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。     

基于Ventsim的巷道火灾对风速影响研究

为了研究巷道火灾烟流对风速的影响,选取平煤四矿为研究对象,通过Ventsim软件,建立全矿井三维模型。模拟井下带式输送机巷道发生火灾,研究烟雾蔓延规律。观测巷道上、下游风流变化范围。研究表明,随着初始风速的增大,风流变化率急剧增快,并且出现风流紊乱的时间更早。     

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。     

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。     

地下矿火灾烟流蔓延的三维仿真构模技术

为有效指导地下矿火灾救避灾方案的制定与实施,探讨火灾烟流蔓延过程的三维仿真模型构建技术非常必要。为此提出了以井巷空间三维结构模型构建为载体、以通风系统三维网络模型构建为保障、以烟流蔓延参数模型构建为核心的烟流蔓延三维仿真模型构建技术。通过以时间为序、采用体绘制技术对构建的烟流蔓延三维仿真模型进行了可视化实现,主要模拟了烟流在三维井巷中的动态蔓延过程,进而揭示了烟流温度、浓度等在时间、空间上的发展变化。并以国内某矿山为例,检验了烟流蔓延三维仿真构模技术的有效性。     

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。     

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。     

矿井灾变时期井下通风自动化控制系统研究

讨论了煤矿在发生火灾后，通过矿井通风自动化控制系统可监控确定发生危险的区域，应用计算机网络解算技术，分析烟流达到的区域和具体工作面，利用对井口防火门和井下各区域风门的远程控制，合理调度风流，将火灾后产生的有毒有害风流直接引到回风巷道内，避免有毒有害气体对其他生产区域的员工产生危害。     

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;...     

矿井火灾时期风流动态过程的计算

<正> 一、前言矿井火灾的危害不外乎是所产生的热能、烟流及有毒气体对矿井风流和灾区人员的作用。发生火灾时的任务是救灾和灭火。因此,迅速、准确地掌握系统的风流状态及高温烟流和有毒气体分布,正确判断火势及系统风流变化趋势,是决定灭火救灾工作成功的关键,计算机为这一工作提供了有力手段。所以,用计算机模拟矿井火灾时期通风系统变化过程的研究,就成了人们热衷研究的课题之一。     

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...     

胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟

胶带运输巷火灾发生后多采用烟雾和温度作为灾害预警关键传感参数,为解决巷道火灾烟雾及温度传感设备敷设位置、布置间距、报警阀值的设置需求,重点围绕胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟应用进行详述,研究了FlowSimulation 软件原理、火灾烟气流动物理模型和基本假定、计算模型和参数的确定、模拟结果及分析等四项内容。根据矿山现场情况,完成三维建模、网格划分及边界参数设置等,进行巷道火灾烟气流动数值模拟,并且在不同影响因素下进行模拟,对模拟结果进行分析,总结出火灾烟气流动规律。通过对巷道火灾烟气流动数值模拟为感温光缆、火灾探测传感器安装间距及其位置提供参考依据。     

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。     

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。     

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.     

巷道烟流蔓延动态模拟技术的开发

 论文将地理信息系统（GIS）引入到矿井火灾烟流可视化动态模拟中。利用专业GIS控件MapObjects,结合Visual Basic编程语言,制定出优越的图形用户界面。将在ArcGIS系统下矢量化的矿井通风系统图形信息及其矿井火灾烟流动态模拟结果,通过数据库组织与管理予以结合,并在该图形用户界面上表达出来,为矿井灾变条件下的决策提供了更为方便、直观的依据。     

煤矿通风系统动态预警研究

实现煤矿“通风可靠”是煤矿安全生产的关键之策,开展了矿井通风网络实时模拟与动态预警分析的研究。以山西朔州某矿为应用背景,利用“测风求阻”模型完成该矿的通风基础参数获取工作,从表征矿井通风系统安全状况的巷道风流状态、用风地点通风状况和通风系统可靠性3个方面进行了预警分析,实现了对矿井通风安全的预警预报。     

矿井火灾救灾中风量远程调控技术及数值分析

为了研究救灾过程中风量远程调控技术及最佳的风量分配,运用通风学、流体动力学及燃烧学的相关理论,分析了火灾蔓延速度、烟流滚退及“蛙跳”现象对救灾过程风量调控的影响。结合矿井实况,分析了救灾系统启动前后的风网变化,计算了火区风阻和4种风门开度下的调节风阻,利用风网解算技术得出救灾过程中灭火撤人的最佳风量分配和风机的运行工况。提出了灾变过程中远程风量调节与控制方法,对救灾过程中烟流区和非烟流区的风量进行监测与实时显示,设计了开度可调的门体结构,开发了远程控制面板及程序。