矿井巷道火灾烟流流动规律及有效控制方案研究

1

作者 黄俊杰 杨应迪 黄建达 《煤炭科技》 2024年第1期117-122,127,共7页

矿井巷道火灾发生时,以三维矿井仿真平台为基础,构建矿井通风三维模型。结合火灾风流温度、浓度、火风压3种模型,对火灾风流的动态蔓延过程及原理进行研究。通过建立调控物理模型,利用Pyrosim软件对调控方案进行模拟,并利用小尺寸通风... 矿井巷道火灾发生时,以三维矿井仿真平台为基础,构建矿井通风三维模型。结合火灾风流温度、浓度、火风压3种模型,对火灾风流的动态蔓延过程及原理进行研究。通过建立调控物理模型,利用Pyrosim软件对调控方案进行模拟,并利用小尺寸通风系统开展实验,验证调控方案的可行性。结合内蒙古巴彦高勒煤矿三维通风系统模型,模拟火灾发生在不同位置时的烟气流动情况,并以主运输巷道烟气蔓延为例,对其烟流路径进行有效控制,使火灾烟气以最短时间排出矿井,尽量减少火灾带来的危害。 展开更多

关键词 矿井 巷道火灾 烟流 流动规律 控制

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煤矿巷道火灾特征及纵向通风与断面密封控制效果对比分析

2

作者 王雪兵 《能源技术与管理》 2024年第4期131-135,共5页

提高通风速度和修建密封墙是煤矿巷道火灾治理的常用策略。为了评估这些控制策略的有效性,使用1∶10实验和数值模拟研究了不同热释放率(HRR)的火灾特性。结果表明,HRR的增加对应于顶板温度的降低,以及烟背层长度和临界速度的增加。纵向... 提高通风速度和修建密封墙是煤矿巷道火灾治理的常用策略。为了评估这些控制策略的有效性,使用1∶10实验和数值模拟研究了不同热释放率(HRR)的火灾特性。结果表明,HRR的增加对应于顶板温度的降低,以及烟背层长度和临界速度的增加。纵向通风在降低天花板温度和抑制火源上游烟雾传播方面被证明是有效的,但它并不能扑灭火灾,当实际速度超过3.1 m/s时,可有效防止10 MW火灾中的烟气回流。建立封堵墙通过降低巷道内的氧气含量来窒息火灾,随着密封比的增大,火焰倾角和燃烧时间减小,顶板温度升高。当该比值超过75%时,CO浓度急剧上升,火灾进入灭火阶段;当该比值为100%时,HRR越高的火灾灭火越快。 展开更多

关键词 煤矿 巷道火灾 密封比率 纵向通风

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巷道火灾智能抗灾系统的设计与应用

3

作者 陈国华 王黔 +3 位作者 何全 王飞 雷殿治 谭灵 《江西煤炭科技》 2024年第3期216-220,共5页

井下巷道火灾的快速预警和有效抗灾措施的即时响应,是应对矿井灾变的有效办法。针对煤矿井下巷道火灾致灾参数种类繁多、整合优化程度较低的现状,以纳林河二号井为工程背景,整合了安全监控、数据传输、系统控制和自动控制等技术,从智能... 井下巷道火灾的快速预警和有效抗灾措施的即时响应,是应对矿井灾变的有效办法。针对煤矿井下巷道火灾致灾参数种类繁多、整合优化程度较低的现状,以纳林河二号井为工程背景,整合了安全监控、数据传输、系统控制和自动控制等技术,从智能抗灾风门系统的硬件研制、软件开发和矿井通风可视化仿真系统的功能实现等角度进行阐述,形成了纳林河二号井巷道火灾智能抗灾系统。 展开更多

关键词 巷道火灾 智能抗灾 硬件研制 软件开发 可视化仿真系统

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深井“T”型巷道火灾的安全区域划分 被引量：1

4

作者 周亚博 吴斌杰 +3 位作者 柏杨 姚奇 张永亮 牟宏伟 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第12期130-138,共9页

矿井火灾中高温烟气的流动扩散是造成安全事故的重要原因,针对矿井典型巷道中火灾危险区域与时间关系不明确的问题,提出了一种深井“T”型巷道火灾的安全区域划分方法。采用Pyrosim软件建立三维数值模型,模拟了在高温高湿情况下“T”型... 矿井火灾中高温烟气的流动扩散是造成安全事故的重要原因,针对矿井典型巷道中火灾危险区域与时间关系不明确的问题,提出了一种深井“T”型巷道火灾的安全区域划分方法。采用Pyrosim软件建立三维数值模型,模拟了在高温高湿情况下“T”型巷道火灾发展阶段巷道内的高温烟气流动,揭示了火灾发展阶段“T”型巷道下温度场和有害气体浓度场随时间和空间位置的变化规律;根据人体口鼻高度(即巷道1.6 m高度位置)的模拟数据,得出巷道的水平长度与温度、CO浓度、CO_(2)浓度的关系:风流通过巷道混合高温烟雾沿巷道顶部向下风侧蔓延,随着与火源距离增加,温度逐渐降低,CO、CO_(2)浓度等值线纵向分布逐渐密集。在此基础上,根据烟气温度和CO、CO_(2)气体对人体的危害程度进行安全区域划分,将烟气扩散区域划分为安全区域(危险等级1)、轻度危险区域(危险等级2)、中度危险区域(危险等级3)、重度危险区域(危险等级4)4类,分析结果表明:温度划分结果中巷道Ⅰ中测点主要集中在重度危险区域,毒性气体划分结果中巷道ⅠCO_(2)的安全区域范围较CO大,CO的危险因素更大,主要集中在轻度、中度危险区域,在巷道Ⅱ中测点主要集中在轻度危险区域;在巷道Ⅰ中危险等级1的范围随时间的推移逐渐变小,危险等级4的范围随时间的推移逐渐变大,且均在40 s时变化率最大,危险等级2、3变化率很小;在巷道Ⅱ中2种划分方法的区域范围变化相似,危险等级2、3均在60 s时变化率最大。 展开更多

关键词 矿井火灾 巷道火灾 “T”型巷道 高温烟气扩散 巷道安全区域划分

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巷道火灾燃烧过程热动力与热阻力特性的研究 被引量：11

5

作者 傅培舫 周怀春 +2 位作者 俞启香 蒋时才 叶汝陵 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期443-447,共5页

以全尺寸非稳定流巷道火灾试验数据为依据,应用一维可压缩非稳定流理论分析了燃烧区热动力与热阻力的关系及其计算方法;研究表明:在近水平或水平巷道的火灾中,除了膨胀热阻力和黏性热阻力以外,还存在着垂直于流动方向的横向浮升阻力;在... 以全尺寸非稳定流巷道火灾试验数据为依据,应用一维可压缩非稳定流理论分析了燃烧区热动力与热阻力的关系及其计算方法;研究表明:在近水平或水平巷道的火灾中,除了膨胀热阻力和黏性热阻力以外,还存在着垂直于流动方向的横向浮升阻力;在试验条件下,膨胀热阻力占30%～35%,黏性热阻力占20%～30%,横向浮升阻力占35%～55%.无论平巷或斜巷的燃烧,燃烧区的热动力势是最强的,其变化梯度为3～6Pa/m,压力最低点(吸点)位于燃烧区的出口;热动力的概念把巷道一般流动损失、火区流动损失和火风压完全统一起来了,解决了实际巷道火灾燃烧区热力计算的困难,使火灾时期的风网解算更符合实际. 展开更多

关键词 巷道火灾 热动力 热阻力 横向浮升阻力 比燃料消耗率

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矿井巷道火灾烟流运动理论研究 被引量：15

6

作者 王文才 乔旺 +1 位作者 李刚 王瑞智 《工矿自动化》 2011年第3期22-25,共4页

煤矿井下发生火灾时会产生大量有毒有害的高温烟流,这些烟流沿着井下巷道流动,对井下工作人员及设备构成严重威胁。针对该问题,研究了倾斜巷道和水平巷道的火灾烟流的运动规律:当火灾发生在上行通风巷道中时,由于火风压和浮力效应的作用... 煤矿井下发生火灾时会产生大量有毒有害的高温烟流,这些烟流沿着井下巷道流动,对井下工作人员及设备构成严重威胁。针对该问题,研究了倾斜巷道和水平巷道的火灾烟流的运动规律:当火灾发生在上行通风巷道中时,由于火风压和浮力效应的作用,火灾烟流将向火区的下游流动;当火灾发生在下行通风巷道中时,在火灾初期,火风压较小,火灾烟流沿着巷道风流的方向向下运动,随着火势的发展,火风压不断增大,当上游的风速低于临界风速时,火灾烟流向新鲜风流方向流动;在水平巷道火灾前期,节流效应作用不明显,火灾烟流向新鲜风流方向流动,随着火势的发展,节流效应作用增大,当节流效应值和巷道的通风阻力值一样大时,火灾烟流将逆流。该文对巷道火灾的救灾工作具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 矿井 巷道火灾 烟流 火风压 临界风速 节流效应

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巷道火灾节流过程及其影响因素的研究 被引量：9

7

作者 傅培舫 周怀春 +2 位作者 俞启香 蒋时才 叶汝陵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期146-150,共5页

通过实际规模的火灾试验, 三维空间布点, 全自动数据采集, 详尽地揭示了火灾节流效应发生时烟气温度、浓度、燃烧分支的入口与出口流速和风机风压时序变化的非稳态特性以及典型参数; 试验发现, 节流时段与挥发分的快速析出和燃烧是一致... 通过实际规模的火灾试验, 三维空间布点, 全自动数据采集, 详尽地揭示了火灾节流效应发生时烟气温度、浓度、燃烧分支的入口与出口流速和风机风压时序变化的非稳态特性以及典型参数; 试验发现, 节流时段与挥发分的快速析出和燃烧是一致的, 温度峰滞后于氧气浓度谷点、节流函数最小点和压力峰(阻力峰), 使用温度峰值计算最大阻力的传统方法是错误的. 提出了用节流系数描述节流度的方法, 由此导出了影响节流效应的因素为系统的特性参数、风机特性参数、火灾发生的位置、火风压和热阻的方向及增长速率. 展开更多

关键词 巷道火灾 节流系数 影响因素 参数时序 全尺寸试验

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不同截面形状矿井巷道火灾数值模拟研究 被引量：8

8

作者 李小菊 朱杰 +1 位作者 代君雨 宋云龙 《矿业安全与环保》 北大核心 2015年第4期4-8,12,共6页

为揭示不同截面形状巷道火灾时期温度等参数的变化规律,利用FDS软件就常见的矩形、梯形、拱形、圆形4种典型截面巷道建立模型,并在不同位置设置测点对火灾情况下烟气蔓延、能见度、压力、火灾温度及有毒有害气体浓度等的分布规律进行研... 为揭示不同截面形状巷道火灾时期温度等参数的变化规律,利用FDS软件就常见的矩形、梯形、拱形、圆形4种典型截面巷道建立模型,并在不同位置设置测点对火灾情况下烟气蔓延、能见度、压力、火灾温度及有毒有害气体浓度等的分布规律进行研究,模拟结果表明:不同截面形状巷道火灾时各参数变化有较大差异,其中矩形巷道能见度较低,压力较大,有毒有害气体浓度也较高。该研究对于合理评价不同矿井巷道火灾危险性、科学分析截面形状对巷道火灾的影响具有重要的理论与现实指导意义。 展开更多

关键词 巷道火灾 截面形状 数值模拟 影响规律

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巷道火灾过程中燃烧速率和释热速率的预测 被引量：7

9

作者 傅培舫 周怀春 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期408-412,共5页

根据燃料的元素构成、热化学反应式、反应物和生成物的焓变以及燃烧过程中监测到的烟气中氧气浓度随时间变化规律,提出了计算某一时刻燃料燃烧速率、释热速率和介质吸热率的关系式；通过实际规模的火灾试验,对其数据的计算表明,对木质... 根据燃料的元素构成、热化学反应式、反应物和生成物的焓变以及燃烧过程中监测到的烟气中氧气浓度随时间变化规律,提出了计算某一时刻燃料燃烧速率、释热速率和介质吸热率的关系式；通过实际规模的火灾试验,对其数据的计算表明,对木质类巷道火灾,最大比燃烧速率为0．193,最大释热速率约为1～3．5 MW,介质的吸热率为22%． 展开更多

关键词 巷道火灾试验 热化学式 比燃烧速率 释热速率 介质吸热率

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非稳定流巷道火灾试验系统的研制 被引量：6

10

作者 傅培舫 周怀春 《安全与环境学报》 CAS CSCD 2004年第3期7-10,共4页

介绍了巷道火灾试验系统的构成 ,测定燃烧区膨胀热阻时测点位置的确定方法 ,火灾时期烟气温度、壁温及岩体温度、烟流中 CO2及 O2 体积分数、沿程压力和风速等的测试方法及测试仪表精度 ,系统抗干扰方法 ,数据采集和处理软件的功能以及... 介绍了巷道火灾试验系统的构成 ,测定燃烧区膨胀热阻时测点位置的确定方法 ,火灾时期烟气温度、壁温及岩体温度、烟流中 CO2及 O2 体积分数、沿程压力和风速等的测试方法及测试仪表精度 ,系统抗干扰方法 ,数据采集和处理软件的功能以及测试系统的调试方法。系统采用无补偿导线经济地解决了巷道燃烧区测温热电偶冷端温度补偿的方法 ,使测温系统误差由过去的 10 %左右下降到 3 %。 展开更多

关键词 安全工程 巷道火灾 系统构成 测试仪表 测试方法 数据处理

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纵向风条件下障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响 被引量：4

11

作者 刘晗 许秦坤 黄涛 《西南科技大学学报》 CAS 2016年第3期55-58,共4页

为了研究障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响,采用火灾模拟软件FDS考察了离火源不同位置的障碍物对巷道火灾烟气流动和温度场的影响。结果表明:与空旷巷道相比,有障碍物存在的巷道烟气逆流的距离增加,障碍物位于火源上游离火源的距离越... 为了研究障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响,采用火灾模拟软件FDS考察了离火源不同位置的障碍物对巷道火灾烟气流动和温度场的影响。结果表明:与空旷巷道相比,有障碍物存在的巷道烟气逆流的距离增加,障碍物位于火源上游离火源的距离越近,烟气逆流的距离越远;障碍物处于火源上游,热烟气会在障碍物与火源之间聚集,随着障碍物与火源之间距离增加,热烟气沉积的距离随之增加;有障碍物存在的巷道,高温区分布在火源与障碍物之间,巷道顶棚处烟气的温度高于空旷巷道。 展开更多

关键词 巷道火灾 FDS 烟气流动 障碍物

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运输设备对巷道火灾烟气流动的影响 被引量：6

12

作者 周煜琴 林龙沅 《中国安全生产科学技术》 CAS 2012年第6期16-21,共6页

为了研究运输设备对巷道火灾中温度场及烟气流动的影响,本文采用火灾模拟软件FDS考察了两种通风速度情况下运输设备对水平巷道火灾中烟气流动的影响,并将结果进行分析比较。结果表明:与空旷巷道相比,障碍巷道内的烟气沉降较快,运输设备... 为了研究运输设备对巷道火灾中温度场及烟气流动的影响,本文采用火灾模拟软件FDS考察了两种通风速度情况下运输设备对水平巷道火灾中烟气流动的影响,并将结果进行分析比较。结果表明:与空旷巷道相比,障碍巷道内的烟气沉降较快,运输设备会使得烟流在水平方向上的迁移加快,当其位于火源右侧时;与高通风速度的巷道相比,低风速情况下运输设备对巷道温度分布影响更明显,高温区集中分布在火源与设备之间;另外运输设备会对巷道内的气流速度分布产生较大影响,巷道局部一段区域内气流速度呈现分布不均的现象。 展开更多

关键词 运输设备 巷道火灾 FDS 烟气流动

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掘进巷道火灾惰化置换快速灭火技术研究 被引量：1

13

作者 陈立 张英华 +1 位作者 黄志安 高玉坤 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2017年第2期145-147,共3页

回顾了矿井掘进巷道火灾的处理方法和原则,以陶一矿采空区内掘进巷道火灾为研究对象,提出了惰化置换快速灭火技术方法,并在现场得以成功应用。和其他技术方法相比,该方法能够快速灭火,避免瓦斯事故的发生,为类似的掘进巷道火灾事故处理... 回顾了矿井掘进巷道火灾的处理方法和原则,以陶一矿采空区内掘进巷道火灾为研究对象,提出了惰化置换快速灭火技术方法,并在现场得以成功应用。和其他技术方法相比,该方法能够快速灭火,避免瓦斯事故的发生,为类似的掘进巷道火灾事故处理提供了一种新的方法和经验。 展开更多

关键词 采空区 掘进巷道火灾 惰化置换 快速灭火

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巷道火灾火焰长度影响因素正交实验 被引量：2

14

作者 褚燕燕 蒋仲安 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第6期894-897,共4页

为了得出火焰长度与火源热释放率、火源直径、可燃物扩散率之间的关系,在单因素实验的基础上,采用正交实验的方法研究了火焰长度主要影响因素与影响规律。结果表明:火灾过程中,火焰长度受火源热释放率、火源直径、风速以及局部阻力系数... 为了得出火焰长度与火源热释放率、火源直径、可燃物扩散率之间的关系,在单因素实验的基础上,采用正交实验的方法研究了火焰长度主要影响因素与影响规律。结果表明:火灾过程中,火焰长度受火源热释放率、火源直径、风速以及局部阻力系数影响,并且火源热释放率的影响最大,火源直径的影响次之,风速和局部阻力系数的影响很小。该成果对巷道火灾的预防和控制具有指导意义。 展开更多

关键词 巷道火灾 火焰长度 影响因素 正交实验

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不同风速下巷道火灾烟气蔓延规律的数值模拟 被引量：4

15

作者 黄刚 王玉怀 +3 位作者 赵启峰 张志科 张军 尹义超 《中国煤炭》 2018年第2期109-112,共4页

为分析不同风速对巷道火灾中烟气蔓延规律的影响,以察哈素煤矿运输平巷为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对风速分别为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5m/s时巷道内火灾烟气的扩散过程和流动规律进行了模拟。结果表明,风速较低时,高温... 为分析不同风速对巷道火灾中烟气蔓延规律的影响,以察哈素煤矿运输平巷为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对风速分别为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5m/s时巷道内火灾烟气的扩散过程和流动规律进行了模拟。结果表明,风速较低时,高温烟气聚集在火源上巷道顶棚附近,同时,烟气会沿着与巷道通风相反的方向流动,发生烟气逆流现象;随着风速的增加,烟气的分层厚度会显著增加,高温烟流会加速蔓延,抑制逆流现象的发生。 展开更多

关键词 风速 巷道火灾 烟流蔓延 巷道通风

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巷道火灾烟流滚退距离的理论研究 被引量：5

16

作者 周福宝 王德明 《湘潭矿业学院学报》 2003年第4期22-24,共3页

从因次分析的角度出发,获得反映巷道火灾时期烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式,该表达式包含火源热释放速率、巷道风速、巷道倾角等参数与无因次滚退距离之间的函数关系.分析了该表达式中各个参数与无因次滚退距离之间单调性,结... 从因次分析的角度出发,获得反映巷道火灾时期烟流滚退距离变化规律的通用无因次表达式,该表达式包含火源热释放速率、巷道风速、巷道倾角等参数与无因次滚退距离之间的函数关系.分析了该表达式中各个参数与无因次滚退距离之间单调性,结果表明En与l呈单调递增关系,Fu与l和θ呈单调递减关系.研究结果为巷道火灾烟流滚退的模拟实验奠定了基础.图2,表1,参9. 展开更多

关键词 巷道火灾 烟流滚退 因次分析 巷道倾角 巷道风速

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巷道火灾燃烧模型及折算反应速率常数的探讨 被引量：1

17

作者 张兴凯 李怀宇 +1 位作者 袁俊芳 王英敏 《工业安全与防尘》 1995年第9期34-36,26,共4页

根据燃烧学基本理论,提出了以火灾烟流中氧气浓度为变量的巷道火灾燃烧数学模型。在断面积5.4m^2的实验巷道内进行火灾实验,研究模型中唯一的参数——燃烧折算反应速率常数的变化。

关键词 燃烧数学模型 折算反应速率常数 巷道火灾

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综合运用防灭火技术扑灭煤层巷道火灾 被引量：2

18

作者 郭兴明 阮国强 《陕西煤炭技术》 1999年第2期14-17,共4页

扑灭煤层巷道火灾的综合防灭火技术，是根据现场实际条件，将现有某几种防灭火技术进行科学有机的结合而成。实践证实，运用综合防灭火技术扑灭煤层巷道火灾这一思路是可行的。

关键词 矿井火灾 防火 灭火 煤层自燃 巷道火灾

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巷道火灾时采区进风系统风量变化规律的实验研究

19

作者 公维刚 王文才 +2 位作者 姜宇鸿 张博 魏文彬 《内蒙古科技大学学报》 CAS 2013年第3期205-207,共3页

在分析采区进风系统巷道火灾时风量变化原因的基础上,进行了采区进风系统相似模拟实验.结果表明:采区进风系统巷道发生火灾时,对主运顺槽和辅运顺槽之间的联络巷风量影响很大,尤以对靠近火灾点的联络巷风量影响最大,与火灾的发展、稳定... 在分析采区进风系统巷道火灾时风量变化原因的基础上,进行了采区进风系统相似模拟实验.结果表明:采区进风系统巷道发生火灾时,对主运顺槽和辅运顺槽之间的联络巷风量影响很大,尤以对靠近火灾点的联络巷风量影响最大,与火灾的发展、稳定燃烧和衰退过程相对应,巷道火灾对采区进风系统风量的影响也经历逐渐增大,达到最大和逐渐减小的过程. 展开更多

关键词 巷道火灾 采区进风系统 风量 变化规律

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坡度对巷道火灾影响的数值模拟 被引量：7

20

作者 王思仪 李宗翔 李静 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第12期1590-1594,共5页

为揭示坡度对矿井巷道火灾烟气流动的影响规律,以山西省晋煤集团成庄矿某回风巷道为研究背景,采用Fluent软件来对矿井巷道火灾因坡度产生温度场和压力场分布的影响进行数值模拟,分析火灾时巷道内的温度、压力及烟气蔓延的特征.模拟结果... 为揭示坡度对矿井巷道火灾烟气流动的影响规律,以山西省晋煤集团成庄矿某回风巷道为研究背景,采用Fluent软件来对矿井巷道火灾因坡度产生温度场和压力场分布的影响进行数值模拟,分析火灾时巷道内的温度、压力及烟气蔓延的特征.模拟结果显示:巷道坡度对巷道出口端温度、进出口压差值及烟气蔓延有较大的影响,巷道坡度对巷道出口端温度的影响随坡度的增大而降低,巷道坡度对巷道进出口压差值的影响随坡度的增大而增大,巷道坡度对烟气蔓延的影响随坡度的增大而增大,且存在一个临界突变值,之后又产生一段回流,这是巷道内外温度差产生的烟囱效应造成的结果.研究结论初步突破了对传统的坡度对巷道火灾影响的认识,为矿井火灾防治提供参考. 展开更多

关键词 巷道火灾 巷道坡度 模拟 影响规律 温度分布 压力分布 烟气蔓延 火灾防治

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