金属矿山火灾风流状态模拟及避灾路线研究

发布时间：2017-08-30 09:09

  本文关键词：金属矿山火灾风流状态模拟及避灾路线研究

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【摘要】：金属非金属地下矿山的火灾事故易造成群死群伤,引发重特大事故。分析了矿井火灾的燃烧类型,火灾事故发生的原因及其危害,并从风流状态模拟及其控制技术对火灾时期井下的风流状态进行了研究；介绍了工程实例云南文山斗南锰业白姑矿段的地质、采矿方法、通风系统、井下运输系统及排水系统等情况；对该矿存在的外因火灾危险因素进行了辨识,找出了井下存在的主要火灾隐患有：电气焊、电缆、机械设备等。利用火灾动力学模拟软件FDS模拟了位于九中段的回采工作面和十三中段的掘进工作面的火灾,得出火源位置对烟气的蔓延有很大的影响：火源在九中段回采工作面时,由于受到火风压的影响,出现反风,风流逆转；火源在十三中段掘进工作面时,烟气沿着回风巷道扩散至各回采工作面最后排出地面。火灾发生后,井下风速受火灾的影响而逐渐增大,离火源点越远影响越小；烟气温度可达到威胁人的生命安全的温度,且随着距火源点的距离增大,温度也逐渐降低；随着烟气的不断蔓延,井下受烟侵的巷道烟气浓度逐渐升高,空间内的CO浓度也不断增大；烟气浓度迅速增加,遮光率增加,使巷道的能见度在短时间内急剧降低。分别设置主斜井坑口、副斜井坑口为安全出口和主斜井坑口、副斜井坑口、四中段平硐坑口、东回风斜井坑口为安全出口,运用Pathfinder模拟了井下疏散过程,得知,在两种工况下白姑矿段井下同时工作的72名工作人员全部疏散到地面的时间均为18min,虽然疏散总时间不变,但是,同一时间内工况二疏散的人更多,根据人员疏散走过的路线综合烟气模拟得出井下避灾路线。
【关键词】：矿井火灾 火灾危险源 风流动态模拟 疏散模拟 避灾路线
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究的背景及意义13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 理论研究13-14
• 1.2.2 实验研究14-15
• 1.2.3 计算机模拟研究15-16
• 1.2.4 矿井火灾定位及井下火灾时期避灾路线的研究16-17
• 1.3 本文研究的内容17
• 1.4 采取的技术路线17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 矿井火灾危害及风流状态研究19-27
• 2.1 矿井火灾的燃烧类型19-20
• 2.2 矿井火灾事故主要原因及其危害20
• 2.3 矿井火灾时期的风流紊乱20-23
• 2.3.1 火风压21-22
• 2.3.2 节流效应22-23
• 2.4 矿井火灾时期风流状态模拟技术23-25
• 2.4.1 风流动态模拟技术概述23-24
• 2.4.2 矿井火灾的三阶段及其对应的风流状态模拟技术24
• 2.4.3 矿井火灾时期风流状态模拟技术对救灾决策的作用24-25
• 2.5 矿井火灾时期风流状态控制技术25-26
• 2.5.1 矿井火灾时期风流控制方法的定性分析和定量分析比较25-26
• 2.5.2 定性分析与定量分析技术相结合在风流控制中的应用26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 工程现状及其火灾危险因素辨识27-32
• 3.1 矿区基本概况27-28
• 3.2 白姑矿段井下避灾路线现状28-29
• 3.3 白姑矿段火灾危险因素辨识与分析29-30
• 3.4 矿井火灾事故火源分类及火灾事故树30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 基于FDS的矿井虚拟火灾动态模拟32-51
• 4.1 火灾动力学模拟软件FDS计算步骤32-33
• 4.2 FDS的数学模型33-34
• 4.3 利用FDS进行白姑矿段火灾模拟设计的步骤34-38
• 4.3.1 矿山模型的建立35
• 4.3.2 计算区域及边界条件35-36
• 4.3.3 火源设置及测点、剖面的布置36-38
• 4.4 白姑矿段工况一FDS火灾模拟结果分析38-43
• 4.4.1 烟气扩散情况分析38-39
• 4.4.2 烟气的流动速度39-40
• 4.4.3 烟气的温度40-41
• 4.4.4 CO浓度41-42
• 4.4.5 环境的能见度42-43
• 4.5 白姑矿段工况二FDS火灾模拟结果分析43-50
• 4.5.1 烟气扩散情况分析44-46
• 4.5.2 烟气的速度46-47
• 4.5.3 烟气的温度47-48
• 4.5.4 CO浓度48-49
• 4.5.5 环境的能见度49-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 避灾路线的选择及基于Pathfmder的疏散仿真研究51-75
• 5.1 避灾路线的选择及其方法51-55
• 5.1.1 矿井火灾避灾路线选择的基本原则51
• 5.1.2 避灾路线的选择51-52
• 5.1.3 最佳避灾线路的选择方法52-55
• 5.2 疏散仿真软件Pathfinder55-57
• 5.2.1 疏散仿真软件Pathfinder的特征56-57
• 5.2.2 人员疏散仿真软件Pathfinder的主要功能简介57
• 5.3 矿井火灾疏散仿真模拟环境描述57-61
• 5.3.1 矿井建筑结构仿真环境58-59
• 5.3.2 矿井疏散人员仿真环境设置59
• 5.3.3 人员个体参数设置59-61
• 5.3.4 逃生出口设置61
• 5.4 工况一应急疏散仿真及相关分析61-67
• 5.4.1 人员逃生过程61-65
• 5.4.2 疏散人数与剩余人数65
• 5.4.3 各安全出口分别疏散人数及每个人员的疏散时间65-67
• 5.5 工况二应急疏散仿真及其分析67-71
• 5.5.1 人员逃生过程67-69
• 5.5.2 疏散人数与剩余人数69-70
• 5.5.3 各安全出口分别疏散人数及每个人员的疏散时间70-71
• 5.6 人员避灾路线71-73
• 5.7 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-78
• 6.1 本文的主要结论75-76
• 6.2 论文存在的不足76-77
• 6.3 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录A (攻读硕士期间公开发表论文及参加的科研项目目录)82-83
• 附录B：FDS部分源代码83-87
• 附录C：论文相关图纸87-90

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本文编号：758395