矿井巷道火灾蔓延规律的数值模拟研究

为研究巷道火灾的蔓延规律,以实际巷道为基础,建立了尺寸为100 m×4 m×3 m的FDS模型,模拟火灾发生时巷道内烟气的运移规律、能见度及温度场的分布情况。结果表明:风速没有达到阻止烟气逆流的临界风速,在火灾发生后烟气很快向上风向逆流;烟气所到之处温度和能见度均远超人员存活的最低要求。     

全矿反风风速对硐室火灾烟气影响的数值模拟

为探究全矿反风风速对硐室火灾烟气蔓延的影响,利用FDS火灾数值模拟软件构建矿井巷道三维模型,模拟全矿反风风速为1.0、1.5、2.0、2.5 m/s条件下的火灾场景,分析不同反风风速下硐室左右两侧烟气浓度和巷道内能见度的变化情况.研究结果表明:当全矿反风风速为1.0 m/s时,巷道进风侧风流紊乱,烟气出现明显回流现象;...     

坡度对上行通风火灾影响的数值模拟

为探究上行通风时巷道坡度对矿井巷道火灾烟气流动的影响规律,应用火灾动力学模拟软件Pyrosim建立巷道线火源延燃模型,并依据美国职业安全与卫生研究所的全尺寸巷道火灾试验对模型参数有效性进行验证。基于以上参数,以山西省晋煤集团成庄某回风巷道为背景,建立了不同坡度上行通风巷道模型,对其火灾时期产生温度场和压力场进行数值模拟,分析巷道内部温度和压力分布,以及烟气蔓延规律。模拟结果显示:上行通风时巷道坡度增大,可使火灾初始蔓延速率加快,抑制烟气逆流的临界风速变小,同时火灾高温区域向下风侧偏移,温度整体下降,进出口压差增大。     

多风井混合式通风矿井反风演习实践

为探究全矿反风风速对硐室火灾烟气蔓延的影响,利用FDS火灾数值模拟软件构建矿井巷道三维模型,模拟全矿反风风速为1.0、1.5、2.0、2.5 m/s条件下的火灾场景,分析不同反风风速下硐室左右两侧烟气浓度和巷道内能见度的变化情况。研究结果表明：当全矿反风风速为1.0 m/s时,巷道进风侧风流紊乱,烟气出现明显回流现象;随着反风风速的增大,进风侧风流方向开始反转,巷道内能见度和风流反向速率不断增大;反风风速为1.5~2.0 m/s较合适,且当针对硐室火灾事故采取救灾救援措施时,反风风速需确保大于临界风速2.5 m/s。

     

煤矿平巷火灾数值模拟及其特征参数研究

为了研究火灾产生的烟气在巷道中的运移和分布规律,采用单混合分数PDF非预混燃烧模型进行了三维瞬态数值模拟,分析研究了煤矿水平巷道发生火灾时期的温度场和烟气逆流层的变化规律。结果表明:火源强度一定时,通过对火灾过程中0.5、1.0、1.5、1.8、2.0、2.5 m/s等不同进风速度的模型求解,得出存在阻止高温烟气向火源点上风侧传播和运移的极限风速,模型中的极限风速V_(min)=2.0~2.5 m/s;并推出了逆流层关于风流速度的函数表达式。风流速度一定时,通过对火灾过程中5.24、10.48、15.72、20.96 MW等不同火源强度的模型求解,得出不同火源强度,巷道内温度场的瞬态变化规律;并推算出逆流层关于火源强度的函数表达式。     

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。     

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。     

倾斜角度对巷道输送带火灾影响的数值模拟研究

为研究倾斜角度对巷道输送带火灾温度分布及烟气蔓延的影响规律,采用FDS模拟软件建立巷道模型,研究0.5、1 MW火源功率下,不同倾斜角度对巷道顶棚温度分布和衰减规律、输送带火灾燃烧特性以及烟气蔓延的影响。结果表明：上行通风时,巷道倾斜角度越大,同一位置顶棚温度越低,顶棚温度变化呈指数式衰减,衰减系数k与倾斜角度为线性相关关系;相同火源功率下,倾斜角度越大,输送带燃烧距离越长;随着巷道倾斜角度增加,烟气逆流长度逐渐减小,倾斜角度由0°增加到10°,0.5 MW火源功率下烟气逆流长减小0.9 m,1 MW火源功率下烟气逆流长度减小0.8 m。     

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。     

巷道火灾数值模拟研究

为研究水平巷道、水平-上行组合巷道、下行-水平-上行组合巷道(编号分别为1~#、2~#、3~#)在不同的通风条件下,巷道火灾发生时烟气温度、烟气流动的变化规律,采用FDS软件分析了3种巷道的温度与烟气变化规律。研究表明:(1)在通风速率为0时,顶部温度1~#巷道2~#巷道3~#巷道;通风速率为1 m/s时,顶部温度3~#巷道1~#巷道2#巷道;(2)在通风速率为0时,在1#巷道烟气流动均匀向上下游蔓延;2~#巷道在烟气蔓延至下游开口后,烟气流速不断增大,最终完全抑制烟气回流;3#巷道在烟气蔓延至上游开口后,烟气流速不断增大,最终完全抑制烟气向下游蔓延。     

巷道分岔角度对火灾烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究巷道分岔对烟气蔓延至回风大巷温度、压强以及风速的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件,模拟了回风斜巷和回风大巷交汇形式以及巷道分岔角对烟气蔓延的影响。结果表明:当v_g(工作面风速)h(回风巷风速)时,随着回风斜巷分岔角度的增加,回风巷道的压强呈现出"U"形;当v_g=v_h时,回风斜巷分岔角对回风大巷风速的影响与v_gh结果相反,分岔角为30°时风速波动影响最小,分岔角为60°风速波动影响最大;回风大巷内温度波动值随着回风斜巷分岔角的增加而减弱。     

矿井巷道火灾烟气流动影响因素模拟分析

矿井火灾具有连锁复杂性,井下巷道一旦发生火灾,产生的高温有毒有害烟气严重污染井下作业环境,威胁矿工生命安全。结合矿山实际,建立了巷道火灾烟气流动物理模型,运用FLUENT模拟分析了不同巷内风流流速以及火灾规模对巷道火灾烟气流动的影响。结果表明:巷内有毒烟气排出速率随巷内风速增大而增大,减小火灾规模利于降低有害烟气浓度及其温度。     

井下烟道在巷道火灾中的作用数值模拟

以火灾动力学软件FDS(Fire Dynamics Simulator)在矿井巷道火灾中模拟方法为主线,建立了巷道中有无顶棚烟道的研究模型,对发生火灾时巷道温度场以及烟气变化情况进行探究。通过实验分析表明,设置顶棚烟道对巷道火灾烟气流动起到一定的抑制和疏导作用;随着风速增加,巷道中温度明显下降,热流快速分散,利于人员安全疏散。     

火灾时期火区逆流临界风速计算模型研究

对火灾时期火区逆流临界风速2种计算模型进行对比分析,利用中性成层中轴对称热对流理论,建立水平巷道火灾时火区逆流临界风速计算模型;按照流体相似原理,设计和制作了矿井巷道火灾模拟实验系统,通过相似模拟实验得出:水平巷道发生火灾时,着火巷道温度越高,烟气逆流临界风速值越大;水平巷道火灾时火区逆流临界速度实验值与理论计算值一致,实验验证了理论计算模型的合理性和正确性。     

基于Pyrosim的风速对矿井火灾蔓延规律影响研究

为探究风速对矿井火灾蔓延规律的影响,提升矿井火灾的人员逃生率,采用Pyrosim火灾仿真模拟软件,仿照矿井巷道构建模型,按照矿井火灾的特点设置火源及反应类型,分别在风速为0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4m/s和5 m/s 6种工况下进行数值模拟。模拟结束后,对数值模拟的温度及烟雾浓度数据进行处理分析,并采用Tecplot数值模拟可视化分析软件对切片进行分析。得到3 m/s风速下各监测点稳定温度随监测点距火源距离的增大先快速降低后缓慢升高至稳定,温度的下降速度较其他工况快,且稳定温度在人的承受极限内;各工况下监测点稳定温度随距离的曲线拟合呈幂函数分布,且系数与风速呈二次函数关系;3 m/s风速下稳定烟雾浓度相比于其他工况的稳定烟雾浓度低。得出:3 m/s左右的风速最利于矿井火灾人员逃生,且最经济;矿井外因火灾稳定温度与火源距离和风速间的函数公式。     

巷道截面突变对烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究矿井巷道截面突变对烟气蔓延过程中烟气蔓延至进风口、出风口的时间以及温度的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件建立不同巷道倾角、巷道突变段长度以及不同巷道突变位置的数值模型,并在不同空间位置设置能见度、温度、烟气蔓延测点。模拟结果表明:随着巷道倾角增加巷道突变对烟气蔓延的抑制作用降低;火源强度越高,巷道突变对烟气蔓延至进风口时间的抑制率提高;而对烟气蔓延至出风口时间的抑制率降低。巷道截面突变段长为10 m且距离火源50 m时,巷道截面突变对烟气蔓延的影响最大。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45 ℃上升至200 ℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75～80 ℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45℃上升至200℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75-80℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

矿井T形巷道火灾烟流控制方法研究

通过建立T形矿井巷道模型,使用Fluent软件模拟巷道起火后的烟气流动,研究巷道端口不同给排风组合对火灾烟气中CO、温度及排烟量的影响.结果分析表明:火灾发生时,由于外部风流加剧烟气逆流,短时间内热量集中累积,给风口一侧的巷道烟气体积分数与温度起伏不定或缓慢降低;单巷道供风的控制方法要明显优于双巷道供风.假设垂直巷道存...     

矿井巷道火灾烟流流动规律及有效控制方案研究

矿井巷道火灾发生时,以三维矿井仿真平台为基础,构建矿井通风三维模型。结合火灾风流温度、浓度、火风压3种模型,对火灾风流的动态蔓延过程及原理进行研究。通过建立调控物理模型,利用Pyrosim软件对调控方案进行模拟,并利用小尺寸通风系统开展实验,验证调控方案的可行性。结合内蒙古巴彦高勒煤矿三维通风系统模型,模拟火灾发生在不同位置时的烟气流动情况,并以主运输巷道烟气蔓延为例,对其烟流路径进行有效控制,使火灾烟气以最短时间排出矿井,尽量减少火灾带来的危害。