皮带巷灾变风流自动调控技术研究
发布时间：2021-10-29 11:27
矿井火灾是矿井五大灾害之一,井下一旦发生火灾事故,高热烟气会改变矿井通风情况,火灾产生的高温有毒有害烟气会对相邻巷道甚至整个矿井的人员产生生命威胁,尤其是井下运输巷道中可燃物多、距离长,有害烟气将会持续扩散,也会影响周围巷道甚至整个矿井的通风情况,因此研究胶带运输巷道火灾烟气发展规律对应对矿井运输巷火灾具有重要意义。针对唐山矿T3290皮带运输巷道及其回风巷设计灾变风流引流方式,主要采用风流短路法将灾变风流引入专用回风巷的方法。为确定其CO、烟雾传感器在皮带巷中安置位置,采用数值模拟方法建立胶带巷实际尺寸模型,并针对煤和PVC胶带进行锥形量热实验确定其热释放速率曲线,最终根据T3290巷道实际情况用FDS模拟火灾烟气流动过程。结果表明:在12m3/s风速下,火灾烟气会发生逆退,且逆退距离超过28m,CO在向下风侧扩散时多在高度3.1～3.3m处首先检测到CO;CO在横截面上的分布在燃烧初期受火源影响,较近距离处胶带运输机对侧巷道顶部聚集速度明显更快,随着距离增加烟气整个巷道顶部会全部聚集CO;在火灾发展一定时间后,CO在横截面上均匀沿巷道顶部聚集。因此将引流系统中的CO传感器放置在横截...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
YT-3000型燃点测定仪Fig.5YT-3000flashpointtester
华北理工大学硕士学位论文-18-较多，模拟时考虑到计算效率，对巷道内胶带和巷道壁等进行简化、理想化，一定情况下扩大了胶带比例，忽略胶带运输机部分细节。火灾后果与火灾规模有较大联系，不同火灾规模产生的烟气数量，流动情况、火灾蔓延情况不同，因此本文模拟时尽量考虑最坏情况，扩大火灾规模。依据井下实际情况，为将复杂火灾的场景简单化，特作如下假设[53]：1）火灾高温烟气在沿巷道流动的过程中物化性质相对稳定，不再发生化学反应；2）巷道内风流温度分布均匀，在火灾发生前充分发展成紊流流动；3）火灾产生的烟流视为多组分理想气体，风流及烟流遵循理想气体状态方程。3.3.1模型框架建立建立模型过程主要包括建立网格、材料定义、创建表面、创建该构筑物、添加火源和通风。因巷道形状特殊，先行在CAD中搭建巷道，在T3290皮带巷专用回风巷内放置风门，在Pyrosim中建立运输带模型，皮带巷进风12m3/s。唐山矿T3290皮带巷总长2400m，巷道断面（4.8m×3.4m）如图6。图6皮带巷截面图Fig.6Roadwaysection为了提高模拟效果，增加模拟效率，且只考虑皮带巷对铁三区影响，因此只考虑建立T3290甲边眼，T3290乙边眼，T3280甲边眼，皮带巷回风巷绕道，T3283回风绕道，距T3280甲边眼下方100m皮带巷的相关物理模型。皮带巷截面形状为三心拱16m2断面，模型（3.4×4.8m）拱高1.6m，壁厚0.2m。
第3章皮带巷火灾数值模拟-19-整体巷道壁用CAD绘制三心拱巷道并导入Pyrosim，导入时将巷道移到z=0处，Pyrosim默认重力方向-Z，模型导入后高度方向Y轴，因此需更改重力加速度方向为y=-9.81m/s2。巷道内运输皮带在Pyrosim内建立，参考《煤矿用带式输送机机架形式和尺寸》尺寸进行建模，总高1.2m，带宽1200mm，上下托辊间距108mm，输送机靠皮带巷右侧放置，总长90m，机架导入材料库中金属（steel）材料，巷道壁导入材料库中混凝土（concrete）材料，皮带导入材料库中橡胶（PVC）材料，根据唐山矿煤样创建煤材料，更改其密度等参数。并根据相关文献和锥形量热实验修改PVC属性，设置CO产量YCO、CO2产量YCO2，最终模型如图7所示。（a）(b)图7总巷道模型Fig.7RoadwaymodelFDS中材料库中已有相关材料，根据已经导入的材料设置surface，具体为表面材料，表面类型（实际构筑物中都选用Layered作为材料表面类型，从而可以控制表面中材料混合）等，完成创建巷道及皮带运输机的各表面参数如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]胶带运输巷水幕抑制火灾烟气效率影响因素实验研究[J]. 祁云,齐庆杰,汪伟,周新华. 中国安全生产科学技术. 2019(05)
[2]基于FDS的矿井巷道火灾烟气致灾的数值模拟[J]. 沈云鸽,王德明. 煤矿安全. 2020(02)
[3]矿井火灾时期风流自动控制研究[J]. 潘竞涛. 煤炭技术. 2018(07)
[4]锥形量热仪测量材料热释放速率的影响因素分析[J]. 王康,刘运传,孟祥艳,周燕萍,王雪蓉,王倩倩. 消防科学与技术. 2018(04)
[5]胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟[J]. 莫志刚,李军. 能源与环保. 2018(01)
[6]矿井火灾孕灾机制及防控技术研究进展[J]. 郑学召,回硕,文虎,郭军. 煤矿安全. 2017(10)
[7]矿井胶带运输巷火灾蔓延规律的数值模拟研究[J]. 齐庆杰,王欢,董子文,周新华,李兴华. 中国安全科学学报. 2016(10)
[8]探究矿井火灾及其防治策略[J]. 张海峰,郭焘. 山东工业技术. 2015(19)
[9]火源功率与隧道阻塞比对临界风速变化规律影响研究[J]. 黄有波,吕淑然,杨凯. 中国安全生产科学技术. 2015(08)
[10]矿井火灾烟气蔓延特性的多维混合模拟研究[J]. 张玉涛,陈晓坤,张喜臣,李亚清,Jerry Tien. 煤矿安全. 2015(08)
博士论文
[1]基于物理场模型的矿井火灾动态仿真技术研究[D]. 谭波.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]煤矿井下胶带火灾烟气流动及分布规律研究[D]. 黄刚.华北科技学院 2018
[2]地铁区间隧道烟气分层规律研究[D]. 林昊宇.重庆大学 2017
[3]矿井倾斜巷道火灾烟气运动规律及危害控制研究[D]. 鲁亚丽.武汉科技大学 2016
[4]细水雾防治胶带火灾的数值模拟和实验研究[D]. 刘汝正.太原理工大学 2016
[5]数值模拟技术在火灾控制中的应用[D]. 黄钊研.华南理工大学 2014
[6]井下皮带输送机运行状态在线监测系统[D]. 宋伟.青岛科技大学 2014
[7]矿井下行通风巷道火灾模拟研究[D]. 张晓涛.中国地质大学 2014
[8]五家沟煤矿皮带运输系统火灾时期应急风流控制技术研究[D]. 张师一.辽宁工程技术大学 2013
[9]矿井火灾灾变时期风流控制技术研究[D]. 张睿.山东科技大学 2011
本文编号：3464567
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
YT-3000型燃点测定仪Fig.5YT-3000flashpointtester
华北理工大学硕士学位论文-18-较多，模拟时考虑到计算效率，对巷道内胶带和巷道壁等进行简化、理想化，一定情况下扩大了胶带比例，忽略胶带运输机部分细节。火灾后果与火灾规模有较大联系，不同火灾规模产生的烟气数量，流动情况、火灾蔓延情况不同，因此本文模拟时尽量考虑最坏情况，扩大火灾规模。依据井下实际情况，为将复杂火灾的场景简单化，特作如下假设[53]：1）火灾高温烟气在沿巷道流动的过程中物化性质相对稳定，不再发生化学反应；2）巷道内风流温度分布均匀，在火灾发生前充分发展成紊流流动；3）火灾产生的烟流视为多组分理想气体，风流及烟流遵循理想气体状态方程。3.3.1模型框架建立建立模型过程主要包括建立网格、材料定义、创建表面、创建该构筑物、添加火源和通风。因巷道形状特殊，先行在CAD中搭建巷道，在T3290皮带巷专用回风巷内放置风门，在Pyrosim中建立运输带模型，皮带巷进风12m3/s。唐山矿T3290皮带巷总长2400m，巷道断面（4.8m×3.4m）如图6。图6皮带巷截面图Fig.6Roadwaysection为了提高模拟效果，增加模拟效率，且只考虑皮带巷对铁三区影响，因此只考虑建立T3290甲边眼，T3290乙边眼，T3280甲边眼，皮带巷回风巷绕道，T3283回风绕道，距T3280甲边眼下方100m皮带巷的相关物理模型。皮带巷截面形状为三心拱16m2断面，模型（3.4×4.8m）拱高1.6m，壁厚0.2m。
第3章皮带巷火灾数值模拟-19-整体巷道壁用CAD绘制三心拱巷道并导入Pyrosim，导入时将巷道移到z=0处，Pyrosim默认重力方向-Z，模型导入后高度方向Y轴，因此需更改重力加速度方向为y=-9.81m/s2。巷道内运输皮带在Pyrosim内建立，参考《煤矿用带式输送机机架形式和尺寸》尺寸进行建模，总高1.2m，带宽1200mm，上下托辊间距108mm，输送机靠皮带巷右侧放置，总长90m，机架导入材料库中金属（steel）材料，巷道壁导入材料库中混凝土（concrete）材料，皮带导入材料库中橡胶（PVC）材料，根据唐山矿煤样创建煤材料，更改其密度等参数。并根据相关文献和锥形量热实验修改PVC属性，设置CO产量YCO、CO2产量YCO2，最终模型如图7所示。（a）(b)图7总巷道模型Fig.7RoadwaymodelFDS中材料库中已有相关材料，根据已经导入的材料设置surface，具体为表面材料，表面类型（实际构筑物中都选用Layered作为材料表面类型，从而可以控制表面中材料混合）等，完成创建巷道及皮带运输机的各表面参数如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]胶带运输巷水幕抑制火灾烟气效率影响因素实验研究[J]. 祁云,齐庆杰,汪伟,周新华. 中国安全生产科学技术. 2019(05)
[2]基于FDS的矿井巷道火灾烟气致灾的数值模拟[J]. 沈云鸽,王德明. 煤矿安全. 2020(02)
[3]矿井火灾时期风流自动控制研究[J]. 潘竞涛. 煤炭技术. 2018(07)
[4]锥形量热仪测量材料热释放速率的影响因素分析[J]. 王康,刘运传,孟祥艳,周燕萍,王雪蓉,王倩倩. 消防科学与技术. 2018(04)
[5]胶带运输巷火灾烟流和温度变化的数值模拟[J]. 莫志刚,李军. 能源与环保. 2018(01)
[6]矿井火灾孕灾机制及防控技术研究进展[J]. 郑学召,回硕,文虎,郭军. 煤矿安全. 2017(10)
[7]矿井胶带运输巷火灾蔓延规律的数值模拟研究[J]. 齐庆杰,王欢,董子文,周新华,李兴华. 中国安全科学学报. 2016(10)
[8]探究矿井火灾及其防治策略[J]. 张海峰,郭焘. 山东工业技术. 2015(19)
[9]火源功率与隧道阻塞比对临界风速变化规律影响研究[J]. 黄有波,吕淑然,杨凯. 中国安全生产科学技术. 2015(08)
[10]矿井火灾烟气蔓延特性的多维混合模拟研究[J]. 张玉涛,陈晓坤,张喜臣,李亚清,Jerry Tien. 煤矿安全. 2015(08)
博士论文
[1]基于物理场模型的矿井火灾动态仿真技术研究[D]. 谭波.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]煤矿井下胶带火灾烟气流动及分布规律研究[D]. 黄刚.华北科技学院 2018
[2]地铁区间隧道烟气分层规律研究[D]. 林昊宇.重庆大学 2017
[3]矿井倾斜巷道火灾烟气运动规律及危害控制研究[D]. 鲁亚丽.武汉科技大学 2016
[4]细水雾防治胶带火灾的数值模拟和实验研究[D]. 刘汝正.太原理工大学 2016
[5]数值模拟技术在火灾控制中的应用[D]. 黄钊研.华南理工大学 2014
[6]井下皮带输送机运行状态在线监测系统[D]. 宋伟.青岛科技大学 2014
[7]矿井下行通风巷道火灾模拟研究[D]. 张晓涛.中国地质大学 2014
[8]五家沟煤矿皮带运输系统火灾时期应急风流控制技术研究[D]. 张师一.辽宁工程技术大学 2013
[9]矿井火灾灾变时期风流控制技术研究[D]. 张睿.山东科技大学 2011
本文编号：3464567
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3464567.html
