海拔高度对矿井巷道火灾烟气蔓延规律的影响研究

发布时间：2022-01-15 14:34

　　矿井火灾已成为矿山安全生产过程中重点关注的问题之一,尤其高原地区受制于复杂的环境因素,火灾时期的抢险救灾成为难题,因此研究海拔高度对火灾烟气传播规律的影响具有重要的实践意义。采用火灾数值模拟软件FDS,对5种不同海拔高度（0,1 000,2 000,3 000,4 000 m）下矿井巷道火灾进行动态模拟,通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析不同海拔高度下烟气扩散和温度分布规律,并对比不同海拔高度下矿井巷道内温度、烟气行为（CO浓度）和能见度等参数的变化情况,据此分析海拔高度对矿井火灾时期人员安全疏散的影响。结果表明:火灾烟气蔓延速率随着海拔高度的增加而减小,且高海拔地区减小幅度更大;随着海拔高度的增加,火灾蔓延过程中产生的顶峰温度和CO浓度值均减小,且能见度增强,对人体产生的危害也相应减小。总体来说,当海拔相对较高的矿井发生火灾时,相较于正常海拔地区,安全疏散时间延长,安全疏散距离缩短,更有利于人员逃生。 

【文章来源】：黄金科学技术. 2020,28(02)CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

矿井火灾模型

图2为准稳态时（200～300 s）不同海拔高度下人眼特征高度处（z=1.6 m）温度（Tx-Ta）纵向分布曲线图，其中0～4 000 m表示海拔高度。从图中可以看到，火源下游10 m范围内，温度和温升速率均随海拔的升高而下降；随着烟气与冷空气的混合，人眼特征高度处温度沿隧道纵向呈现下降趋势，并且海拔越低，烟温下降速度越快、下降时间越早；从图中虚线框内可明显看到，高海拔隧道内顶峰温度低于普通海拔隧道，且各海拔高度顶峰温度下降温差随海拔的增加而逐级增大。对上述现象的原因分析如下：当海拔升高时，空气中氧含量下降，导致氧气供应不足以支持燃料的完全燃烧；同时高海拔地区环境温度低，气压小，空气密度相应减小，导致空气夹带系数较小，因此，高原环境在冷却火灾的同时削弱空气热对流，导致高海拔隧道内烟气流动速率小于低海拔隧道，此结论与其他学者的研究[5,11-14]发现相契合。此外，按照Li等[7]和于春雨等[8]的理论，在火灾发展过程中，火源热释放速率随海拔升高而下降，导致海拔升高时，温度也相应下降。

分析产生上述现象的原因如下：一是高海拔隧道中烟气流动速率小于正常海拔隧道；二是由于高海拔地区大气压力和空气密度较低，导致同一风速对不同海拔隧道火灾中烟气的影响力度不同。对于较高海拔，隧道内火焰倾角较大，4 000 m海拔下此现象最明显，火焰在火源下游较大范围内与底板平行，出现火焰平铺于顶板上方的现象。而对于低海拔隧道火灾，火焰尖端离火源位置较近，即风对火灾的影响力度较小。因此，隧道内临界通风速度随海拔升高而减小。2.2 CO浓度分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3590787