矿井火灾风流的远程自动控制

文章介绍了在火灾风流控制方面进行的软、硬件的研究成果,主要包括矿井火灾动态模 拟、控风方案制定、井下火灾监测及实施风流自动控制等内容。     

应用风流控制技术处理矿井火灾

介绍了应用主要通风机装置及井口防爆门、调压灭火等技术,控制火灾灾变时期风流,处理宋家沟煤矿井下火灾事故。对在井下火区未熄灭的状况下,成功启封井口密闭的做法作了较详细的论述,提出了可供借鉴的经验。     

矿井火灾时期风流非稳定状态的通风原理

矿井火灾时期,正确判断火灾及网路的风流状态,了解火灾时期风流非稳定过程的通风原理,对提高矿井火灾的救灾能力与效果具有重要意义。本文根据矿井火灾时期的火灾燃烧规律及网路风流流动特征,建立了矿井火灾燃烧数学模型及风流非稳定流动方程组,给出了解算方法,编制了用于模拟矿井火灾燃烧过程及其风流非稳定流动过程的计算机软件,大大提高了矿井火灾时期通风网路解算的精度。     

计算机程序在矿井火灾通风系统中的基础应用

近些年利用3D图形技术在美国MTU(Mfire)程序的基础上研发的矿井通风计算机模拟系统,经过反复试验,验证其是符合煤矿企业安全生产要求的先进软件工具。但同时仍然还存在一些有待完善与解决的问题和关键技术。这里详细介绍了计算机程序在矿井火灾通风及其可视化系统中的设计。     

火灾时期矿井通风系统非稳态技术分析

为了了解矿井火灾情形下火灾烟流的蔓延路线和时间,进行了火灾时期矿井通风系统的非稳态计算分析和探讨。基于流体力学、热力学、传热、传质学和燃烧理论的分析,由矿井通风系统中影响风流流动的状态变量建立质量守恒、动量守恒、能量守恒等几组微分方程组,对火灾时期相关热处理问题进行了分析和模型建立,利用时间间隔法的思想进行程序设计,并基于实例矿井进行了火灾时期矿井通风系统的非稳态分析和计算。     

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。     

矿井三维信息管理模式与CoalMiner3D系统开发

矿井三维信息管理对煤田的有效科学规划和安全高效生产有着重要的意义,也是实现矿山管理和生产现代化的关键技术之一。依托“大柳塔煤矿三维信息管理决策系统”项目,面向煤田的有效科学规划和安全高效生产,针对煤矿的生产、安全与管理的特点,以矿山专业软件M icro-m ine为系统开发平台,利用V isual C++和数据库技术,以各种地质、测量、采矿工程数据为基础,以三维可视化技术以及地质建模技术为手段,初步开发了具有真三维特点的煤矿生产管理信息系统CoalM iner3D。系统有助于指导矿区的科学规划、资源管理、安全生产、辅助决策等,也为国内的其他矿井提供信息化建设的样板。     

矿井胶带巷火灾灾变预警与风流控制系统的研究

井下胶带输送机的大量使用,给煤矿安全生产带来了重大的火灾隐患,胶带输送机火灾事故时有发生。对胶带输送机火灾原因进行分析,建立了矿井胶带巷火灾灾变预警及风流控制系统,设计了预警系统和自动控风设施,为有效指导灾变时期井下避难和救援提供了理论基础。     

风速对上行通风巷道火灾烟羽及温度场影响

以某矿井上行通风工作面巷道为模型,运用火灾场模拟软件FDS对该工作面火灾时烟羽及温度场进行模拟分析。结果表明:烟羽不易发生逆流,旁侧倾斜巷道易发生风流逆转;风速越大,烟羽扩散范围越小;风速增大对温度降低无明显效果,反而加大温度危害性。     

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．     

矿井火灾的场量模型构建及其可视化仿真

为真实再现矿井火灾发展的变化及时空影响,探讨了矿井火灾的场量建模技术与其可视化仿真。基于矿山复合场的内涵,提出了面向矿井火灾的场量表达。经矿井火灾场量的空间几何特性、属性分布特性、运行状态特性、矢量方向特性及时序特性的建模分析,给出了适用于火灾场量的一体化模型结构,进而建立了分别用于描述井巷工程、通风网路及火灾烟流的空间几何场量模型、物理属性场量模型及气象参数场量模型。通过生成火灾场量的模型类与时序流程,实现了矿井火灾场烟流发展变化的三维可视化仿真。最后结合国内某矿山实际,验证了矿井火灾场量模型的可行性。     

基于OpenGL的矿井三维可视化通风系统构建北大核心

基于OpenGL的矿井三维可视化模型系统,选用Visual Studio 2012作为开发工具,在VB.NET面向对象的编程语言下编程实现,运用OpenGL提供的图形图像技术以及三角剖分算法来对虚拟矿井三维可视化模型进行研究,实现了通用性高、真实感较强且人机交互性良好的虚拟三维矿井可视化系统,并在平煤一矿得到了较为良好的应用。结果显示该系统可以使用户清晰直观地了解矿井通风系统,并为煤矿的安全管理提供了可靠保障。     

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。     

矿井红外火灾图像处理方法的研究

提出了采用图像法对矿井火灾进行预测预报,克服了以往监测方法的弊端。介绍了矿井带式输送机的输送带火灾红外图像的处理方法,包括图像剪切、图像分割、灰度化处理、边缘轮廓提取、有效区域填充和面积计算,并用VC 进行应用软件设计。实践证明,图像处理和识别方法合理,效果较好。     

三维激光扫描技术在矿山测量中的应用与研究

随着社会及科学技术的发展,建设绿色矿山在全国范围内开展得如火如荼,实现矿山数字化是绿色矿山的重要组成部分,新形势下构建矿山三维可视化模型依然成为矿山技术人员迫切需要完成的任务.通过对搭载三维激光扫描技术的移动式三维激光扫描仪和全站式三维激光扫描仪在某中型铜矿井下的应用,阐述了两种方法的优缺点及适用范围,为矿山井巷工程构...     

多单元区域方法在矿井火灾模拟中的应用

由于矿井巷道的狭长性,直接应用区域模拟软件CFAST的模拟结果难以得到保证.根据多单元区域的思想,将一断面为3 m×3 m矿井巷道分成30个单元,将相邻空间竖直开口的上下缘距离地面的高度s1和s2分别假设为0,0.05,0.1 m和3,2.95,2.9 m.分析3种假设物理模型在不同火源功率下模拟结果的差异性,发现利用CFAST进行矿井火灾模拟时,相同火源功率下,3种模型的结果非常接近,说明将s1和s2设置为0和3 m的假设是可行的,进而证明CFAST在矿井巷道火灾模拟中的适用性.     

矿业软件在矿山三维可视化建模中的应用

利用矿业软件Surpac对某金矿床进行三维可视化建模,根据钻孔样品数据采用克里格法对金品位进行估值和储量计算,建立的实体模型更加形象地展示了矿体的空间形态,建立的块体模型可进行精确的储量计算。     

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。     

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。     

矿井火灾巷道通风热阻力计算与实验研究

针对火灾时期矿井巷道通风热阻力计算问题,对风流温度-密度变化的通风巷道,推导出一种规范表达计算式。指出从广义的通风原理上,火灾时期的风流(热)阻力仍然包括摩擦阻力和局部阻力,同时还包括火燃烟气这一外来风源的附加阻力。新公式将通风阻力计算按巷道与流体“固-流双质”特性来表达,引入巷道几何风阻的概念,几何风阻是指巷道本身的阻力特性,与流体无关,它包括摩擦风阻和局部风阻两部分。从概念上,新公式对热阻力的本质有明确的辨析,在计算和分析上避免了容易出现的错误,由此推导出高温烟流通风阻力与火灾温度成正比。为了验证这一热流阻力效应,设计了一个实验管道装置,实验测定了热阻力随温度的变化,实验结果与理论推导结论相吻合。利用该实验装置还成功分离出了外源烟气流的附加阻力,实验结果表明,外源阻力完全是燃烧过程的物理映像,给出了有火灾外源气体参与热阻力贡献的实用算法。