不同截面形状矿井巷道火灾数值模拟研究

为揭示不同截面形状巷道火灾时期温度等参数的变化规律,利用FDS软件就常见的矩形、梯形、拱形、圆形4种典型截面巷道建立模型,并在不同位置设置测点对火灾情况下烟气蔓延、能见度、压力、火灾温度及有毒有害气体浓度等的分布规律进行研究,模拟结果表明:不同截面形状巷道火灾时各参数变化有较大差异,其中矩形巷道能见度较低,压力较大,有毒有害气体浓度也较高。该研究对于合理评价不同矿井巷道火灾危险性、科学分析截面形状对巷道火灾的影响具有重要的理论与现实指导意义。     

矿井掘进巷道入口火灾的数值模拟研究

以2010年重庆石壕煤矿掘进巷入口壁挂电缆火灾为背景,基于FDS火灾仿真软件对掘进巷入口处火灾的温度、气体浓度进行数值模拟研究。结果表明,受火源热风压作用,高温烟气浮升使巷道温度呈"上高下低"、沿程迅速衰减的分布特征,在远离火源的掘进面,温度可降至约50℃。烟气来临会使测点的O_2浓度迅速下降(16%)、CO浓度迅速升高(0.14%),是主要致命因素,掘进面的遇险矿工合理使用自救器和压风、压水管路规避致灾因子,可维持生命、等待救援。     

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。     

井下烟道在巷道火灾中的作用数值模拟

以火灾动力学软件FDS(Fire Dynamics Simulator)在矿井巷道火灾中模拟方法为主线,建立了巷道中有无顶棚烟道的研究模型,对发生火灾时巷道温度场以及烟气变化情况进行探究。通过实验分析表明,设置顶棚烟道对巷道火灾烟气流动起到一定的抑制和疏导作用;随着风速增加,巷道中温度明显下降,热流快速分散,利于人员安全疏散。     

倾斜角度对巷道输送带火灾影响的数值模拟研究

为研究倾斜角度对巷道输送带火灾温度分布及烟气蔓延的影响规律,采用FDS模拟软件建立巷道模型,研究0.5、1 MW火源功率下,不同倾斜角度对巷道顶棚温度分布和衰减规律、输送带火灾燃烧特性以及烟气蔓延的影响。结果表明：上行通风时,巷道倾斜角度越大,同一位置顶棚温度越低,顶棚温度变化呈指数式衰减,衰减系数k与倾斜角度为线性相关关系;相同火源功率下,倾斜角度越大,输送带燃烧距离越长;随着巷道倾斜角度增加,烟气逆流长度逐渐减小,倾斜角度由0°增加到10°,0.5 MW火源功率下烟气逆流长减小0.9 m,1 MW火源功率下烟气逆流长度减小0.8 m。     

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。     

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。     

巷道支护优化设计数值模拟研究

为了在支护可靠的基础上,节约支护成本,提高工程施工进度,在基于薄煤层的赋存条件相对优越,巷道围岩自身承载能力较强的条件下,利用数值模拟的方法,对回风巷和运输巷的支护参数进行优化设计,确定合理的支护手段。工业试验结果显示,优化设计后,支护成本降低的同时,巷道最大围岩变形量小于200 mm。     

大跨度巷道锚喷支护数值模拟研究

通过数值模拟的方法,对比研究了深部大跨度巷道在未支护和锚喷支护2种情况下围岩应力分布、位移变化及塑性区分布,结果证明锚喷支护深部大跨度巷道能有效地维护其稳定性,有利于煤矿的安全生产。     

基于FDS的掘进巷道火灾火区封闭数值模拟

为了研究掘进巷道发生火灾封闭后的内部情况,采用FDS数值模拟研究了火区内各参数的变化规律,包括Co浓度,o2浓度,风压变化,温度变化等,研究表明,火源附近Co最大达0.2%,火区封闭前最大风压为23pa,封闭火区后风压骤增,最高达650pa。     

巷道分岔角度对火灾烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究巷道分岔对烟气蔓延至回风大巷温度、压强以及风速的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件,模拟了回风斜巷和回风大巷交汇形式以及巷道分岔角对烟气蔓延的影响。结果表明:当v_g(工作面风速)h(回风巷风速)时,随着回风斜巷分岔角度的增加,回风巷道的压强呈现出"U"形;当v_g=v_h时,回风斜巷分岔角对回风大巷风速的影响与v_gh结果相反,分岔角为30°时风速波动影响最小,分岔角为60°风速波动影响最大;回风大巷内温度波动值随着回风斜巷分岔角的增加而减弱。     

不同风速下巷道火灾烟气蔓延规律的数值模拟

为分析不同风速对巷道火灾中烟气蔓延规律的影响,以察哈素煤矿运输平巷为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对风速分别为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5m/s时巷道内火灾烟气的扩散过程和流动规律进行了模拟。结果表明,风速较低时,高温烟气聚集在火源上巷道顶棚附近,同时,烟气会沿着与巷道通风相反的方向流动,发生烟气逆流现象;随着风速的增加,烟气的分层厚度会显著增加,高温烟流会加速蔓延,抑制逆流现象的发生。     

回采巷道稳定性的数值模拟研究

地压问题一直困扰着矿山的生产,如何预先了解所要开挖回采巷道的地压情况是许多矿山急需解决的问题.本文通过利用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)的RFPA2D对小官庄铁矿的回采巷道进行了数值模拟分析,直观的看到了所要开挖回采巷道的地压分布情况,进而有效地指导了矿山的生产.     

掘进巷道混合式通风数值模拟研究

依据气固两相流理论,以某金属矿掘进巷道内前压后抽混合式通风系统为研究对象,运用FLUENT软件对掘进巷道内爆破粉尘在混合式通风流场下的浓度分布进行数值模拟。通过改变混合式通风参数(压、抽风筒口与迎头面之间的距离、压抽风量配比),在不同的通风工况下通风15min后,分析比较巷道内的粉尘浓度分布,从而确定混合式通风最佳的通风参数。研究结果表明,压抽风筒距离迎头面太近或太远都不利于通风排尘,对于该矿巷道,当压风筒出风口与迎头之距L压=8~10m,抽风筒吸风口与迎头之距L抽=30~35m,压抽风量配比为1∶1.3时,通风除尘效果较好。     

巷道群冲击地压数值模拟研究

 针对巷道群开挖过程中可能发生的冲击危险性,应用FLAC数值模拟对巷道群分步开挖过程中不同煤柱宽度对巷道变形破坏模式的影响进行数值模拟研究,模拟得出巷道群开挖造成巷道围岩周围产生应力叠加,而且当相邻巷道煤柱宽度相同时叠加现象最为明显。随着开挖巷道的密集,对应的侧向支承压力峰值及峰值位置都增大,并且影响范围也随着煤柱宽度的减小向巷道群附近围岩不断地发生转移,对于合理预测巷道群冲击地压危险区域具有一定指导意义。     

矩形巷道围岩稳定性数值模拟研究

为分析矩形巷道围岩应力与变形的分布规律,利用FLAC3D数值模拟软件对矩形巷道围岩的稳定性进行了模拟分析,并给出了矩形巷道支护建议。研究结果表明,矩形巷道顶、底板主要为拉伸破坏,两帮主要为剪切破坏,且顶、底板破坏深度大于两帮,运用锚杆支护能较好地解决矩形巷道的支护问题。     

近距离煤层巷道布置数值模拟研究

为合理布置近距离煤层下煤层巷道及确定工作面间的煤柱宽度,确保巷道生产期间安全,根据矿压规律计算得出:13~#号煤巷道应内错8~#煤柱至少19m布置。经数值模拟结果分析:13~#煤巷道内错于煤柱中心线25m,与计算结果基本一致,从煤柱核区宽度及两侧塑性区宽度角度考虑,13~#煤层合理区段煤柱宽度为25m。     

巷道围岩破坏特征数值模拟研究

以莒山矿3号煤层二采区运输大巷为工程背景,采用数值模拟分析了巷道掘进后围岩应力分布特征、变形特征及巷道围岩破坏特征。根据模拟结果,在实际锚杆支护过程中顶板锚杆长度不应低于1.6m,两帮锚杆长度不应低于1.8m,同时应注意底板硬化处理,为锚杆支护提供了参考。     

通风因素对于巷道火灾热释放速率影响的数值模拟

为研究矿井通风因素对于矿井火灾热释放速率(HRR)的影响,以矿井实际巷道为基础建立了尺寸为100m×4m×3m的FDS模型。用温度为1000℃的热源和可燃物热解燃烧做火源,通过改变风速或风量的模拟来研究不同通风因素对于巷道火灾HRR的影响。结果表明:随风速增大,HRR最终分别稳定在6MW和3.2MW两个值附近;风量对于HRR稳定值影响不大;随风速和风量增大,热释放速率最大值(HRR_(max))分别呈现降低和增加的趋势。     

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。