皮帶巷災變風流自動調控技術研究
發(fā)布時間：2021-10-29 11:27
礦井火災是礦井五大災害之一,井下一旦發(fā)生火災事故,高熱煙氣會改變礦井通風情況,火災產生的高溫有毒有害煙氣會對相鄰巷道甚至整個礦井的人員產生生命威脅,尤其是井下運輸巷道中可燃物多、距離長,有害煙氣將會持續(xù)擴散,也會影響周圍巷道甚至整個礦井的通風情況,因此研究膠帶運輸巷道火災煙氣發(fā)展規(guī)律對應對礦井運輸巷火災具有重要意義。針對唐山礦T3290皮帶運輸巷道及其回風巷設計災變風流引流方式,主要采用風流短路法將災變風流引入專用回風巷的方法。為確定其CO、煙霧傳感器在皮帶巷中安置位置,采用數值模擬方法建立膠帶巷實際尺寸模型,并針對煤和PVC膠帶進行錐形量熱實驗確定其熱釋放速率曲線,最終根據T3290巷道實際情況用FDS模擬火災煙氣流動過程。結果表明:在12m3/s風速下,火災煙氣會發(fā)生逆退,且逆退距離超過28m,CO在向下風側擴散時多在高度3.1～3.3m處首先檢測到CO;CO在橫截面上的分布在燃燒初期受火源影響,較近距離處膠帶運輸機對側巷道頂部聚集速度明顯更快,隨著距離增加煙氣整個巷道頂部會全部聚集CO;在火災發(fā)展一定時間后,CO在橫截面上均勻沿巷道頂部聚集。因此將引流系統(tǒng)中的CO傳感器放置在橫截...
【文章來源】：華北理工大學河北省
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
YT-3000型燃點測定儀Fig.5YT-3000flashpointtester
華北理工大學碩士學位論文-18-較多，模擬時考慮到計算效率，對巷道內膠帶和巷道壁等進行簡化、理想化，一定情況下擴大了膠帶比例，忽略膠帶運輸機部分細節(jié)�；馂暮蠊c火災規(guī)模有較大聯(lián)系，不同火災規(guī)模產生的煙氣數量，流動情況、火災蔓延情況不同，因此本文模擬時盡量考慮最壞情況，擴大火災規(guī)模。依據井下實際情況，為將復雜火災的場景簡單化，特作如下假設[53]：1）火災高溫煙氣在沿巷道流動的過程中物化性質相對穩(wěn)定，不再發(fā)生化學反應；2）巷道內風流溫度分布均勻，在火災發(fā)生前充分發(fā)展成紊流流動；3）火災產生的煙流視為多組分理想氣體，風流及煙流遵循理想氣體狀態(tài)方程。3.3.1模型框架建立建立模型過程主要包括建立網格、材料定義、創(chuàng)建表面、創(chuàng)建該構筑物、添加火源和通風。因巷道形狀特殊，先行在CAD中搭建巷道，在T3290皮帶巷專用回風巷內放置風門，在Pyrosim中建立運輸帶模型，皮帶巷進風12m3/s。唐山礦T3290皮帶巷總長2400m，巷道斷面（4.8m×3.4m）如圖6。圖6皮帶巷截面圖Fig.6Roadwaysection為了提高模擬效果，增加模擬效率，且只考慮皮帶巷對鐵三區(qū)影響，因此只考慮建立T3290甲邊眼，T3290乙邊眼，T3280甲邊眼，皮帶巷回風巷繞道，T3283回風繞道，距T3280甲邊眼下方100m皮帶巷的相關物理模型。皮帶巷截面形狀為三心拱16m2斷面，模型（3.4×4.8m）拱高1.6m，壁厚0.2m。
第3章皮帶巷火災數值模擬-19-整體巷道壁用CAD繪制三心拱巷道并導入Pyrosim，導入時將巷道移到z=0處，Pyrosim默認重力方向-Z，模型導入后高度方向Y軸，因此需更改重力加速度方向為y=-9.81m/s2。巷道內運輸皮帶在Pyrosim內建立，參考《煤礦用帶式輸送機機架形式和尺寸》尺寸進行建模，總高1.2m，帶寬1200mm，上下托輥間距108mm，輸送機靠皮帶巷右側放置，總長90m，機架導入材料庫中金屬（steel）材料，巷道壁導入材料庫中混凝土（concrete）材料，皮帶導入材料庫中橡膠（PVC）材料，根據唐山礦煤樣創(chuàng)建煤材料，更改其密度等參數。并根據相關文獻和錐形量熱實驗修改PVC屬性，設置CO產量YCO、CO2產量YCO2，最終模型如圖7所示。（a）(b)圖7總巷道模型Fig.7RoadwaymodelFDS中材料庫中已有相關材料，根據已經導入的材料設置surface，具體為表面材料，表面類型（實際構筑物中都選用Layered作為材料表面類型，從而可以控制表面中材料混合）等，完成創(chuàng)建巷道及皮帶運輸機的各表面參數如表1所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]膠帶運輸巷水幕抑制火災煙氣效率影響因素實驗研究[J]. 祁云,齊慶杰,汪偉,周新華. 中國安全生產科學技術. 2019(05)
[2]基于FDS的礦井巷道火災煙氣致災的數值模擬[J]. 沈云鴿,王德明. 煤礦安全. 2020(02)
[3]礦井火災時期風流自動控制研究[J]. 潘競濤. 煤炭技術. 2018(07)
[4]錐形量熱儀測量材料熱釋放速率的影響因素分析[J]. 王康,劉運傳,孟祥艷,周燕萍,王雪蓉,王倩倩. 消防科學與技術. 2018(04)
[5]膠帶運輸巷火災煙流和溫度變化的數值模擬[J]. 莫志剛,李軍. 能源與環(huán)保. 2018(01)
[6]礦井火災孕災機制及防控技術研究進展[J]. 鄭學召,回碩,文虎,郭軍. 煤礦安全. 2017(10)
[7]礦井膠帶運輸巷火災蔓延規(guī)律的數值模擬研究[J]. 齊慶杰,王歡,董子文,周新華,李興華. 中國安全科學學報. 2016(10)
[8]探究礦井火災及其防治策略[J]. 張海峰,郭燾. 山東工業(yè)技術. 2015(19)
[9]火源功率與隧道阻塞比對臨界風速變化規(guī)律影響研究[J]. 黃有波,呂淑然,楊凱. 中國安全生產科學技術. 2015(08)
[10]礦井火災煙氣蔓延特性的多維混合模擬研究[J]. 張玉濤,陳曉坤,張喜臣,李亞清,Jerry Tien. 煤礦安全. 2015(08)
博士論文
[1]基于物理場模型的礦井火災動態(tài)仿真技術研究[D]. 譚波.中國礦業(yè)大學（北京） 2010
碩士論文
[1]煤礦井下膠帶火災煙氣流動及分布規(guī)律研究[D]. 黃剛.華北科技學院 2018
[2]地鐵區(qū)間隧道煙氣分層規(guī)律研究[D]. 林昊宇.重慶大學 2017
[3]礦井傾斜巷道火災煙氣運動規(guī)律及危害控制研究[D]. 魯亞麗.武漢科技大學 2016
[4]細水霧防治膠帶火災的數值模擬和實驗研究[D]. 劉汝正.太原理工大學 2016
[5]數值模擬技術在火災控制中的應用[D]. 黃釗研.華南理工大學 2014
[6]井下皮帶輸送機運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 宋偉.青島科技大學 2014
[7]礦井下行通風巷道火災模擬研究[D]. 張曉濤.中國地質大學 2014
[8]五家溝煤礦皮帶運輸系統(tǒng)火災時期應急風流控制技術研究[D]. 張師一.遼寧工程技術大學 2013
[9]礦井火災災變時期風流控制技術研究[D]. 張睿.山東科技大學 2011
本文編號：3464567
【文章來源】：華北理工大學河北省
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
YT-3000型燃點測定儀Fig.5YT-3000flashpointtester
華北理工大學碩士學位論文-18-較多，模擬時考慮到計算效率，對巷道內膠帶和巷道壁等進行簡化、理想化，一定情況下擴大了膠帶比例，忽略膠帶運輸機部分細節(jié)�；馂暮蠊c火災規(guī)模有較大聯(lián)系，不同火災規(guī)模產生的煙氣數量，流動情況、火災蔓延情況不同，因此本文模擬時盡量考慮最壞情況，擴大火災規(guī)模。依據井下實際情況，為將復雜火災的場景簡單化，特作如下假設[53]：1）火災高溫煙氣在沿巷道流動的過程中物化性質相對穩(wěn)定，不再發(fā)生化學反應；2）巷道內風流溫度分布均勻，在火災發(fā)生前充分發(fā)展成紊流流動；3）火災產生的煙流視為多組分理想氣體，風流及煙流遵循理想氣體狀態(tài)方程。3.3.1模型框架建立建立模型過程主要包括建立網格、材料定義、創(chuàng)建表面、創(chuàng)建該構筑物、添加火源和通風。因巷道形狀特殊，先行在CAD中搭建巷道，在T3290皮帶巷專用回風巷內放置風門，在Pyrosim中建立運輸帶模型，皮帶巷進風12m3/s。唐山礦T3290皮帶巷總長2400m，巷道斷面（4.8m×3.4m）如圖6。圖6皮帶巷截面圖Fig.6Roadwaysection為了提高模擬效果，增加模擬效率，且只考慮皮帶巷對鐵三區(qū)影響，因此只考慮建立T3290甲邊眼，T3290乙邊眼，T3280甲邊眼，皮帶巷回風巷繞道，T3283回風繞道，距T3280甲邊眼下方100m皮帶巷的相關物理模型。皮帶巷截面形狀為三心拱16m2斷面，模型（3.4×4.8m）拱高1.6m，壁厚0.2m。
第3章皮帶巷火災數值模擬-19-整體巷道壁用CAD繪制三心拱巷道并導入Pyrosim，導入時將巷道移到z=0處，Pyrosim默認重力方向-Z，模型導入后高度方向Y軸，因此需更改重力加速度方向為y=-9.81m/s2。巷道內運輸皮帶在Pyrosim內建立，參考《煤礦用帶式輸送機機架形式和尺寸》尺寸進行建模，總高1.2m，帶寬1200mm，上下托輥間距108mm，輸送機靠皮帶巷右側放置，總長90m，機架導入材料庫中金屬（steel）材料，巷道壁導入材料庫中混凝土（concrete）材料，皮帶導入材料庫中橡膠（PVC）材料，根據唐山礦煤樣創(chuàng)建煤材料，更改其密度等參數。并根據相關文獻和錐形量熱實驗修改PVC屬性，設置CO產量YCO、CO2產量YCO2，最終模型如圖7所示。（a）(b)圖7總巷道模型Fig.7RoadwaymodelFDS中材料庫中已有相關材料，根據已經導入的材料設置surface，具體為表面材料，表面類型（實際構筑物中都選用Layered作為材料表面類型，從而可以控制表面中材料混合）等，完成創(chuàng)建巷道及皮帶運輸機的各表面參數如表1所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]膠帶運輸巷水幕抑制火災煙氣效率影響因素實驗研究[J]. 祁云,齊慶杰,汪偉,周新華. 中國安全生產科學技術. 2019(05)
[2]基于FDS的礦井巷道火災煙氣致災的數值模擬[J]. 沈云鴿,王德明. 煤礦安全. 2020(02)
[3]礦井火災時期風流自動控制研究[J]. 潘競濤. 煤炭技術. 2018(07)
[4]錐形量熱儀測量材料熱釋放速率的影響因素分析[J]. 王康,劉運傳,孟祥艷,周燕萍,王雪蓉,王倩倩. 消防科學與技術. 2018(04)
[5]膠帶運輸巷火災煙流和溫度變化的數值模擬[J]. 莫志剛,李軍. 能源與環(huán)保. 2018(01)
[6]礦井火災孕災機制及防控技術研究進展[J]. 鄭學召,回碩,文虎,郭軍. 煤礦安全. 2017(10)
[7]礦井膠帶運輸巷火災蔓延規(guī)律的數值模擬研究[J]. 齊慶杰,王歡,董子文,周新華,李興華. 中國安全科學學報. 2016(10)
[8]探究礦井火災及其防治策略[J]. 張海峰,郭燾. 山東工業(yè)技術. 2015(19)
[9]火源功率與隧道阻塞比對臨界風速變化規(guī)律影響研究[J]. 黃有波,呂淑然,楊凱. 中國安全生產科學技術. 2015(08)
[10]礦井火災煙氣蔓延特性的多維混合模擬研究[J]. 張玉濤,陳曉坤,張喜臣,李亞清,Jerry Tien. 煤礦安全. 2015(08)
博士論文
[1]基于物理場模型的礦井火災動態(tài)仿真技術研究[D]. 譚波.中國礦業(yè)大學（北京） 2010
碩士論文
[1]煤礦井下膠帶火災煙氣流動及分布規(guī)律研究[D]. 黃剛.華北科技學院 2018
[2]地鐵區(qū)間隧道煙氣分層規(guī)律研究[D]. 林昊宇.重慶大學 2017
[3]礦井傾斜巷道火災煙氣運動規(guī)律及危害控制研究[D]. 魯亞麗.武漢科技大學 2016
[4]細水霧防治膠帶火災的數值模擬和實驗研究[D]. 劉汝正.太原理工大學 2016
[5]數值模擬技術在火災控制中的應用[D]. 黃釗研.華南理工大學 2014
[6]井下皮帶輸送機運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 宋偉.青島科技大學 2014
[7]礦井下行通風巷道火災模擬研究[D]. 張曉濤.中國地質大學 2014
[8]五家溝煤礦皮帶運輸系統(tǒng)火災時期應急風流控制技術研究[D]. 張師一.遼寧工程技術大學 2013
[9]礦井火災災變時期風流控制技術研究[D]. 張睿.山東科技大學 2011
本文編號：3464567
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