坡度对上行通风火灾影响的数值模拟

为探究上行通风时巷道坡度对矿井巷道火灾烟气流动的影响规律,应用火灾动力学模拟软件Pyrosim建立巷道线火源延燃模型,并依据美国职业安全与卫生研究所的全尺寸巷道火灾试验对模型参数有效性进行验证。基于以上参数,以山西省晋煤集团成庄某回风巷道为背景,建立了不同坡度上行通风巷道模型,对其火灾时期产生温度场和压力场进行数值模拟,分析巷道内部温度和压力分布,以及烟气蔓延规律。模拟结果显示:上行通风时巷道坡度增大,可使火灾初始蔓延速率加快,抑制烟气逆流的临界风速变小,同时火灾高温区域向下风侧偏移,温度整体下降,进出口压差增大。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45℃上升至200℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75-80℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

多参数耦合条件下矿井火灾数值研究

为研究多参数影响条件下矿井火灾的发展规律,采用火灾模拟软件FDS考察了巷道发生火灾时,各参数变化对其通风的影响。结果表明：在火源功率由180 kW增大至1 800 kW时,巷道顶部温度值由45 ℃上升至200 ℃;在不同巷道倾角下的巷道顶部温度平均在75～80 ℃,说明巷道倾角对巷道顶部温度影响很小。随着巷道通风速度由0.5 m/s增大至3 m/s,巷道最大气流速度由4.60 m/s增大至5.15 m/s,上风向巷道速度分布均匀,不易产生回流,下风向巷道速度分布较杂乱,烟气分层被破坏。该研究成果对矿山防火有重要的实际意义。     

矿井巷道火灾烟气流动影响因素模拟分析

矿井火灾具有连锁复杂性,井下巷道一旦发生火灾,产生的高温有毒有害烟气严重污染井下作业环境,威胁矿工生命安全。结合矿山实际,建立了巷道火灾烟气流动物理模型,运用FLUENT模拟分析了不同巷内风流流速以及火灾规模对巷道火灾烟气流动的影响。结果表明:巷内有毒烟气排出速率随巷内风速增大而增大,减小火灾规模利于降低有害烟气浓度及其温度。     

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。     

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。     

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。     

巷道截面突变对烟气蔓延的影响数值模拟

为了研究矿井巷道截面突变对烟气蔓延过程中烟气蔓延至进风口、出风口的时间以及温度的影响,基于Pyrosim火灾模拟软件建立不同巷道倾角、巷道突变段长度以及不同巷道突变位置的数值模型,并在不同空间位置设置能见度、温度、烟气蔓延测点。模拟结果表明:随着巷道倾角增加巷道突变对烟气蔓延的抑制作用降低;火源强度越高,巷道突变对烟气蔓延至进风口时间的抑制率提高;而对烟气蔓延至出风口时间的抑制率降低。巷道截面突变段长为10 m且距离火源50 m时,巷道截面突变对烟气蔓延的影响最大。     

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。     

矿井火灾数值模拟与分析

文章利用FDS软件建立柳塔煤矿井下12煤通风系统巷道的三维模型;在矿井采空区域遗留矿柱设置火源,采用混合分率燃烧模型模拟火灾烟气蔓延过程;通过对FDS模拟结果进行分析,得到烟气温度、能见度等参数随时间的变化规律,确定火灾危险区域,为矿井实施反风及制定反风应急预案提供理论依据。     

矿井T形巷道火灾烟流控制方法研究

通过建立T形矿井巷道模型,使用Fluent软件模拟巷道起火后的烟气流动,研究巷道端口不同给排风组合对火灾烟气中CO、温度及排烟量的影响.结果分析表明:火灾发生时,由于外部风流加剧烟气逆流,短时间内热量集中累积,给风口一侧的巷道烟气体积分数与温度起伏不定或缓慢降低;单巷道供风的控制方法要明显优于双巷道供风.假设垂直巷道存...     

掘进巷道通风降温的数值模拟及影响因素分析

选取夏甸金矿-682 m水平38#掘进巷道为研究对象,进行通风降温试验测定,并用Fluent软件对试验条件下掘进巷道的风流速度场和温度场分布进行数值模拟计算,验证了该模拟方法的可靠性。研究不同因素对巷道降温效果的影响,初步得出了井下掘进巷道风流温度与风量、入风温度以及岩壁温度的变化规律。掘进巷道通风降温影响因素的排序为入风温度>岩壁温度>风量。入风温度和岩壁温度的升高均会导致与巷道风流温度线性升高。通过增加风量来降低风流温度是有效的,但随着风量的增加,其降温效果会越来越不明显。     

复杂矿井火灾烟气蔓延三维仿真研究

为研究灾变发生对矿井的影响,以通风系统三维仿真模型作为平台,基于通风网络解算模型和烟流蔓延参数模型,分析了风速、风向、火灾温度和烟流浓度的动态变化,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟流浓度分布的动态模拟,并将其在三维平台上展示出来。并以国内某复杂矿井为例,探究火灾发生时烟气蔓延情况。研究结果表明,选取复杂矿井为例进行建模及火灾点设置,模拟了烟流的影响范围和到达时间,验证了三维平台的可靠性;通过模拟得到,上行通风火灾风流紊乱会造成旁侧支路风流逆转,而且相邻采面经历了风量逐渐减小、停止和反向的变化,烟流会通过2个回风巷道排出,污染多个回风巷道。     

极近距离煤层采空区下巷道布置数值模拟

本文针对某矿近距离采空区下5~#煤层回采巷道的合理布置,运用FLAC~(3D)模拟上层煤回采后采空区与煤柱应力分布,回采巷道不同布置方式产生的塑性区。结果表明:(1)3~#煤回采后采空区形成泄压区,煤柱内部及下方应力集中,5~#煤层巷道顶板所受垂直应力与巷道至煤柱距离成反比。(2)巷道外错破坏严重,內错煤柱留设大,重叠布置时顶部出现范围塑性区,采取支护优化可控,从其经济角度考虑巷道采取重叠布置。     

火源位置对井巷外因火灾参数影响的数值模拟研究北大核心

为研究正常通风情况下巷道中不同火源位置对火烟蔓延及火灾参数的影响,研究了顶板单一火源、底板单一火源和同时位于顶底板的双火源3种工况下巷道内烟流、温度、CO体积分数的分布情况。结果表明:在烟流厚度上,底板火源和顶底板火源下游烟流沉降明显,而顶板火源无上升羽流现象,烟流更集中于顶部;在烟流逆退距离上,底板火源最短,顶板火源次之,顶板和底板火源最大,其主要影响因素为顶板最大烟流温差;在温度分布上,顶板烟流温度随与火源距离的增加而衰减,火源同时位于顶底板时衰减最快,对于上游顶板烟流温度,顶底板火灾最大,底板火灾最小,而下游则完全相反,此外三者工况下顶板火灾在2 m高处的烟流温度要低于其他2种工况;对于2 m高处CO体积分数,顶板火灾和底板火灾的浓度峰值出现在火烟前锋而底板火灾则出现在火源附近,且前两者工况下火源上游CO体积分数显著大于后者。     

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。     

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。     

掘进巷道通风降温试验研究

为了得到不同通风条件下掘进巷道内的气温变化影响规律,在蚕庄金矿徐家瞳-750 m水平进行了有无人员作业、通风机是否工作、不同风量等条件下的通风降温试验研究。研究结果表明:通风6 min时气温迅速降低,12min后气温虽然降低但降温梯度大幅减小,在停风60 min时巷内气温迅速升至28℃左右,为保证工作面满足安全规程要求,有人员作业地点要保持连续通风;气温随风量的增加而降低,且距离出风口越远时气温越高,可适当加大工作面风量;巷内岩壁温度随通风时间的增加下降很小,但同一位置岩壁温度与气温温差在加大,且通风60 min后温差可达3℃以上;风筒每增加10 m,出口气温增加约1℃,实际生产中需要考虑风筒保温问题。试验得出的掘进巷道气温变化规律可为其他水平和条件下的通风降温参数设置提供参考。     

2号道岔在平行线路联接中的问题

近年来,窄轨铁路DK615-2-4道岔(以下简称2~#道岔)广泛用于矿井的采区巷道交岔点及车场的轨道联接中.特别是近水平煤层群矿井,在长距离巷道掘进和回采期间,使用的数量更大.我局开采近水平煤层的几个矿井,2~#道岔的数量一般占1/3左右.2~#道岔是道岔型号中总长最短的一种.在分岔巷道中使用,可使旋岔长度大为减少;在车场中使用,可使变断面的巷道长度较短,这就相应节省了巷道工程量,并增加车场可储车长度.另外,它重量轻,便于拆装搬运;行车平稳,矿车掉道率低.但是,当2~#道岔作平行线路联接,取联接曲线半径为4米时,计算出的最小线间距较大(图1).线间距按下式计算:     

矿井巷道淋湿蒸发换热系数构建及风流温度计算

针对全矿井网域系统巷道围岩与风流热-湿交换计算复杂的问题,提出构建淋湿巷道风流换热系数模型,根据现场实测风流相对湿度,掌握矿井(进风侧)风流湿度变化规律,反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型,修正围岩与风流的换热系数;用风量加权距离描述实际矿井网域风流相对湿度变化规律。结合九道岭矿实例,将算法纳入到矿井网络系统中,在MATLAB平台上运用TF1M3D对全矿井网域系统风流温度进行仿真求解。研究表明,巷道淋水蒸发吸热对井巷风流温度影响很大,主进风井段风流温度增加0.97℃,变化幅度不大,随着湿度增大风流温度递增变化幅度增大,与九道岭矿进风大巷测定结果吻合。将该算法纳入网络体系计算中,可解决3D矿井模型通风系统热害防治温度分布仿真及自然风压自动计算问题。