礦井火災發(fā)生在井下狹長的巷道內(nèi),火災有突發(fā)性,且如果前期沒有進行及時救災,火勢將發(fā)展迅猛,在有限空間內(nèi)使得滅火救災工作難以實施,是礦井五大災害之一。在所有形式礦井火災中,下行風流火災在火災時期風流狀態(tài)最為復雜,火災危害最大,因此研究不同條件下下行風流火災煙氣運移規(guī)律以及災變時期風流控制,對有效預防和控制火災發(fā)展,幫助救災指揮人員在火災中做出有效的避災、救災決策,制定應急救援預案有重要的理論價值和實際意義。本文采用理論分析與數(shù)值模擬結合的方法,通過模擬工作面進風巷下行風流火災,分析得出火災時期煙氣運移規(guī)律以及火災時期相關參數(shù)變化。同時對進風側下行風流火災制定火災時期控風方案,并利用數(shù)值模擬驗證其有效性。主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)針對目前礦井火災模擬中,大都將火源簡化處理成點火源,無法還原火災蔓延的過程,本文以美國NOISH膠帶火災實驗為背景,利用FDS建立膠帶燃燒線性火源,并引用NOISH膠帶火災實驗的實驗數(shù)據(jù)進行驗證。火源選用t~2火源模型,在218s時達到最大熱釋放速率8MW,膠帶選用丁苯橡膠SBR膠帶。(2)建立工作面進風巷下行風流火災模型,并將進風巷進行傾角設定為0°、5°、10°、15°和20°五組,利用FDS軟件對五組模型進行火災模擬,從而研究在不同坡度情況下,進風巷下行風流火災煙氣參數(shù)變化規(guī)律。分析模擬結果數(shù)據(jù),主要得到如下結論:工作面進風巷下行風流巷道傾角存在一臨界值10°,巷道傾角小于該值時,受災區(qū)域為工作面和回風巷,大于該值時,受災區(qū)域為采區(qū)運輸巷和其他工作面;工作面皮帶進風巷有條件時盡可能采用小傾角,控制火災時期災害區(qū)域。下行風流火災中,巷道坡度的增大會使得下風側巷道的上層煙氣濃度下降,下層煙氣受影響較小。(3)以山西回坡礦10-106工作面為背景,提出工作面進風巷下行風流火災時期的控風方案。并利用FDS對控風前、后火災煙氣運移及參數(shù)進行數(shù)值模擬,驗證所提控風方案的有效性。分析模擬結果,主要得到如下結論:工作面進風巷下行風流火災,在沒有采區(qū)措施的情況下,主要危害區(qū)域有工作面、采區(qū)進風巷、其他工作面。在此情況下,工作面的工作人員無法安全逃生;實施開通回風聯(lián)巷,加大進風風量,并增加回風支路巷道的風阻的措施,可以有效的控制下行風流火災的影響范圍,保證工作面的工作人員撤離至安全區(qū)域。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TD752
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煙氣運移實驗研究現(xiàn)狀
        1.2.2 煙氣運移模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究不足
    1.3 主要研究的內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方法及技術路線
第二章 礦井下行風流火災時期風流規(guī)律及控制分析
    2.1 火災時期風流紊亂現(xiàn)象分析
        2.1.1 風流紊亂形式
        2.1.2 風流紊亂原因
    2.2 下行風流火災風流逆轉條件分析
    2.3 防止煙流逆退的臨界風速
    2.4 下行風流火災特點及危害
    2.5 礦井火災時期風流狀態(tài)控制技術
        2.5.1 基本控風原則
        2.5.2 常用控風方法
        2.5.3 進風側下行風流火災控風技術總結
    2.6 本章小結
第三章 膠帶火災燃燒特性分析及火災場景設定
    3.1 膠帶火災燃燒特性
        3.1.1 膠帶燃燒特征及危害
        3.1.2 火災煙氣性質及危害
    3.2 點火源、線火源燃燒特性
    3.3 膠帶燃燒線火源的建模
        3.3.1 火源熱釋放速率（HRR）模型
        3.3.2 引燃火源選擇
        3.3.3 線火源燃燒模型構建及驗證
    3.4 本章小結
第四章 礦井下行風流火災數(shù)值模擬及分析
    4.1 模擬軟件簡介
        4.1.1 Pyrosim軟件介紹
        4.1.2 模擬的數(shù)學模型
        4.1.3 火災模擬工具
    4.2 FDS的應用流程
    4.3 不同坡度的工作面進風巷火災數(shù)值模擬
        4.3.1 工作面進風巷火災模型的建立
        4.3.2 網(wǎng)格尺寸劃分
        4.3.3 模擬場景邊界條件設置
        4.3.4 測點及切片設置
    4.4 不同坡度的工作面進風巷火災模擬結果及分析
        4.4.1 煙氣流動分析
        4.4.2 CO濃度分析
        4.4.3 溫度分析
    4.5 本章小結
第五章 礦井下行風流火災時期風流控制
    5.1 物理模型
        5.1.1 工作面背景介紹及控風方案制定
        5.1.2 工作面物理模型及模擬場景設定
        5.1.3 邊界條件設定
    5.2 火災控風前模擬結果分析
        5.2.1 煙氣流動分析
        5.2.2 CO濃度分布
        5.2.3 溫度分布
    5.3 火災控風后模擬結果分析
        5.3.1 煙氣流動分析
        5.3.2 CO濃度分布
        5.3.3 溫度分布
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 不足與展望
參考文獻
致謝
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