复杂火区条件下煤火圈划和火源位置探测方法及应用

应用同位素测氡法探测技术对老二井火区进行了精确探测,并结合数值插值技术对野外测氡数据进行相应处理,得成了火区氡测值等值线和火区高温火源位置分布等值线,进而区分了该火区东西测场内的温度异常区和燃烧区。分析结果表明,西区温度异常区总面积约255477m2,东区温度异常总面积约70370m2,为该矿区灭火方案的设计提供了科学依据,也可为国内同类问题的解决提供参考。     

松散煤体表面温度与热源温度对应关系的热红外实验研究

煤层自燃火灾的自燃火源位置的精确探测是防灭火的关键,也是一项世界性难题。近年来,应用红外技术探测煤层隐蔽火源位置已成为一个热点,通过红外技术定性和定量研究松散煤体升温过程中红外辐射特征变化及影响因素,掌握松散煤体内部热量传递规律,对于利用红外成像技术探测井下煤层自燃隐蔽火源具有重要的参考价值。本文采用在松散煤体中加线状热源,保持热源位置不变,改变热源温度,当温度场达到稳定时用红外热像仪采集表面照片的方法,研究松散煤体表面温度与热源温度的对应关系。结果表明热源上方为高温区域,近似椭圆状,随着热源温度的升高,高温区域不断扩大,表面温度t与热源温度T、像素坐标χ满足关系式。     

采空区隐蔽火源探测及声学法煤温感知新技术探讨*

为精准判定采空区等地下隐蔽火区高温点的位置和范围,综述现有采空区煤自燃温度探测技术,重点总结和分析红外探测法、分布式光纤测温法、指标气体探测法、热电偶测温技术以及同位素测氡法等煤层测温手段的研究进展与技术瓶颈,着重研究声学法测温的技术原理及实现方式;结合分层建模和插值建模的优点,探讨声学测温技术在采空区松散煤体煤温反演探测应用中的可行性。结果表明:受限于煤层赋存及开采方式等煤矿现场的实际情况,准确反演和精确定位采空区等隐蔽火源高温点和位置的探测方法和装备技术有待进一步发展;声学法探测松散煤体自燃温度的基本原理、传播衰减规律、温度场重构模型及其关键特征参量需进一步准确获取;综合考量声学测温技术原理和实现过程,该技术适用于采空区松散煤体自燃火区的环境特征,有望成为采空区隐蔽火源位置精准探测发展前景良好的探测方法。     

煤矿自燃火灾治理关键技术的研究与应用

介绍了使用同位素测氡法探测煤矿自燃火源位置的原理及应用效果。实践证明,该方法是解决煤矿自燃火灾治理难题的关键技术,由于投资少,精度高,软件处理直观可靠,它有重要推广价值     

煤矿井下隐蔽火源反演研究

煤矿井下由于煤炭自燃引发的火灾是煤矿生产过程中一大突出灾害,一旦发生火灾将严重影响煤矿的正常生产,这不仅威胁着井下人员的生命安全,还会给国家带来巨大的经济损失。由于矿井下隐蔽火源是引发火灾的重大因素之一,所以要更好的解决煤炭自燃而引发火灾的问题,重中之重就是对煤炭自燃隐蔽火源位置的确定。只有准确的确定了火源的位置,才能有的放矢地进行灭火。本文结合煤矿井下煤炭自燃发火的特点,建立数学模型,把煤矿井下隐蔽火源位置确定问题归纳为热传导方程的寻源反问题,利用离散正则化方法求解热传导方程,克服了反演问题的不适定性,并应用matlab进行了反演数值模拟,验证了利用离散正则化反演方法的实用性,为防火、灭火采取措施提供了依据,在理论上也具有一定的研究与应用价值。     

矿井下着火点位置数值模拟研究

矿井煤炭自燃是煤矿五大自然灾害之一,而煤炭自燃隐蔽着火点位置的确定是解决煤炭自燃问题的关键。本文结合实际情况将火源位置的确定问题归结为热传导方程的寻源反问题。在理想状态下,把煤矿井下热传导的三维模型简化为二维模型,建立热传导方程及初始条件和边界条件,在matlab中编制了有限差分程序对井下着火点的温度场进行了正反演模拟。数值模拟结果表明:该方法能够较准确地反演出火源的特性,并随着离散化程度的提高,离散解逐渐逼近真实解。通过本文的数值模拟我们得知有限差分法求解热传导寻源反演的方法是解决矿井隐蔽火源发火点位置的有效途径之一,对矿井防、灭火研究具有较高的理论和实际应用价值。     

国家自然科学基金“煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究”(51874313)研究进展

煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究,是中国矿业大学(北京)承担的国家自然科学基金项目。课题成果可为地下煤火自燃的早期识别、煤火治理与综合利用以及火区生态恢复提供重要的理论和实验基础。     

不同火源位置对封闭火区气体分布的影响规律

为分析火源位置对封闭火区内气体分布的影响,采用FLUENT软件对不同火源位置情况下的气体分布进行了数值分析,并在此基础上分析了封闭火区发生瓦斯爆炸的危险性,以确定进风侧防火墙位置。结果表明:火源处在封闭火区内不同位置时,会对火区中的气体浓度和分布产生不同的影响。火源位置距离进风侧防火墙越近时,火区内甲烷的积聚量越少,且由漏风导致的封闭火区内氧气浓度较高区域越小,对后续的封闭火区灭火和启封越有利,因此进风侧防火墙应尽量靠近火源建立。     

矿山防灭火技术(十)——第十讲 均压通风在矿井防灭火中的应用

在矿井通风系统中,无论巷道、工作面或采空区,风流方向总是从高压端流向低压端,风量大小取决于风路两端点间压力差和两点间的风阻。均压通风防灭火的基本原理就是采用风压调节技术使火区或有自燃危险的区域(如采空区)的进、回风侧压差尽量减小,乃至为零,使之少漏风或不漏风,以消除自燃三要素之一的供氧条件,防止煤和硫化矿石自热和自燃或使火区缺氧而灭火。均压通风在矿井防灭火中可以用于以下4种情况:     

大倾角"三软"易燃厚煤层自燃火灾治理及启封技术

通过对宝鸡秦源煤业有限公司大倾角“三软”易燃厚煤层N101综放工作面自燃封闭火区的治理,探索研究了其自燃发火特点及发展规律,归纳出了大倾角“三软”易燃厚煤层封闭火区治理技术及经验,为煤炭企业治理自燃发火危害和快速撤架提供了一定的借鉴经验。     

矿井火区可燃性混合气体爆炸三角形判断法及其爆炸危险性分析

矿井火区可燃性混合气体爆炸危险性的判断 ,目前常用单纯的瓦斯爆炸三角形判别法。此法对实际的判断往往未综合考虑火区温度的影响。为此 ,笔者论述了矿井火区多种可燃性气体同时存在时 ,其混合气体爆炸三角形各参数的工程计算方法 :爆炸界限可用 Le Chatelier法 ,但需根据火区实测温度进行修正 ;爆炸时的临界氧浓度 ,则需用另一种三角形图示法予以确定。由此画出的混合气体爆炸三角形分析图 ,可用于矿井火区 ,尤其是矿井大面积火区的密闭和启封过程中 ,作为可燃性混合气体爆炸危险性的综合判断及其防爆措施的制定 ,都具有实用价值和指导意义     

矿井火灾时期通风系统可靠性理论

通过分析矿井火灾时期风流特点,即矿井火灾时期将产生大量的高温烟雾,指出在矿井火灾时期,如果仅仅某条风路的风量在规定范围内,并不能说明该条风路就是可靠的,还应强调该风路的粉尘浓度、温度、有毒有害气体浓度指标在规定范围内。提出了矿井火灾时期风路可靠度的理论计算式,分析了矿井火灾时期风路失效模式,提出了适合计算大型通风系统在火灾时期可靠度的“基于截断误差理论和网络简化技术的不交化最小路集算法”。     

矿井火灾时期的风流远程控制系统

控制风流是矿井火灾时期救灾的最有效手段之一。笔者研究并提供了两种风流远程控制系统 :一种以压气作为动力源 ,利用矿井环境监测系统传输控制命令 ,通过电磁阀控制气缸实施对井下风门的远程控制 ;另一种以电力为动力源 ,利用井下电话线传输控制命令 ,通过对电机开关的控制 ,实现对风门开启的远程控制。值得推荐并具有创新性的技术是这两种控风系统的风门控制器 ,均用单片机开发 ,具有智能分析功能、远程控制和自动检测、监测特点 ,既可进行远程手动控制 ,又可实现程序控制。这两种风门远程控制系统已在兖州南屯、枣庄柴里等煤矿应用并获得成功 ,为矿井的抗灾消灾提供了一种现代化的技术手段     

基于金相分析技术的煤矿火灾事故调查试验研究

通过对矿井火灾现场特性的分析,根据金属材料的特点,提出利用金相鉴定技术进行矿井火灾事故调查的新方法,试验测定得出高温作用下40号钢和铸铁的金相组织和硬度的动态变化规律。试验结果表明,不同加热温度条件下,40号钢冷却后具有不同的金相组织,其硬度随受热温度的升高迅速下降;在相同加热温度不同受热时间条件下,40号钢的金相组织与硬度变化不明显。铸铁的硬度随加热时间的增加呈下降趋势,其金相组织也有较明显的区别。根据矿井火灾后降温较为缓慢的特点,提出灰口铸铁与白口铸铁相互转变的方向性。因此,矿井火灾事故调查可以对受到火灾破坏的金属构件的金相组织的观察和硬度测定,来"反推"出该部位在火灾时曾受过的最高温度以及持续时间,从而可推断火灾的蔓延情况,为认定起火原因和起火位置提供技术支持。     

基于Phoenics化工储罐区火灾数值模拟研究

应用Phoenics软件针对广州市南沙区小虎岛某化工厂储罐区火灾进行数值模拟,探讨基于CFD软件化工储罐区火灾数值模拟关键技术。计算结果直观地表达了火灾发生的全过程,以及不同时间、不同位置烟气的温度、浓度、能见度等参数的变化情况,分析事故状态下破坏影响范围,揭示火灾过程的规律性,给出灭火救援建议。     

跨区域灭火救援力量调集模型研究

根据当前我国消防力量配置及灭火救援的现状,在对区域内重大危险源进行灭火救援力量需求分析的基础上,以动态灭火救援圈理论为指导,遵循时间距离最短、同一行政区优先、战斗编成等级优先、类型适应以及力量调集比例限定等原则,构建基于区域重大危险源灭火救援力量需求分析,并以灭火救援战斗编成为基本单位的跨区域灭火救援力量调集模型,该模型可为消防指挥员跨区域调集灭火救援力量提供重要的决策依据。     

基于隧道火灾的消防机器人系统研究

首先介绍了隧道消防的重要意义 ,分析了隧道火灾的特点 ,提出一种早发现、早灭火的隧道消防系统方案。针对隧道消防机器人的功能要求 ,提出了机器人总体设计方案 ,确定了一种安装空间小、工作范围大的机器人执行机构。同时将一种集测温、测烟雾粒子、测气压等多种功能于一体的新型传感器应用于隧道火灾的预报中 ,提高了隧道火灾的报警有效率。这种隧道消防机器人系统的研制为隧道火灾的早期扑救提供了一种新的途径 ,对隧道、库房、地下停车场以及其他建筑内消防具有广泛的应用前景。     

基于FDS的风速对矿井火灾蔓延规律的影响研究

为研究不同风速与火源功率共同作用下矿井火灾蔓延规律的变化,以安源煤矿378工作面为研究对象,建立FDS矿井巷道火灾全尺寸模型,设置火源功率分别为3,6 MW,风速分别为0.25,1.25,2.25,3.25 m/s的8种工况。研究结果表明：相同风速下,巷道内温度及相同位置CO浓度值随火源功率增大而升高,巷道内能见度随火源功率增大而降低,且火源功率越大,能见度降到零的火灾区域越大;相同火源功率下,巷道内温度及相同位置CO浓度值随着风速增加而升高,能见度随风速增加而降低;火灾蔓延速率与风速成正比,风速的增大加速下风向火灾的发展,但会减缓上风向火势的蔓延。     

胶带运输巷水幕抑制火灾烟气效率影响因素实验研究

针对胶带运输巷火灾时期有毒烟气蔓延严重威胁工作人员的生命安全问题,提出利用水幕阻烟法抑制火灾烟气传播,搭建小尺寸实验台研究水幕对矿井巷道火灾烟气的阻挡效果。通过分析火灾烟气的运移规律,测量温度分布、非水溶性火灾烟气体积分数的变化,检验矿井运输巷内设置水幕阻烟的有效性。实验结果表明:水幕开启后,其下游空间烟气体积分数降低,能够有效阻止火灾烟气的扩散;水幕远离烟气源、增加水幕层数、水幕向上喷射、喷头压力增大均能够提高水幕的阻烟效果。实验为矿井巷道等地下建筑的防排烟设计提供了思路,对火灾的救援与人员的疏散具有重要意义。     

受限空间火灾轰燃过程的模拟实验研究

研制一种重现火灾轰燃的化学燃料和氧化剂的混合燃料，通过调整燃料的配方，可实现模拟控制火灾轰燃的温度和烟气产生量；实验研究了火灾轰燃过程烟气参数的变化规律，说明建筑火灾烟气运动的场-区-网模拟模型是合理的，分析了火灾过程中烟气的产生、运动、回流、下沉现象物理机制，指出在受限空间火灾救灾过程中应注意的问题。