礦井火災火源燃燒特性及其對下風向巷道影響的研究.pdf

1、礦井巷道發(fā)生火災后,由于受巷道空間相對狹窄、封閉以及氧氣供應不足等特點的影響,往往會造成重大人身財產(chǎn)損失。因此,針對礦井巷道火災,研究火源燃燒特性、火區(qū)阻力以及火源燃燒過程中對下風向巷道的影響,對于合理評價火災危險性、科學分析火區(qū)條件下通風系統(tǒng)可靠性、礦井火災救援時合理控制風流方向以及隨時掌握煙流流經(jīng)巷道溫度和風量,均具有重要的理論與現(xiàn)實意義。
　　(1)本文通過相似實驗模型實驗測定了各測點的風流動壓和溫度,火區(qū)前后測點的靜壓差和

2、下風向的煙氣組分;對基于氧消耗原理的火源熱釋放速率方程,火源下風向巷道的溫度場方程以及火區(qū)阻力方程進行了深入理論研究并確定了計算方法;確定了火源燃燒過程中不同時刻的火源熱釋放速率、火區(qū)阻力以及溫度場分布。
　　(2)分析了火源燃燒過程不同時刻的熱釋放速率,得出其變化過程要經(jīng)歷三個階段,首先是快速發(fā)展階段,該階段火源迅速達到最大熱釋放速率;其次是穩(wěn)定階段,該階段火源以最大熱釋放速率燃燒,持續(xù)時間大于發(fā)展階段但小于衰減階段;最后是緩慢

3、衰減階段,該階段火源熱釋放速率隨時間推移逐漸下降,持續(xù)時間大約占整個燃燒過程的2/3;正常通風情況下火源最大熱釋放速率和通風動壓之間存在一次方程關系,煤和坑木分別為max0.0035v0.0175QH和max0.0039v0.06QH。
　　(3)據(jù)火源熱釋放速率t2模型理論分析了熱釋放速率計算結果,得到了煤和坑木燃燒過程熱釋放速率t2模型,煤的發(fā)展系數(shù)和衰減系數(shù)分別為12kW/min2和0.12kW/min2,坑木分別為12kW

4、/min2和2.2kW/min2。對火源熱釋放速率t2模型積分運算,建立了火源總放熱量方程,總放熱量除以煤的質量即為單位質量煤的放熱量,計算得到單位質量煤和坑木的放熱量分別為432kJ和1658kJ。
　　(4)實驗確定了溫度場方程實驗系數(shù)Kc,即在火災發(fā)展階段Kc=15~20,在火災的穩(wěn)定階段Kc=10~15,在火災的衰減階段Kc=20~25。研究了斷面溫度t2模型理論,建立斷面3溫度變化t2模型,其發(fā)展系數(shù)和衰減系數(shù)分別為0.

5、251K/min2和0.0708K/min2。
　　(5)對火區(qū)下風向溫度場變化規(guī)律分析表明,在礦井巷道火災的發(fā)展和穩(wěn)定階段,下風向巷道中風流的溫度隨著距火區(qū)距離的增大而呈下降趨勢。在火災的衰減階段,由于火源不穩(wěn)定和新鮮風流的流入,下風向巷道中有一個溫度下降最快區(qū)段,這個區(qū)段首先從靠近火災區(qū)開始,然后逐漸向下風向巷道的遠處移動。
　　(6)對火源總阻力和火區(qū)阻力變化規(guī)律分析得出,巷道中火源在燃燒過程中,其總阻力由正面阻力、摩