矿井火灾时期风流紊乱的动态分析

本文采用动态分析法,分析上行风流火灾中旁侧支路风流逆转的现象。首次提出了长度越大,初始风速越高的巷道越不易发生风流逆转的结论。从而突破了静态分析法的局限,加深了对矿火井灾风流紊乱现象的认识。该结论为选择最佳的避灾路线提供了新的依据。     

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Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验系统

为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因火灾监测与远程自动控制救灾风门应急处置、内因火灾监测与温控胞衣阻化剂防灭火应急防控等人机交互试验实训;最后,建立综合评测的试验评价体系用于考核评估。结果表明：该试验系统具备虚拟现实沉浸性、交互性、构想性的技术特点,利于打造井下三维虚拟仿真场景,逼真展示矿井火灾演变过程;在试验与实训方面,可以突破传统模式在时间、空间、安全、资源等方面的限制,提供自主学习与多元评价方式。     

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。     

火灾时期矿井通风系统风阻飘移仿真模拟研究

针对矿井火灾时期矿井通风系统总风阻飘移(改变)的问题,建立矿井通风网络计算机仿真数值模型,编制计算机程序.火灾发生时,在火风压的动力作用下,矿井总风阻发生飘移,即上行风流火灾导致矿井通风机通风系统总风阻增大.当火灾高温烟流处在并联风路的一个分支时,风阻飘移量显著增大,当处在矿井通风主干风路时,风阻飘移量比较小.火灾时期矿井风阻发生飘移的原因是火灾动力对通风系统的干扰,并且是由于通风机处在与外部漏风分支相并联的位置上、火灾点处在某一支风路上而产生的.模拟试验结果表明:风阻飘移量随着火灾火势的增大而增大,通风机能力越大,风阻飘移量越小;提高通风机能力,有利于克服通风机通风系统总风阻飘移的问题;同时,处在并联支路上的上行风流火灾,风阻飘移量也与矿井本身总风阻大小有关,原始风阻越大,风阻飘移量越小.火灾火势与风阻飘 移量变化的函数关系在文中给出.     

矿井反风时期网域系统瓦斯运移仿真

为了解矿井反风时期矿井系统网域中瓦斯运移及其体积分数分布的变动,以九里山矿井为实例,运用TF1M3D进行仿真分析。根据反风时采空区瓦斯分布换向变化和涌出处在最低值期的特征,指出反风后系统瓦斯涌出源主要来自采煤工作面。模拟得到反风时期工作面瓦斯体积分数的变化规律是,在实施全矿反风后,工作面回风道的瓦斯重新回流至工作面,与工作面内涌出的瓦斯重复叠加形成体积分数高峰瓦斯风流,致使反风后原来进风巷中回风流瓦斯体积分数增高;反风刚开始时瓦斯体积分数陡增,待峰值过后,瓦斯体积分数逐渐呈阶梯式降低。模拟结果反映出反风时采煤工作面中回流瓦斯与涌出瓦斯形成二次叠加的存在性,而所产生的瓦斯体积分数高峰值与矿井回风网络系统的结构有关。高峰瓦斯风流影响矿井反风过程的安全性,因此不但应连续检测工作面的瓦斯体积分数变化,更应提前做好应对措施和技术预案。     

矿井火灾避灾与救灾最优路径研究

首先对有烟巷道和安全地点的判定方法进行了描述,然后对最佳避灾与救灾路线的定义进行了说明;综合考虑火灾救援各影响因素,提出了当量长度的概念及其求解方法,并引入到避灾与救灾路径优化模型中,建立了矿井火灾救援辅助决策支持系统。最后以河南新峰煤矿为例,基于Matlab仿真软件求解最优路径,运行结果可以为矿井火灾救援提供决策支持。     

某高校教学楼火灾烟气运动规律与避灾仿真研究

以某高校教学楼为研究对象,利用Pyrosim结合Pathfinder软件进行火灾烟气运动规律和避灾仿真研究,以期获得火灾发生后各层人员的最佳疏散路径,从而有效避险.结果表明:火灾产生的烟气会沿着走廊向外扩散,并沿着楼梯向相邻楼层蔓延,高层人员的生命安全受到威胁严重;该教学楼在此次模拟中最佳逃生路线为教学楼东紧急出口.研...     

矿井通风仿真系统双线图的快速自动绘制研究

在深入研究通风网络巷道连接关系的基础上,创造性地提出一种新的效率更高的通风系统双线图的快速自动绘制方法,即"假双线法"。"假双线法"与固定宽度双线法有本质的不同,其本质是将单线巷道的线型用固定宽度双线线型表示,再对交叉点进行消隐处理,无需计算双线坐标来实现双线图的快速自动绘制。该法较好地解决了传统方法的缺陷,具有普遍性,其计算量小,执行效率高,并在双线图的基础上很容易拓展生成通风系统立体图。笔者研究成果,对于研发、改进矿井通风仿真图形系统和解决其他行业类似问题具有一定的参考价值。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

矿井通风热阻力数值模拟研究

矿井风流流经井下热水、干热岩、火灾地点等局部高温区域时,风流吸收热量使其内能增加,高温风流在巷道内流动时会产生热阻力。针对如何确定井下风流加热流动时巷道内热阻力的实测范围这一问题,通过理论推导与数值模拟的方法对巷道内热阻力分布情况进行分析。由压力场的模拟结果得出风流加热流动时,所产生的热阻力不仅存在于加热区,高温风流向加热区下风侧流动时热阻力仍然存在。模拟结果表明:对于水平等截面管道,风流流经加热区时,风流速压增加,加热区内风流的静压降幅大于全压降幅;流出加热区的风流向管道出口处流动时,高温风流不断克服阻力做功,并与管道内的新鲜风流、壁面进行热交换,风流温度逐渐下降,当测定区间为加热区入口至模拟管道出口时,风流的静压降幅与全压降幅近似相等。研究结果对井下巷道、隧道及实际工程应用中热阻力的分析与研究都具有重要价值。     

基于环境监测的矿井通风三维仿真辅助决策系统设计

为优化金属矿山矿井通风系统及辅助决策设计,弥补常用矿井通风仿真解算软件在环境监测、实时解算和辅助决策方面的不足,基于矿井通风理论、环境监测、计算机与通信技术开发矿井通风三维仿真辅助决策系统。提出通过利用实时监测到的井下通风环境参数（风量、风速等）和已存储在系统数据库里的巷道参数,实现对矿井通风网络实时解算,并将其应用到山金阿尔哈达矿井通风系统中。结果表明:矿井通风三维仿真辅助决策系统同步实现了山金阿尔哈达矿井通风系统的环境监测、风网实时解算和三维仿真模拟,提高了其矿井通风管理水平,为矿井通风系统改造优化设计和矿井向深部中段延伸时的通风系统设计提供辅助决策依据。     

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。     

Dynamic numerical simulation of coal mine fire for escape capsule installation

Fire in mine laneway leads to disordered ventilation system airflow, and smoke will result in staff poisoning. In such situation, it necessitates to install a rescue capsule in the common staff area. In this paper, the software Fluent was used to simulate the airflow conditions dynamically in No. 5 belt roadway of Kongzhuang Coal Mine when fire broke out. The migration law of CO front was determined. By underground escape experiments, personnel escape velocity model in pathway was established. Based on the numerical simulation and results of field experiments, the escape capsule installation location in the passageway of No. 5 belt roadway was ascertained.     

风门对矿井火灾烟气流动特性影响的数值模拟研究*

为研究巷道内风门开启程度对矿井火灾烟气流动特性的影响,使用火灾动力学模拟软件FDS模拟0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m/s 6种通风风速,以及风门开启1/4,1/2,3/4和全开启4种情况对巷道火灾烟气流动特征参数温度和能见度的影响。结果表明:风速0.5,1.0 m/s 时,风门开启1/4最有利于人员逃生;风速1.5 m/s时,风门开启1/2最有利于人员逃生;风速高于1.5 m/s时,风门关闭影响巷道内风流流动,因此不宜关闭风门;在风门全开启时,随着风速增大,火源上风侧的温度降低、井下能见度升高,烟气的逆退距离缩短,当风速2.5 m/s时各监测点温度最稳定。     

矿山井巷模型快速构建与突水避灾三维动态仿真

为准确规划人员最优避灾路径,以矿井现场实测数据为基础,联合Python与Blender快速生成矿山三维井巷模型,建立基于时空动态性的突水漫延仿真平台;综合考虑不同因素对巷道通行状况的影响,建立一种支持从源节点至多目标节点的前N条最优避灾路径搜索方法;调用Blender时间线功能,建立人员避灾逃生演示模型;以山东某矿为工...     

矿井胶带蔓延火灾的细水雾抑制影响因素研究

针对运输巷胶带蔓延火灾及火灾期间高温毒害烟气严重威胁下风侧人员和救援工作等问题,借助FDS软件构建运输巷胶带蔓延火灾模型,并基于水雾冷却降温和稀释阻挡火灾烟气扩散原理,研究胶带蔓延火灾烟气中的水雾阻烟抑制性能影响因素.结果表明:水雾对运输巷的胶带蔓延火灾具有冷却和熄灭作用,可减缓或者抑制蔓延火灾的进一步发展,对水雾下风...     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生,通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况,建立大气压力波动模型并分析计算,同时建立火区内外压差100,750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应,在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律,以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动,封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化;密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性,内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释;密闭质量差的火区,内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响;火区氧浓度在2%~12%之间波动,以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性;火区内外压差较大时,氧浓度波动变化幅度更大,危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型,可有效地对矿井火区采取安全的防范措施,避免瓦斯爆炸事故发生。     

地铁同站台高架换乘车站火灾人员疏散研究

为研究地铁同站台高架换乘车站发生火灾事故的疏散模式,以具有该换乘形式的某实体车站的全尺寸火灾实验烟气扩散规律为基础,使用buildingEXODUS软件研究该车站站厅、站台、设备区、停靠列车等多个区域火灾场景下乘客疏散所需的时间。对比分析站厅中部闸机、站厅楼扶梯入口及站厅出入口附近3处发生火灾的场景,分别研究地铁车站内闸机及栅栏门、自动扶梯、应急出口等设施的运行状态对于疏散结果的影响,获取每种工况下的疏散时间,3种火灾场景下,上行扶梯关闭、所有闸机及栅栏门打开、应急出口打开能够有效减少疏散时间,火源位于楼扶梯入口时对疏散时间的影响最大;研究站台中部、站台楼扶梯入口2处发生火灾的场景下,扶梯运行状态对于疏散时间的影响,上行扶梯停止运行后的乘客疏散时间相较于扶梯上行时分别降低41%,35%;分析设备区火灾对于设备区内工作人员疏散时间与乘客疏散时间的影响,由于工作人员数量相对较少,对车站整体疏散时间影响不明显;对比分析4B编组列车车头、车中及车尾发生火灾的场景对于乘客疏散时间的影响,火源位于车中时对疏散时间的影响最大。