急倾斜综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

急倾斜综放面由于大倾角开采、地质条件差等原因,导致工作面推进过慢,以致为采空区遗煤自燃提供了充分的供氧和蓄热条件,同时由于不能随采随注浆,进风隅角封堵也可能受障,采空区持续供氧,工作面后采空区大范围自燃的可能性也很大。注氮成为解决急倾斜综放面采空区防灭火的重要技术之一。为解决因注氮流量、注氮位置凭经验设置造成的氮气浪费问题,采用Fluent数值方法优化急倾斜注氮方案,分析了注氮量、注氮位置等参数对急倾斜综采面采空区氧气和氮气的体积分数分布,及自燃"三带"分布的影响规律,得出急倾斜综放面采空区注氮量、注氮位置和工作面风量的合理匹配。结果表明:供风量越大,采空区横三带后移,宽度越大,注氮位置与氧化带前端距离随工作面风量增大而增大,但是风量增大到1 000 m3/min后,变化较小,注氮位置基本控制在距离工作面25 m左右;注氮量在600~800 m3/h时效果明显。根据模拟结果,提出了双管注氮方案,解决了急倾斜综放面采空区自燃发火问题。     

综合管廊电缆火灾窒息灭火试验与数值模拟研究

为研究综合管廊电缆火灾窒息灭火有效性,采用缩尺寸试验与数值模拟方式,研究不同线缆数量、线缆布置间距、线缆分层情况对窒息灭火时间的影响,以及火灾过程中线缆热释放速率、烟气高度、环境温度、CO体积浓度、O₂体积浓度等关键参数的变化,判定最佳防火门关闭时间与电缆火灾窒息灭火时间。研究结果表明：在密闭情况下,线缆数量越多,综合管廊电缆火灾窒息时间越短;对于相同线缆数量,在线缆按一定间距布置情况下,窒息时间更短;对于双层线缆布置,线缆按一定间距布置情况下的窒息时间反而更长;防火门关闭时间t_关为350 s时,可满足人员安全疏散需求;采用窒息灭火方式时,电缆火灾灭火时间t_灭约为1 620 s。研究结果可为地下管廊电缆灭火提供试验方法参考和数据支持。     

采空区开区注氮灭火温度场冷却过程的数值模拟

为研究开区注氮条件下,采空区遗煤自燃被抑制和熄灭作用复杂力学过程(原理),由非均质多孔介质中的渗流连续性方程、气体弥散方程和综合传热方程的联立,建立了注氮采空区煤自燃的非定常数值模型。结合实例,用迎风格式有限元方法求解。计算在不同情况下采空区自燃高温点熄灭过程,以图形方式给出了采空区的漏风流态、氮气流态,描绘灭火降温过程中,采空区氧、CO和温度分布的动态变化过程。提出了对自燃早期火灾施行开区注氮灭火的方法和适用的判定准则。理论计算得到开区注氮灭火分为两个阶段过程,即原火源熄灭和新自燃氧化区形成并自燃。指出实施开区注氮灭火应准确把握注氮时机和防止新自燃氧化区形成的工作面开采推进时机;并配合降低漏风措施条件下进行注氮。     

细水雾在城市地下综合管廊内灭火特性的数值模拟研究

近年来,综合管廊逐渐成为城市建设热点,选择合理的灭火系统有利于保障消防安全,但相应的规范中未明确具体的设置参数。因此以某城市综合管廊为研究对象,采用FDS数值模拟软件,研究了管廊通风、雾滴粒径、喷雾流量等因素对细水雾灭火特性的影响,研究结果表明:将细水雾灭火系统与通风系统联动关闭通风可以提升细水雾的灭火效果;在此研究条件下,平均粒径为300μm、喷雾流量为13 L/min的细水雾灭火效果较优。     

大流量液氮泡沫灭火系统应用探究

<正>目前,我国大型原油储罐火灾事故多发,扑救难度大。中国石化安全工程研究院开展了液氮气化与泡沫混合发泡的液氮泡沫系统研究,研制了大流量液氮泡沫喷射装置,该泡沫系统泡沫层稳定性强、抗复燃能力强、氮气与泡沫双重灭火、灭火效率高,解决了压缩气体泡沫灭火系统大流量高压供气问题,实现了大流量液氮泡沫灭火系统的工程应用。     

寸草塔二矿注氮防灭火数值模拟研究

为明确不同注氮条件对遗煤自燃的影响,利用矿井束管监测系统测得某工作面采空区“三带”范围,并采用Fluent模拟软件,建立该工作面采空区不同注氮条件下的自燃“三带”迁移模型,以确定最佳注氮位置、注氮温度、注氮流量,并在寸草塔二矿开展现场试验,验证该模型的科学性和有效性。结果表明：注氮出口位置距工作面30 m时,回风侧氧化带宽度最小值为25 m,注氮效果最佳;氧化带宽度随注氮流量的增加呈减小趋势,当注氮流量达到900 m³/h,对采空区氧化带范围整体控制效果较好;注氮气体温度越低,覆盖氧化带范围越广,且对采空区有一定降温效果;在该工作面开展注氮防灭火现场应用过程中,采空区氧化带最大宽度由40.4 m降低至15.2 m,氧化带最大宽度降低61.4%,防灭火效果显著。     

氮气窒息

氮气是一种无色无味的惰性气体,在大气压力条件下对机体有危害作用,主要是降低肺部氧气压,使机体缺氧而窒息,以致死亡。1983年5月25日22点,在马鞍山钢铁公司第三炼钢厂连铸施工工地净循环水系统试车过程中、由于忽视安全措施,在既无试运行方案,又无操作程序的情况下对管网系统大排空,造成氮气随之排入管,使下管廊操作阀门的两名技校实习学生被氯气窒息而死亡。正常条件下氮气的活性比较低。氮气窒息仅发生在当密闭空间内机器部件发生故障,环境空气很快被氮气所污染时,或者矿     

矿井工作面注氮防控采空区自然发火技术应用研究——以告成矿23041工作面为例

在矿井工作面回采期间,上隅角煤自燃指标参数经常出现异常,给工作面采空区防火措施的执行带来难题。注氮防灭火工艺因其可靠性高成为防止工作面采空区发生自燃的有效措施。结合告成矿23041工作面的具体情况,对适用的注氮工艺与参数进行设计：对采空区采用埋管注氮工艺、间歇注氮,注氮流量选择380～500 m3/h,注氮位置为进风侧距离工作面40 m。当工作面出现自燃指标参数异常时,应适时启动注氮防灭火措施,直到煤自燃指标参数恢复正常,可有效构建精准的采空区防控火技术体系。     

地下综合管廊穿越地裂缝的力学响应及预警标准研究

以西安幸福林带地下综合管廊工程为研究载体,基于数值分析对穿越该工程的3条主地裂缝不同地裂缝错动量条件下的地表变形、管廊结构变形、应力及管廊底部脱空情况进行深入研究,进而提出管廊施工期内的预警指标、给定建议控制值及建议对应预警等级。结果表明:管廊与地裂缝斜交时,随地裂缝错动量增大,地表竖向沉降量与管廊错动量总体均呈增大趋势;其与地裂缝斜交角度越小,偏离变形缝距离越远,造成的拉应力越大;当接触压力为0时,上盘管廊结构下部会产生脱空情况。在综合管廊穿越地裂缝设计及运营管理中,应对地表竖向沉降、管廊结构应力、地裂缝位错量、接触压力4项指标进行实时监测,以便达到预警等级对应的控制值时及时做出预警响应,防止工程事故的发生。     

细水雾熄灭障碍物火的实验研究和数值模拟

为了研究细水雾灭火系统在网状和条状障碍物阻隔条件下的灭火效果,采用全尺寸试验研究和数值模拟的方法研究了障碍物的形状,位置,遮挡面积以及细水雾工作压力对灭火效果的影响.实验结果表明:提高压力有助于快速有效地熄灭障碍物火;障碍物的位置是影响灭火效果的重要因素,近距离的覆盖使细水雾难以进入火区.障碍物下出现局部高温区,余火难以扑灭,灭火时间至少需要56 s;而障碍物距离火源较远时,卷吸作用下细水雾仍能均匀的进入火区,发挥冷却作用,灭火时间在18 s以内;网状障碍物的遮挡面积,对灭火效果影响不大;相同遮挡面积条件下,条状障碍物火比较难熄灭.     

不同气源压缩气体泡沫灭浮顶罐密封圈火灾性能比较

为评估不同气源压缩气体泡沫扑救浮顶罐密封圈火灾的有效性,通过足尺灭火试验,研究不同工况下压缩气体泡沫对浮顶罐密封圈火灾的灭火性能以及气源类型、挡雨板遮挡对灭火的影响。结果表明:在泡沫溶液供给强度为5 L/（min·m2）条件下,压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可快速有效扑灭典型浮顶罐密封圈火灾,且灭火后不发生复燃;密封圈挡雨板对泡沫施加和灭火均有较大影响,不利于快速灭火;无论是否设置挡雨板,压缩氮气泡沫的灭火性能均比压缩空气泡沫略有提升,实际工程中有氮气源的场所建议直接采用已有供氮设备作为气源。研究结果对压缩气体泡沫系统工程设计以及在大型浮顶罐工程中的应用具有重要意义。     

蒸汽灭火

众所周知,灭火的方法不外乎四种,这就是冷却法、窒息法、隔离法和抑制法。用水灭火,这是自古以来人们普遍应用的冷却法。也许有人认为水的温度越低,灭火的效能就越高。其实不然,据苏联《社会主义工业报》报道,开水的灭火效果要比冷水高10倍。1升的热水每秒钟所起的作用相当于20～30升的冷水。 为什么热水的效果反而比冷水灭火效能高呢?这是因为热水喷射在燃烧物的火焰上,除了起一定的冷却作用外,热水很快汽化,变成蒸汽,笼罩在燃烧物的上空,起了大面积的窒息作用。如果我们用1公斤的冷水,泼浇在燃烧物的表面,即使是它的冷却效果再好,其灭火的…     

基于正压密封方法的闭式采空区灭火技术

为提高闭式采空区密闭漏风控制效果,基于矿井空气流动基础理论,运用RFPA软件建立了注氮气室正压密封采空区数值模型,模拟分析了注氮气室正压作用对采空区密闭漏风行为的影响规律,提出了基于注氮气室正压密封方法的采空区灭火技术,并在恒大煤矿5333工作面采空区进行了应用.结果表明,在气室内氮气相对正压作用下,通风巷道向采空区漏风速度快速减小至0,并最终产生反向,形成由气室向外部微量漏氮气的状态,5333采空区采取正压密封方法后,内部CO、C2H4和温度快速消失和降低至安全范围值.     

受限空间脉冲细水雾灭火数值模拟

为研究脉冲细水雾灭火效果和灭火机理,采用FDS软件对连续和脉冲细水雾熄灭受限空间油盘火进行了数值模拟。通过模拟和理论分析确定了脉冲细水雾周期为8 s开启、8 s暂停,并设置了冷却和窒息两种灭火条件,对两种细水雾熄灭不同尺寸的柴油池火进行了研究。结果表明:连续细水雾无法熄灭直径15 cm和20 cm的小尺寸油盘火,对直径25 cm中尺寸油盘火的灭火机理为冷却,对直径为30cm和35 cm大尺寸油盘火的灭火机理为窒息;脉冲细水雾能够熄灭不同尺寸的油盘火,且灭火效率高,火焰熄灭均发生在喷头暂停喷水期间,灭火机理为水雾蒸发稀释氧气而窒息。     

D类干粉灭火剂的灭火机理研究

以灭火机理研究为目的,选取KCl、Na Cl、KBr和Na Br作为基本组分,研究了组分的温升速率、吸热量、初始失重温度及最大失重速率对灭火效能的影响,灭火效能以镁粉燃烧的火焰传播速率和燃烧温度为表征。结果表明:组分的吸热量和初始失重温度越大,灭火效能越好;组分的温升速率和最大失重速率越大,灭火效能越差。温升速率和吸热量与组分的冷却作用有关,良好的冷却效能可以提升金属火灾的灭火效能;初始失重温度和最大失重速率与组分的热稳定性有关,良好的热稳定性可以保证覆盖层窒息燃烧金属,发挥灭火效能。因此,D类干粉灭火剂的灭火机理主要为冷却和窒息。     

优质三相泡沫表面活性剂的实验研究

新型的三相粘结性防灭火材料是利用黄泥的覆盖性、氮气的窒息性以及水的吸热降温特性来进行综合防灭火的。在对该防灭火材料的研究中,表面活性剂的选择是研究的重点与难点。通过对6种表面活性剂进行单一和组合发泡实验,研究各活性剂之间的相互促进和抑制关系。最终得出活性剂A1和A2质量浓度比为2∶1,质量浓度为0.006 g/mL时发泡最佳。     

浅谈氮气灭火系统的应用

随着哈龙替代气体研究的不断深入 ,氮气作为惰性气体灭火的一种 ,引起了人们的广泛关注。然而 ,在矿井火灾防治中 ,氮气因其来源广泛、价格低廉 ,很早就得到广泛的应用。笔者对氮气灭火系统的特性、优缺点及其适用范围进行了分析 ,将氮气与其他哈龙替代气体灭火系统进行了比较 ,探讨了引起矿井与建筑火灾扑救差异的原因。针对目前固定式氮气灭火系统应用系统压力较高的特点 ,提出使用长距离输送和制氮机供氮的方法 ,来降低因高压力所带来的成本问题。提出使用氮气灭火系统 ,建立地铁、隧道及地下公共设施等地下建筑物大型火灾的灭火技术     

综合管廊防火研究

我国综合管廊的发展已由规模建设期逐步进入运营期,综合管廊的防火研究也在不断发展变革。目前的法规标准对防火分隔、自动灭火设施、应急逃生口等防火设计的规定并不明确,项目组对近年来我国综合管廊的规范标准发展、工程设计实践、消防理念更新进行了调研和分析探讨,并分析综述了现有综合管廊的相关研究,可为后续综合管廊的防火研究和工程设计提供重要参考。     

晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案,以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象,通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统,连续测定采空区气体浓度变化,划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法,利用流体力学COMSOL计算软件,研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化,对氧化自燃带上界限的影响并不显著,而对氧化自燃带的下界限影响比较显著;最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右,运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系,由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h,此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

U型通风采空区注氮参数优选

现场实测了某矿工作面采空区的氧气浓度分布,并利用反演的方法确定了更符合现场实际的基础参数,模拟得到的氧气浓度分布与实测数据基本吻合,以确定的基础参数为条件,利用FLUENT软件对U型通风方式下采空区注氮防灭火技术参数进行了研究。研究结果表明:注氮量相同的条件下,注氮口位置不同时的采空区氧气浓度分布规律也不尽相同,其所达到的防灭火效果也不一样,对比分析自燃“三带”及考虑相应的安全回采速度,确定了最佳注氮口位置为进风侧距工作面10m处;注氮口位置相同时,随着注氮量的增加,采空区自燃带不断回缩前移,自燃带宽度越来越小,通过比较模拟结果及参照相关判定条件,确定了注氮口为10m时的最佳注氮量180m3/h。