避难硐室传热特性实验研究

紧急避险系统中避难硐室的热负荷计算较为复杂,硐室内初始温度不同对平均热负荷变化比较大。针对避难硐室非稳态传热问题,文章对传热特性进行了全尺寸模拟试验与有限元分析,得出了20人避难硐室的温升规律,拟合得到硐室壁面一维非稳态传热温度场计算公式,并用实测数据进行了验证。为避难硐室热负荷的计算提供理论依据,为不同初始温度下避难硐室配置降温系统提供计算参考。     

煤矿井下紧急避险系统降温方式

避难硐室内的温度与避灾人员的身体健康和生命安全息息相关,必须采取切实有效的方法调节避难硐室的温度。分类分析了避难硐室内的各种热源,并给出了计算方法,对国内外各种降温设施进行了详细介绍,为我国避难硐室降温系统的建设提供参考依据。     

煤矿地质条件对避难硐室降温的影响分析

在介绍煤矿避难硐室常用的几种降温方式及优缺点的基础上,就煤(岩)初始温度、煤层瓦斯涌出量、地表深度等对避难硐室降温的影响进行了分析。提出煤矿避难硐室选择降温方式的一些基本原则,指出煤矿建设避难硐室时应根据自身矿井地质条件,结合各种避难硐室降温方式的优缺点,选择可靠性高、安全性好、使用与维护容易、环保、经济的降温方式。     

煤矿避难硐室空气净化装置布局研究

根据物质守恒定律,推导出避难硐室内有害气体浓度计算表达式,确立了避难硐室内净化需风量与有害气体控制浓度及室内避灾人数的数学关系。利用Fluent软件分析了51型避难硐室内净化装置3种不同工况下,室内的空气流速分布和CO2气体浓度分布,得出2台净化装置可将室内CO2体积分数控制在0.50%以下,满足避难硐室空气净化要求。     

井下避难硐室防排烟结构体系的实验与数值模拟

为提高井下避难硐室的防烟能力,提出了一种避难硐室防烟体系。该防烟体系由避难硐室前的正压送风前室和一段具有排烟能力的巷道构成,通过前室送风风流的阻挡和巷道内的排烟共同作用,以阻挡烟气进入硐室。采用小尺寸模型实验和数值模拟方法验证了该体系的可行性,并通过改变正压前室顶部送风口的风速,探讨了其对正压前室防烟和排烟巷道中排烟效果的影响。研究结果表明:前室送风形成的反吹气流,可以有效地阻止烟气侵入避难硐室,降低巷道内烟气的温度。在排烟风速4 m/s的条件下,若送风口的风速大于排烟口风速,烟气的最高温度比送风口风速较小时降低了10~30℃。送风口处正压值增加后,排烟口处的负压值也增加,说明增加正压送风的防烟方式能够促进排烟。     

矿井避难硐室自动控制系统研究

针对矿井避难硐室应急响应流程复杂、操作难度大、管理培训困难等问题,通过数学建模、仿真模拟、硬件编程等方式,对避难硐室自动控制系统进行研究,提出了自动控制系统的组成方式及基于该控制系统的避难硐室应急响应流程。实现了对避难硐室电力系统和压风系统的自动状态检测及切换,得出了100人避险条件下的压风切换阈值为0.48 MPa。实现了压风量、温度、O2浓度、CO2浓度等参数的自动调节,并通过Simulink软件仿真模拟得出:该控制系统在100人避险条件下,O2、CO2、温度超限恢复响应时间分别为11.7、15.0、13.3 min。同时利用人机界面,对整个硐室进行直观、有效地控制。运用该系统,可以有效提升矿井避难硐室应急响应效率,降低操作、管理及培训难度。     

矿井避难硐室净化装置布局数值模拟研究

为探索净化装置在避难硐室内的合理配置与布局,本文采用FLUENT数值计算软件,研究了长通道式和转角式矿井避难硐室内净化装置配置与布局对室内空气流场及CO_2浓度分布场的影响。研究结果表明,对于50人型避难硐室,仅采用1台净化装置时,室内CO_2浓度可控制在0.9%,室内浓度差为0.5%;采用两台净化装置时,室内CO_2浓度范围为0.4%~0.7%,室内最大CO_2浓度差值为0.3%,长通道式避难硐室净化装置宜分布在硐室两端,转角式避难硐室净化装置宜分布在两翼靠近壁面的中部;使用3台净化装置时,室内CO_2浓度控制在0.3%~0.5%的范围,室内最大CO_2浓度差值为0.2%。     

浅析煤矿避难硐室的主要控温方法

针对避难硐室温度较高,采用蓄冰降温和二氧化碳汽化降温两种方式进行了原理阐述,对相变材料的优点进行了分析,为煤矿井下避难硐室的温度控制提供了可靠方式方法.     

永久避难硐室蓄冰制冷降温实验研究

针对煤矿井下避难硐室应急救援中温度控制困难的问题,以北辛窑煤矿永久避难硐室为模型,搭建了小尺寸避难硐室模拟实验舱,分别进行了无降温实验,小、中、大表面积冰块降温4组实验。与无降温实验相比,3种表面积冰块的降温效果显著,且大表面积冰块能够更快控制温度的上升,但在冷量相同的前提下,中、大表面积冰块最终降温效果仅相差0.2℃,可见考虑到蓄冰制冷的操作性和经济效益,选取合适的冰块尺寸与制冰量十分重要。     

兰兴煤矿井下避难硐室的设计与维护

提出了建立井下避难硐室的基本要求,并根据避难硐室的功能需求,提出了避难硐室的分类与对应性能。根据国内外建立避难硐室的先例,确定永久避难硐室防护系统由防水防爆密闭、气幕喷淋、供氧、降温除温(净化)、监测监控、动力以及其他辅助分系统组成。结合兰兴煤业实际案例,论述了避难硐室的建设流程,通过理论计算,确定了分系统功能的参数,为避难硐室防护系统研究提供了科学依据及可靠数据,为矿井紧急避险系统的研究奠定了基础。