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。     

管廊内电缆内热源燃烧过程数值模拟研究

为预防综合管廊局部空间内部电缆火灾事故的发生，运用火灾动力学模拟软件(FDS)三维传热和热解模型，对15 kV铜芯电缆着火过程建模分析，分析不同条件下电缆温度分布、热解气体分布以及热释放速率(HRR)曲线，以及热源功率大小和持续时间对电缆燃烧过程的影响。结果表明：随着热源功率的增加，电缆着火时间缩短，火灾危险性增加；HRR峰值和最大火蔓延长度(FSL)随着热源功率的增加呈线性增长；及时阻断热源功率可有效预防火灾的发生；热源功率消失后的火焰残留时间随着热源功率持续时间的增加整体呈现先上升后下降的趋势。     

4种电缆沟盖板耐火性能研究

为探究实际火灾场景中流淌火对不同种类电缆沟盖板耐火性能的影响机制，提升变电站火灾防控能力，开展流淌火作用下4种电缆沟盖板耐火性能试验以及标准试验炉试验。研究表明：在标准试验炉内2种高分子复合材料盖板在较短时间内失效，2种混凝土盖板2 h仍未失效。在模拟流淌火作用下的非标准试验中，卡槽式盖板背火面温升速率最快，砂浆抹面的混凝土盖板温升速率最慢。供油速度为72.5 g/s时，卡槽式盖板有效耐火时间在130 s左右，加铺防火布的高分子盖板有效耐火时间在40 min左右，2种混凝土盖板的有效耐火时间均超过2 h。加铺防火布的混凝土盖板背火面温升随供油速率增大而增大，但增速较小。砂浆抹面和加铺防火布的2种混凝土盖板耐火性能最优，卡槽式和加铺防火布的2种高分子复合材料盖板耐火性能较差。建议变电站变压器等充油设备附近电缆沟盖板采用混凝土盖板。     

风速对高层全开口楼梯间烟气蔓延的影响

采用BIM和Pyrosim火灾模拟软件，建立火灾模型，针对不同火灾场景烟气蔓延特性及温度、CO质量分数分布规律进行研究，剖析不同风速对全开口楼梯间烟气蔓延特性的影响。结果表明：火灾发生时，风速一定的情况下，随着楼梯间开口数量的增多，烟气蔓延高度增加，但温度和CO质量分数逐渐降低，有效降低了人员疏散的危险性；当开口数量一定时，风速的存在会提高楼梯间烟气温度，改变楼梯间内烟气运动轨迹，使烟气在底层及楼梯间出口处大量聚集，增大人员疏散难度。研究结果可为高层建筑预防火灾蔓延、合理设计人员疏散路径、保证人员疏散安全提供参考。