复杂多机站通风系统反风方案设计及模拟

为解决玲南金矿矿井火灾烟气无序扩散问题,提出了矿井区域性反风技术方案,利用Ventsim软件建立了岭南金矿三维等比例通风网络模型与矿井反风模型,解算了采取反风措施后矿井风量分配及火灾烟气CO分布,同时开展了现场反风试验,验证方案实施效果。研究表明：①玲南金矿进风路线-610 m 2#盲井井口电缆短路火灾发生,采取反转-370 m东风井回风机站风机、停止8#穿脉箕斗井-770 m回风巷风机和-690m 10#穿脉巷风机措施后,经Ventsim模拟解算得出-370 m主回风机站反风量为63.3 m3/s,风机反风效率为60.2%,主要进、回风区域风流反向,火灾烟气CO沿1#竖井排出,火灾烟气按预期方向流动;②分别在1#竖井井底石门附近采场和-370 m东风井主回风机站设置了CO监测点,火灾发生后无反风措施时,-370 m东风井主回风机站CO峰值为2 830.4×10-6,采取反风措施后,火灾下风口作业面无CO,1#竖井井底石门在2 500 s时,CO浓度达到峰值2 914×10-6,在7 500 s时,CO浓度减低至18×10-6,采取反风措施后,CO沿最短路径排出;③现场反风试验测得-370 m中段风机正转总回风量为106.5 m3/s,风机从正转过渡到反转耗时4 min,第10 min时,反风风量为74 m3/s,占正常通风量的69.48%,符合相关规范要求,矿井通风系统抗火灾突变能力得到了显著提高。     

不同阻塞条件下的隧道火灾全尺寸试验研究

为了研究阻塞条件下的隧道火灾危险性,选取某隧道网络中的某一支路作为火灾试验区,采用轴流风机通风,额定通风量为27 m3/s,以甲醇池火为火源,火源功率分别为0.25、0.50和1.00 MW。通过改变火源功率和隧道内风门的开闭模式开展全尺寸试验,分析火源横截面和隧道中心线竖直截面风速、隧道纵向拱顶温升、隧道中心面纵向温升等参数,研究了不同阻塞条件下的隧道火灾烟气扩散规律,获得了抑制隧道火灾危险性的风门控制模式。研究结果表明:①在隧道通风网络中,对称风流通过风门后,隧道截面距风门22 m处风速在整流作用下逐渐趋于均匀;②建立了考虑隧道阻塞比的隧道风量衰减模型,该模型可根据隧道阻塞比的变化预测隧道阻塞作用下的风量损失,同时可以计算沿程阻力损失的风量;③在自然通风条件下,当火源功率大于0.50 MW时,火灾烟气在火羽流作用下迅速向隧道拱顶浮动,通过对流换热使得拱顶温度急剧升高,对于隧道结构的稳定性具有巨大的破坏作用;可采用调节风门的方式控制通过起火区域的风量,从而优化隧道火灾危险控制模式,局部风速大小对火灾危险性影响不大;当起火区域风量不足时,人眼高度处的1.8 m高温度升幅较大,不利于人员逃生与救援;④阻塞条件下隧道断面不对称进风流易造成风流结构紊乱,使得隧道火灾烟气温度分布不稳定,危险性较大。     

矿井复杂风网火灾风烟流应急调控技术及应用

针对复杂通风网络井巷火灾预防和应急救援较困难现状，分析了风流场、温度场、烟流浓度场的风流扰动、热量传递、烟流扩散等规律。根据不同火源位置的烟流演化规律，提出一种能够同时满足排烟风量和采场风量需求的火灾风烟流应急联动调控方案。以鄂尔多斯转龙湾煤矿为应用案例，建立了转龙湾煤矿火灾烟流应急联动调控系统。为分析其控风排烟效果，结合实际的井巷和通风参数，基于Ventsim软件构建了其复杂通风网络三维可视化模型。运用VentFire模块对其不同火源位置火灾场景的风烟流蔓延效果进行模拟。分析了采取应急调控方案前后的排烟效果和风量分配情况。结果表明：当不同位置发生火灾时，及时启动应急排烟方案，在满足排烟风量的基础上其他各关键地点的风量仍能保证正常通风时的90%以上，能够满足转龙湾煤矿灾变期间的控灾、救灾需求。     

基于Ventsim的矿井运输巷火灾风烟流应急调控技术

矿井带式输送机火灾因突发性强、救灾灭火难度大而易导致重大人员伤亡,快速有效地控风、排烟和撤人是救灾关键。通过研究井巷火灾及其次生灾害的风烟流致灾机理及防控机制,优化了原控风排烟方案的风量分配和供风路径,提出了不同火灾场景的风烟流应急联动调控方法;基于弗劳德数守恒模型（Froude）研究倾斜巷道中火灾风烟流达平衡的临界条件,得到了防止烟流逆退的临界风速和最小排烟风量的计算公式,量化了最佳的控风排烟方案;利用Ventsim软件建立羊场湾煤矿三维可视化通风网络模型,分别模拟了不同火源点场景的风烟流蔓延规律与采取控风排烟方案前后的排烟效果和风量分配。结果表明：优化后的调控方案能够既满足控排烟路径最小风量,也能保障采区人员逃生及稀释瓦斯最低所需风量,进一步完善了灾变风烟流应急调控方案。     

煤矿井下爆炸烟气动态稀释规律研究

煤矿井下瓦斯爆炸后会产生大量有毒有害的高温烟气,在未引起火灾或二次爆炸的情况下,这些烟气会在矿井通风的影响下,其浓度、温度呈一定规律不断下降,直至趋近于井下正常风流。将爆炸后烟气区看作一“衰变火源”,通过分析烟气稀释的实际情况建立了“火源区域”烟气稀释的物理模型,并分两个阶段分别推导出“火源区域”释放出的烟气浓度、温度随时间变化的规律,为进一步利用MFIRE火灾模拟软件对爆炸烟流稀释的网络模拟提供技术基础。     

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。     

矿井火灾时期风流控制方案的优化计算

提出了用通风网络风量优化计算的方法求解矿井火灾时期的风流控制方案．在计算过程中主要考虑了矿井火灾对通风的影响、用风流质量流量代替体积流量、定量确定关键地点的需风量及尽量采用增阻调节措施等问题．计算过程主要包括：矿井火灾时期的风流状态模拟、关键地点的需风量和允许调节的分支确定、控风方案的优化计算和控风效果的模拟计算等．通过一个矿井的计算实例说明了方法的可行性．     

玉石洼铁矿通风系统优化效果模拟研究

以玉石洼铁矿22#采场为研究背景,依据气体运动及求解理论,运用计算流体力学FLUENT模型对22#采场的优化方案进行效果仿真及反风模拟,并将模拟风量与设计风量、正常通风与反风情况进行对比,分析各测点断面风流速度和风量,掌握该反风方式的影响区域及井下各巷道反风时的通风状况、风流方向、风量大小及稳定性。模拟结果与设计结果基本吻合,在反风条件下,各主要回风道的进风量基本达到正常运转时风量的60%,并且根据现场情况,可以在10 min内实现主运输巷道内风向反转。研究表明,通风改造方案确实可行有效,通风线路、方向和风量能够满足设计要求,同时风机反转,反风效果亦能达到要求。     

基于Ventsim的复杂矿井火灾数值模拟研究

为研究复杂矿井火灾的烟气扩散规律和火风压影响范 围,利用 Ventsim 进行某金矿３种不同工况(工况１、２位于 斜坡道,工况３位于主进风巷道)条件下的火灾模拟,并研究 火灾发生时的风压变化及烟气扩散规律.模拟结果表明:火 风压影响程度随火源距离增加线性下降;根据各工况模拟的 烟气扩散时间,矿井需在７００s内进行反风并组织工作人员 逃生;工况３火灾烟气扩散速度更快、范围更广,即主进风巷 道的火灾危险性更大;斜坡道是烟气的主要扩散路径,不宜 作为逃生路径,发生火灾时应组织工作人员通过回风侧进行 逃生.研究结果对矿井井下火灾救援具有重要指导意义.     

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。