓延和温度分布变化情况。结果表明:火源功率和风速对烟气扩散影响较大,下风侧排烟速度与火源热释放速率值和风速正相关。由于存在临界风速,热释放速率与上风侧烟流滚退存在差异性关系。风速过低时,上风侧烟气扩散速度取决于大火源功率;当风速提高到临界风速,火源功率对烟气逆流速度与距离影响减小甚至消失。巷道温度受火源功率和风速影响变化一致,温度自巷道火区向两侧递减,但大火源功率巷道温度整体高于低火源功率。     

浅谈矿井火灾时期的通风调度

通过对火灾发生在井下各类巷道时可能产生的不同现象的分析，探讨了火灾时期的通风调度方法，以期为矿井救灾时提供有用的参考。     

矿井带式输送机火灾蔓延规律数值模拟研究

为了掌握运输巷火灾蔓延及烟气运移的规律,基于12 m×0.7 m×0.9 m的矿井巷道火灾模拟实验台,建立了尺寸为11 m×0.5 m×0.4 m的FDS相似模型;设定火源功率:Q=2.51 kW,风速范围:0~0.8 m/s,利用FDS相似模型分别模拟火灾演变过程巷道内的温度场分布情况、烟气运移情况及带式输送机火灾蔓延情况。结果表明:纵向通风是改变巷道火灾温度场分布与烟气扩散的主因,火灾平均蔓延速率与风速成正比,风速对带式输送机火灾的温度场、烟气扩散及火灾蔓延速率影响显著。     

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。