巷道火灾时期烟流参数变化规律模拟分析

本文以实际煤矿采区进风系统为原型,按照流体相似原理,建立了矿井巷道火灾模拟实验系统,然后利用GAMBIT软件建立实验巷道的物理模型,采用Hex/Wedge-Cooper方法进行体网格的划分,对初始条件和边界条件进行设定和处理,最后将巷道火灾火源简化为一个固定体积的稳态高温热源,采用FLUENT软件,针对不同的巷道入口初始速度,分别模拟分析火灾巷道烟流温度场、速度场、密度场和压力场的变化规律和分布情况。研究结果表明:火灾发生后,巷道烟流扩散范围逐渐增大,温度逐渐升高,在火区附近温度最高;烟流速度从巷道入口处到出口处逐渐降低,在巷道交叉口处由于存在局部阻力和节流效应,烟流速度会大大降低;烟流密度从巷道入口处到出口处逐渐增大,在通风情况不好的巷道,烟流密度会更大,且巷道顶部烟流密度要小于巷道底部烟流密度;烟流静压总体升高,但在巷道出口处烟流压力最低。     

巷道火灾烟流滚退距离的理论研究

从因次分析的角度出发，获得反映巷道火灾时期烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式，该表达式包含火源热释放速率、巷道风速、巷道倾角等参数与无因次滚退距离之间的函数关系，分析了该表述式中各个参数与无因次滚退距离之间单调性，结果表明En与l^*呈单调递增关系，Fu与l^*和θ呈单调递减关系，研究结果为巷道火灾烟流滚退的模拟实验奠定了基础。图2，表1，参9．     

水平巷道火灾烟流逆流层的形成条件

本文根据巷道风流结构理论及热浮力中性成层中轴对称热对流理论，建立了水平巷道火灾烟流逆流层形成条件的理论模型，给出了理论判据计算式，对决定烟流逆流层形成的主要参数──燃烧温度和火区风流速度进行了定量计算。     

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。     

矿井倾斜巷道火灾烟流运移规律研究现状与发展趋势

从理论研究、实验研究和数值模拟三方面,对矿井倾斜巷道火灾时期火风压、火区阻力、逆流层、临界风速,以及烟流参数变化规律等的研究进展进行了综合论述,指出了现有研究存在的局限性和不足,并预测其发展趋势。分析认为：应更加注重研究矿井倾斜巷道火灾时期各物理量及其相互之间的影响关系;应进一步建立大尺寸、全方位、立体化的矿井倾斜巷道火灾实验模型,且在实验过程中要同时考虑巷道坡度、可燃物种类、火源位置和强度、风速大小等因素的影响;物理建模和数值模拟时,应紧密结合现场工况条件,同时考虑巷道间的相互影响。深入研究矿井倾斜巷道火灾时期烟流运移规律,可为完善整个矿井巷道火灾理论及进行火灾救援奠定基础并提供技术支持。     

火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程研究

通过传热学和热平衡原理建立火灾时期火区下风侧巷道烟流温度场方程;利用矿井巷道火灾模拟实验系统测定火灾时期火区下风侧各测点的烟流温度、密度和速度值,得出距离火区下风侧x米处烟流温度变化的实验值,同时通过温度场方程得出烟流温度变化的计算值,得出烟流温度变化的计算值与实验值变化趋势基本一致的结论。实验验证了温度场方程的可行性。     

干燥巷道内发生火灾时烟流最高温度的计算及分析

本文主要介绍矿内火灾时燃烧带的温度分布和烟流最高温度的计算式,该式可用于灭火救灾时分析火灾情况和确定高温区域,为防止煤尘和瓦斯爆炸和计算火风压提供依据。     

运输巷火灾烟流引流系统设计

为保证火灾时有毒有害气体能被有效引流至回风巷,通过采用数值模拟的方法,运用Pyrosim模拟软件建立运输巷实际尺寸模型,对发生火灾时巷道内有毒有害气体蔓延情况进行模拟分析。结果表明:CO在向下风侧扩散时,多在高度3.1～3.3 m处首先检测到CO;基于这一特点,将引流系统中控制传感器置于运输巷高约3.3 m处,拱顶下方15 cm检测效果最佳。引流系统设计了传感器控制核心策略,采用了回风引巷中安装PLC控制装置,利用双CO、双烟雾传感器实现控制铝合金制卷帘风窗进行风流自动调控;为保证火灾烟流完全被引流,设置了双向风速传感器辅助控制,并通过风窗远程监控系统,实现了井上工作人员进行实时监测和控制。通过现场应用,达到了良好的引流效果。     

巷道火灾时期流场及瓦斯浓度变化规律数值模拟研究

为了合理控制巷道入口风速,减少火灾的发生并降低灾害造成的损失,利用Fluent数值模拟软件对某煤矿巷道发生火灾时的流场进行数值模拟研究,探讨了不同的入口风速对火灾的速度场、温度场以及对瓦斯涌出分布的影响。结果表明:入口风速越大,对巷道内风流分布的影响越小,火焰区域速度最低,速度的纵向分布呈现出"圆弧层状"降低分布,并且圆弧顶部不同程度向下凹陷;火灾会引起巷道内瓦斯浓度增大,风速低时瓦斯最高浓度可达到瓦斯爆炸下限,造成瓦斯爆炸;风速的变化,会使"烟流滚退"的距离有较大的改变,且风速越大,巷道内排烟效果越显著。通过分析模拟结果发现,合理控制巷道入口风速对防止瓦斯爆炸和灾后巷道内烟气排放有显著作用。     

水平巷道烟流滚退发生条件的研究

为掌握烟流滚退的发生规律，采用理论分析的方法，对水平巷道火灾的烟流滚退现象进行了研究，导出了滚退发生的条件式，并建立了２个无量纲准则。     

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。     

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。     

回采巷道围岩体积变化规律研究

在现场实测回采工作面巷道围岩移动变形结果的基础上，分析了巷道围岩膨胀变形规律和围岩体积膨胀系数与工作面及巷道周边距离的关系，并得出了其经验公式。     

矿井平巷木材火灾烟流滚退理论分析与实验研究

为了研究矿井火灾产生的滚退烟流的危害,理论分析了矿井火灾后烟流发生滚退的条件及滚退特征,进行了真实巷道木材火灾实验。从烟流滚退滞止点的压力平衡和最小经验进风风速两个角度进行了烟流滚退的条件判别;基于环境流体力学、传热学和前人研究成果对滚退烟流的滚退特征数学模型进行了探讨和分析;并进行了真实矿井木材火灾实验,对相关实验数据和实验现象、烟流滚退特征数学模型进行了相互对比、分析和验证。结果表明,滚退烟流的特征参数数学模型和实验数据、实验现象吻合较好。     

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。     

深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律研究

为探究深埋矩形巷道围岩压力拱变化规律,基于复变函数理论的保角变换方法,将平面z上深埋矩形巷道轮廓转换为ζ平面上的单位圆,然后通过Matlab软件求解2个解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),求出了围岩压力计算公式。建立矩形巷道的数值模型,通过将巷道围岩应力数值模拟结果与理论计算结果进行对比,验证了理论计算公式的准确性。在此基础上,根据围岩压力拱的定义,求出矩形巷道压力拱范围,同时研究了侧压力系数、矩形巷道高宽比以及边界力对围岩压力拱的影响。结果表明:当侧压力系数λ由小到大取值0.15,0.30,0.5,1时,其围岩压力拱厚度由小变大;当巷道高宽比a/b由大到小取值6/4,6/6,6/8时,其围岩压力拱厚度由小变大;当竖向应力分别取67.5,135.0072,270.0144kPa时,若围岩未进入塑性,则边界力的取值对巷道压力拱无影响。     

露天转地下开采巷道围岩应力场变化规律研究

1　问题的提出大冶铁矿自西向东有六大矿体, 其中铁门坎、龙洞、尖林山为地下开采, 象鼻山、狮子山、尖山原为露天开采, 现狮子山和尖山-168m标高以上露天采场境界外的矿体转为地下开采。东露天形成的深凹露天坑东西长约 2400m, 南北宽约 1000m,北帮 (上盘) 标高一般 170~270m, 南帮 (下盘)86~200m, 边坡角一般为 38°~43°, 局部到 53°,边坡垂直高度230~430m。东露天转地下采用无底柱分段崩落法开采, 该方法自60年代初从瑞典引入我国, 因其具有结构简单、灵活、采切比小、机械化程度高、安全性好、采矿强度大等特点, 在我国地下金属矿山得…