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。     

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。     

对现有矿井火灾模拟方法的修正

本文是在以前编制的火灾模拟程序的基础上加入了通风系统动态性的影响,使修正后的模拟程序更加完善和正确。文中应用修正后的模拟程序进行了实例分析。     

矿井火灾期间风流状态模拟方法分析

介绍了矿井火灾风流状态模拟时火灾燃烧特性的加载方法和风流状态的模拟方法,该方法具有火源特性添加及与风流状态模拟结合简单方便,计算速度快等特点,值得进一步完善与发展。     

矿井火灾时期风流控制方法的计算机实现

本文以专家系统技术为基础,在总结有关矿井火灾时期风流控制的经验和教训的基础上,提出了以巷道供风作用划分巷道类型的方法,从而建立了柴里矿的数据库,并据此编制了能够处理几种情况火灾的风流控制措施推理机,最后给出了运行实例。     

矿井火灾巷道烟气流动场模型

矿井火灾时期, 火源巷道内高温烟流运动为三维非定常的流动及传热传质过程。从化学流体力学基本方程组出发, 在一定简化与假设条件下, 建立了进行火源巷道烟气流动计算机模拟研究的场模型, 给出了模型求解的初始及边界条件, 简要介绍了模型的求解方法, 并结合工程实例, 得出结论。     

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。     

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。     

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。     

矿井胶带巷火灾风流稳定性模拟与控制技术研究

通过对风流流体的动力学分析,给出了三维湍流求解的标准k－ε两方程模型,应用Mixture多相流对火灾灾变过程中产生的污染物进行设定,综合考虑火灾过程中的热量辐射与组分传输,采用SIMPLE算法对孔庄煤矿1号胶带巷火灾灾变时不同进风量下巷道内的风流流动状态进行了模拟,得到了温度和污染物等参数在巷道内的分布,为灾变信息监测和自动控风设施的设置提供了依据。在掌握火灾时期风流稳定性的基础上,建立了胶带巷火灾灾变预警与控制系统,并在孔庄煤矿进行了应用,有助于胶带巷火灾时期的灾变控制和有效避灾。     

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。     

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。     

深井软弱围岩巷道多重耦合控制技术研究

针对深井软岩巷道围岩变形破坏严重、巷道支护困难的问题,以邢东矿-980 m大巷为工程背景,综合运用现场实测、理论分析、数值建模、工业性试验等研究手段,对巷道围岩破坏机制及控制技术展开了针对性研究。分析了不同水平应力对巷道围岩破坏的影响,揭示了-980 m大巷变形破坏机制,提出了“断面优化+高预应力锚杆索+高强可缩性环形支架+滞后注浆加固”的多重耦合控制方案,并通过了现场工业性试验验证,结果表明：该控制技术可有效解决深井高水平应力巷道围岩变形控制难题,可为类似深井软岩巷道围岩大变形控制提供借鉴。     

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。     

彭庄煤矿软岩巷道底臌控制技术及数值模拟研究

 针对彭庄煤矿巷道围岩节理、裂隙发育,岩层浸水软化严重的复杂地质条件,以马头门大范围内的岩体为研究对象,通过对围岩物理力学性能的测试、底臌影响因素的理论分析和底臌控制技术的数值模拟,提出了采用全断面注浆、高强超长锚杆加固顶板和两帮、底角锚杆和混凝土反底拱加固底板的综合控制底臌方案。并对马头门围岩收敛变形进行了长期的监测,监测结果表明马头门围岩顶底板的总变形量仅为5mm,这说明该方案有效地控制了底臌。     

林南仓矿软岩巷道变形控制技术及数值模拟研究

通过对林南仓矿-650m水平轨道石门变形破坏机理的研究,总结了巷道变形的主要原因。设计出了壁后充填的巷道支护方式,通过FLAC3D模拟计算,该支护方式能很好地控制帮顶破碎区,将巷道围岩的应力场和位移场趋于均匀化,控制了围岩的破碎大变形。工程实践证明了模拟计算的准确性,该支护形式很好地解决了软岩巷道的变形问题,保证了矿井的安全生产。     

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。     

南山煤矿软岩巷道恒阻控制对策研究

本文通过对南山煤矿东部区工程地质条件和工程现状的调查研究,发现该区域巷道发生变形破坏的范围大,具有顶板下沉量大、两帮变形严重且呈明显的不对称性、底臌等特征,因此在对该区域软岩巷道进行支护时,应使用既要满足在巷道变形初期能及时阻止围岩变形,又要满足能够持续性的吸收围岩释放出的巨大能量的支护材料,并且还要解决底臌变形严重的问题。并据此有针对性的提出了以NPR高预应力恒阻锚杆(索)+底脚锚管索为支护方案的巷道稳定性控制对策,根据现场工程地质条件和围岩性质建立相应的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟对支护对策的可靠性进行验证。最后以南山矿东部区-120总回风巷为工程背景,将传统支护方式和新支护方案进行实际应用对比,现场监测结果证明了支护方案的合理性。     

大峪煤矿矿井火灾防治措施

矿井火灾是煤矿行业的频发灾害之一,不仅会造成煤炭资源的损失和设备材料的毁坏,还有可能引发瓦斯、煤尘的爆炸,对煤矿生产运营和矿工的安全造成严重危害。结合大峪矿井火灾防治实际情况,从内因、外因两个角度开展了矿井火灾防治探讨。提出了杜绝烟草及易燃物进入井下、设置合理的防灭火设计、合理应用预防性灌浆和喷洒阻化剂、加强束管监测系统对煤层自燃情况及时进行预报、在重要区域配备温度和一氧化碳传感器、提高工作面的推进速度、对工人做好应急培训等具体措施。通过有针对性地制定符合该矿特点的防灭火技术方案,提高了防灭火技术的有效性,实现了预期的安全生产目标。