典型矿井巷道外因火灾烟气运移规律及主要影响因素研究

发布时间：2020-03-20 23:32

【摘要】：矿井火灾是矿井五大灾害之一,井下危险可燃物较多、巷道空间狭小封闭、火灾突发率高,扑救难度远比地面火灾大。火灾发生后,火势蔓延迅猛,作用机制复杂多变,受灾范围广,不但会烧毁大量生产设施、设备和煤炭资源,而且烟气的传播会污染作业区域,威胁井下人员的生命健康。在我国10%~15%的煤矿火灾是外因火灾,国内记载的外因火灾事故所占重大恶性火灾事故的比例在90%以上,煤矿火灾总伤亡人数的65%都是由外因火灾所造成。由于外因火灾引火源众多,且发生地点一般风流比较通畅,所以外因火灾发展十分迅猛,它所造成的财产损失和人员伤亡是相当严重的。因此,对矿井巷道外因火灾烟气运移规律及主要影响因素的研究,不仅可以帮助人员预先准确掌握矿井巷道火势发展、烟气运移规律,以及不同条件下火灾的破坏效应、影响范围,而且对提升矿井的防灭火管理水平,以及救灾指挥人员在火灾中做出有效的避灾、救灾决策,提高应急救援技术有重要的参考价值。本文主要采用数值模拟的研究方法,通过模拟矿井工作面进风巷道火灾和典型单巷道火灾,总结出巷道火灾中烟气的运移规律和3个主要因素(巷道风速、火源规模以及巷道倾向)对火灾及烟气运移的影响。主要研究内容和结论有:(1)建立进风巷、工作面及回风巷连通的火灾模型,选用t~2火源模型,总模拟时间为800s,火源在575s时达到最大热释放速率10MW,利用FDS对矿井工作面进风巷火灾进行模拟,主要得到烟气动态运移图和切片、测点的模拟数据,最后对模拟数据从温度,能见度,CO体积分数三个方面进行了分析。得出:矿井巷道发生火灾后,距离火源越远,火灾的影响越小,火源下风向是主要受灾区,烟气沿着风流方向扩散,主要聚集在巷道上层,逐渐向下层沉降,巷道内上层比下层受灾严重,所以发生火灾后人员应该迅速远离火区沿回风巷进行逃生,途中要保持弯腰姿势避免吸入过多的烟气。矿井火灾发展中,对人员逃生威胁最大的是黑色浓烟导致的能见度的快速下降。(2)建立单巷道火灾模型,分别研究了巷道风速、火源规模及巷道倾向对巷道内烟气运移规律的影响。得出:适当提高巷道风速可以有效抑制烟流逆退,使火源上风侧成为不受火灾及烟气影响的的安全区域。火源规模越大,烟气浓度升高,烟气扩散速度及烟气层下降的速度也越大,巷道内受火灾影响的区域越大,受灾程度更严重,人员逃生危险性越大。巷道内无机械风流条件下,巷道倾向影响烟气的运移方向,从而使巷道内受灾区域不同。倾斜巷道内烟气运移受火风压的影响,烟气朝着巷道标高处蔓延,水平巷道内,火源上风向及下风向都受到烟气的影响。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD752

【参考文献】