矿井火灾风险指数评价法

矿井火灾风险评价是为了确定矿井火灾风险,以便制定针对性的矿井火灾防治措施.本文通过分析矿井火灾影响因素,建立了用可燃物、引火源、助燃剂和环境表示的矿井内某地点火灾可能性的评价指标,提出了火灾可能性分值与一般人们公认的事故发生频率的关系;在假设被超过人员致死浓度或致死温度烟流污染的井巷为危险井巷的条件下,建立了矿井某地点火灾死亡人数模型;将死亡人数作为火灾严重性评价指标,给出了用火灾发生频率和死亡人数乘积表示的某地点火灾风险指数;井巷火灾风险指数等于该井巷内所有地点火灾风险指数之和,矿井火灾风险指数等于矿井内所有井巷火灾风险指数之和.本文建立的矿井火灾风险指数评价法是一种定量风险评价方法,应用该方法评价矿井火灾风险,不仅可以给出矿井的火灾风险指数值,用于比较不同矿井的火灾风险,还可以明确矿井发生一次死亡人数不同的火灾频率.     

矿井火灾逃生路径规划及其三维仿真研究

为研究矿井火灾中受风流变化和烟流蔓延影响的人员逃生路径规划问题,构建火灾时期人员逃生三维仿真模型。首先,建立巷道网络三维结构模型,作为展示平台;其次,基于通风网络解算模型与烟流蔓延参数模型,解算巷道网络中的风速风向、火灾温度和烟气质量分数;然后,确定矿井火灾巷道当量长度的影响系数,并依据火灾逃生路径规划算法得到人员逃生路径规划结果;最后,以国内某矿山为例,对火灾时期人员逃生进行三维仿真。仿真结果表明:依据矿井火灾情况的不同,可以掌握火灾时期的风速风向、火灾温度和烟气质量分数等参数,得到理想、可行和紧急等3种类型的逃生路径。     

模糊综合评价在矿井内因火灾评价中的应用

矿井火灾是直接威肋矿井安全生产的主要灾害之一,而矿井火灾又以矿井内因火灾为主。矿井内因火灾的影响因素很多,影响过程也极其复杂。对矿井进行矿井内因火灾安全评价,可以有效识别矿井的火灾危险源和危险源的变化,并对其危险度做出评价,从而为矿井防火安全设计、安全管理提供依据。文中构建了矿井内因火灾评价指标体系的层次结构模型,综合运用模糊综合评价法和层次分析法建立矿井内因火灾模糊综合评价模式。结合实际矿井对其进行安全等级评价,评价结果与实际情况相符。根据评价结果可以采取相应的防灭火措施,为指导矿山安全生产奠定了重要的基础。     

巷道火灾燃烧模型及折算反应速率常数的探讨

根据燃烧学基本理论,提出了以火灾烟流中氧气浓度为变量的巷道火灾燃烧数学模型。在断面积5.4m~2的实验巷道内进行火灾实验,研究模型中唯一的参数——燃烧折算反应速率常数的变化。     

海拔高度对矿井无轨运输车辆火灾影响模拟研究*

为研究高海拔地区火灾巷道内可燃物燃烧特性、烟气运移及相关烟气参数的变化规律。应用FDS火灾模拟软件建立实际尺寸的巷道无轨运输车辆火灾模型,分别研究海拔高度为0,1 700,3 000,4 000,5 000 m时无轨运输设备的动态燃烧过程;分析不同海拔高度下可燃物的燃烧特性、烟气运移情况及相关烟气参数（CO浓度、温度）的变化规律。结果表明:火灾巷道内烟气逆退距离随海拔的升高而减小;烟气的温度峰值与CO浓度均随海拔的升高而降低,且与海拔高度大致呈线性函数关系;海拔每升高1 000 m,烟流温度峰值降低3%,CO浓度降低0.98%;CO浓度在垂向上分布呈现出明显的分层现象,具有“上高下低”的分布规律;可燃物的最大热释放速率随着海拔的升高呈现出降低的趋势;高海拔地区的火势发展过程往往较低海拔地区的更缓慢,并增加燃料的燃烧时间。研究结果可为后续高海拔地区的矿井火灾研究提供参考。     

巷道火灾燃烧模型及折算反应速率常数的探讨

根据燃烧基本理论，提出了以火灾烟流中氧气浓度为变量的巷道火灾燃烧数学模型。在断面积５．４ｍ＾２的实验巷道内进行火灾实验，研究模型中唯一的参数－－燃烧折算反应速率常数的变化。     

中庭火灾烟流相似模型

将燃烧着的火焰视为具有一定发热量的热源、不计辐射传热的影响 ,建立中庭火灾烟气流动控制微分方程组 ,并导出模型实验相似准则 ;提出模型与原型局部相似的模型律 ;忽略围护结构热相似 ,建立 1/ 8模型试验台 ;开展中庭火灾烟流填充过程模型实验 ,模型实验与原型实验结果吻合。研究表明 :理论模型律是合理的 ,采用小比例的相似模型实验 ,研究中庭火灾烟流的发展是可行的     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

基于FDS的木成涧煤矿井下火灾数值模拟

针对矿井火灾逃生困难的问题,本文以木成涧煤矿矿井为背景,利用FDS软件建立其通风系统的三维模型,通过在巷道安装探测器来检测温度分布和烟雾浓度的方法来检测火灾情况下烟气的蔓延、能见度以及火灾温度的分布,通过对FDS模拟结果进行分析,得到了烟气、能见度、温度随时间的变化规律,确定火灾对人员逃生的主要影响因素,为矿井火灾时人员逃生提供参考依据。     

矿井竖巷内火灾燃烧模拟实验研究

简要介绍了矿井竖直巷道内火灾燃烧模拟实验系统和所进行的多次火灾模拟实验情况及其结果,研究分析了火灾时期井下几种常见的固体可燃材料（坑木、风筒布、运输胶带,电缆和煤炭等）的火源燃烧过程和特点,以及沿竖直巷道轴向上火灾烟流的温度参数在火源不同燃烧阶段的变化规律。     

电缆隧道火灾数值仿真及分析

电缆隧道灭火以及人员疏散的关键,在于对灾变条件下隧道火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围,烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得电缆隧道火灾参数,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的FDS(Fire Dynam ics Simulator)软件,建立电缆隧道模型,对隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出电缆隧道火灾时烟气浓度和氧气浓度,纵向温度的变化规律,火焰蔓延情况以及高温烟气在隧道中水平蔓延规律,为有效救援和紧急疏散以及消防决策提供一定依据。     

地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究

针对地铁单面坡隧道连续下坡距离长、提升高度大的特点，以国内某城市地铁线路为研究对象，构建列车火灾通风排烟数值计算模型，并采用1:20模型实验对数值计算精确度进行验证，通过考虑列车起火位置、风机开启模式和隧道断面形式等因素，对火灾烟气扩散过程、疏散平台上方烟气温度和气体浓度进行分析。研究结果表明:列车起火后，单洞单线隧道2端车站应各开启2台隧道风机，单洞双线隧道除开启射流风机外，2端车站应各开启4台隧道风机执行相应的排烟和送风模式进行烟气控制；由于单洞双线隧道中热损失和空气卷吸量较大，火灾烟气温度、CO和CO2浓度均低于单洞单线隧道；采用纵向通风控制烟气逆流的同时，下风向区域的烟气沉降作用较为明显，防排烟设计中应充分考虑列车中部火灾下风向车厢区域的危险性，合理确定应急响应模式。     

自燃火灾巷道烟流的数值模拟及安全评价

笔者以铜坑矿为工程实例,利用矿井火灾巷道烟气流动所遵循的基本守恒方程组和控制方程组,对烟气流动特性进行数值模拟,得出了自燃火灾巷道内烟气流动的速度场、温度场详细分布情况。并采用预计热舒适指标(PMV)、预计不满意百分比(PPD)对巷道中的空气质量进行了安全评价。结果表明采用数值模拟法对于研究矿山自燃火灾巷道内烟气流动的运动情况更为直观,可视化强;采用的热舒适度评价指标更突出了以人为本。通过模拟计算结果,可以为铜坑矿地下火和毒气蔓延的控制以及火区特大事故应急救援预案的制定提供技术依据。     

Numerical and experimental study on flame spread over conveyor belts in a large-scale tunnel

Conveyor belt fires in an underground mine pose a serious life threat to the miners. This paper presents numerical and experimental results characterizing a conveyor belt fire in a large-scale tunnel. A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to simulate the flame spread over the conveyor belt in a mine entry. Thermogravimetric analysis (TGA) tests were conducted for the conveyor belt and results were used to estimate the kinetic properties for modeling the pyrolysis process of the conveyor belt burning. The CFD model was calibrated using results from the large-scale conveyor belt fire experiments. The comparison between simulation and test results shows that the CFD model is able to capture the major features of the flame spread over the conveyor belt. The predicted maximum heat release rate, and maximum smoke temperature are in good agreement with the large-scale tunnel fire test results. The calibrated CFD model can be used to predict the flame spread over a conveyor belt in a mine entry under different physical conditions and ventilation parameters to aid in the design of improved fire detection and suppression systems, mine rescue, and mine emergency planning.     

纵向排烟与集中排烟下烟气控制效果的对比研究

以某特长公路隧道为研究背景,采用缩尺寸试验测试、数值模拟的方法分别对纵向排烟和集中排烟模式下隧道内火灾烟气的蔓延特性进行了研究,并对比分析了两种排烟系统在火灾工况下对烟气的控制效果。结果表明,纵向排烟模式将火灾烟气控制在火源下游并从隧道出口排出,高温烟气蔓延范围较长;集中排烟模式通过排烟阀将烟气抽离行车道,有效地控制了烟气蔓延和沉降,高温烟气维持在行车道的上部空间,主要通过竖井排出隧道。采用纵向排烟模式的坡度隧道烟气控制受烟囱效应影响较大,而在设置排烟道的坡度隧道中,将排烟阀开启进行自然排烟就能有效地减弱烟囱效应。因此,采用集中排烟模式的防灾安全性能要优于采用纵向排烟模式。     

火源位置对L型管廊电缆火灾影响规律的数值模拟研究

选取某城市L型综合管廊电缆舱为研究对象,采用FDS数值模拟软件研究了不同火源位置对L型管廊电缆火灾温度纵向衰减规律、烟气浓度分布规律及烟气危害性的影响。研究结果表明,L型廊道构型影响了不同火源位置的管廊电缆火灾最高温度纵向衰减的连续性,基于热边界层理论提出了适用于L型管廊的二维平面最高温度纵向衰减模型。基于峰宽时间计算了L型管廊火灾的烟气总危害性参数,不同火源位置的烟气危害性总在靠近管廊节点位置处最低。这些结果可对综合管廊的消防设计与火灾防控提供参考。     

城市交通隧道坡度对火灾烟气扩散影响研究

利用大涡模拟方法研究城市交通隧道火灾自然通风下烟气的扩散规律,重点研究隧道的坡度对烟气羽流的影响。研究坡度在0-5%范围内的隧道内烟气层横向以及纵向温度场分布以及火源拱顶处最高温度随时间的变化规律,并与坡度为零的隧道火灾的烟气模拟结果进行比较。研究表明：5%坡度对烟气纵向分布影响较大,尤其在火源下游的上坡方向,烟气层沉降快。坡度使烟气最高温度点火源下游偏移,但最高温度值变化不大。研究结果对于研究城市交通隧道的消防设计以及人员疏散提供参考。     

隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延影响机制研究

为探索隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延的影响机制，采用FDS数值模拟，研究横通道与隧道不同交叉角情况下火灾烟气温度、浓度、烟气层高度等的变化规律，建立开启火源下风向横通道时隧道内烟气最高温度修正公式，提出烟气纵向蔓延恢复长度的概念，并探讨其影响规律。 结果表明:隧道和横通道交叉角越小，隧道内同一位置烟气层高度越高，当交叉角由90°降低到30°时，烟气层高度最大增加32%；烟气纵向蔓延恢复长度与交叉角及通风速率呈正相关，而与火源功率几乎无关。研究结果对隧道通风排烟系统设计及相关标准的制定具有参考意义。     

不同隧道坡度与车厢火灾位置情况下烟气蔓延特性研究*

为研究含坡度隧道不同火源位置情况下车厢火灾烟气蔓延特性,采用CFD数值模拟方法,建立全尺寸地铁隧道与列车数值模型,研究车厢不同火源位置情况下火灾烟气纵向温度分布规律,探讨倾斜隧道车厢火源位置对烟气蔓延的影响。研究结果表明:当火灾烟气蔓延处于纵向通风惯性力与热浮力竞争作用控制阶段时,火源位于车厢上游方向时火灾烟气向车厢方向蔓延距离小于火源位于车厢下游方向情况,且随坡度增大,火源位于车厢上游方向烟气逆流长度不断减小,位于下游方向烟气逆流长度不断增大;当纵向通风风速达到2 m/s时,火源位于车厢上下游方向2种情况下,列车车厢方向均无烟气蔓延（逆流长度为0）,此时火灾烟气蔓延将主要由纵向通风控制,隧道坡度无显著影响。     

全尺寸巷/隧道火灾风烟流温度预测模型与验证*

为探究巷/隧道火灾热动力灾害的演化规律,基于能量守恒定律和热量转换关系,建立巷/隧道火灾风烟流温度演化的预测模型;考虑巷道分叉和汇合对烟气蔓延和温度的影响,构建分叉和汇合巷道内烟流温度随时间变化的演化模型。通过开展全尺寸巷道火灾实验以及与国内典型隧道火灾试验数据对比,对理论模型进行验证。研究结果表明:理论模型所呈现的烟气温度随时间的变化关系,能较好地反映火灾发展的3个阶段,烟气温度的变化趋势符合火灾火源燃烧特性曲线;理论模型能够准确地预测顶棚最大烟气温升以及温度纵向衰减现象,烟气最高温度预测值与实验结果的误差率在15%以内。研究结果可为巷／隧道火灾时期的烟气控制和救援提供理论参考。