火災(zāi)時(shí)期礦井通風(fēng)系統(tǒng)災(zāi)變規(guī)律及其抗災(zāi)能力研究.pdf

1、基于國(guó)內(nèi)外礦井巷道火災(zāi)事故頻發(fā)的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，本文采用理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值模擬的方法研究火災(zāi)時(shí)期礦井通風(fēng)系統(tǒng)災(zāi)變規(guī)律，對(duì)其抗災(zāi)能力進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，力求掌握礦井巷道火災(zāi)的災(zāi)變規(guī)律及對(duì)其通風(fēng)系統(tǒng)的影響規(guī)律，并采取措施進(jìn)行火災(zāi)預(yù)防和控制。
　　通過(guò)系統(tǒng)、深入的理論分析與探討，提出了火災(zāi)材料的熱釋放速率及其總放熱量的計(jì)算方法;根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)模型、傳熱學(xué)原理、可壓縮風(fēng)流能量平衡方程、氣體狀態(tài)方程、道爾頓分壓定律和空氣流動(dòng)的連續(xù)性方程，推導(dǎo)出火

2、區(qū)及下風(fēng)側(cè)巷道中煙流的溫度、靜壓、密度和速度分布方程;進(jìn)一步揭示了火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流紊亂規(guī)律和火區(qū)逆流的形成條件;完善了礦井“浮力效應(yīng)”及火風(fēng)壓、“節(jié)流效應(yīng)”及火區(qū)阻力的有關(guān)理論和計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上，深入分析火災(zāi)時(shí)期火風(fēng)壓和火區(qū)阻力對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量和風(fēng)向的影響，并提出了上行、下行通風(fēng)巷道發(fā)生火災(zāi)時(shí)與其并聯(lián)巷道風(fēng)流保持穩(wěn)定的判別條件，可為礦井火災(zāi)防治和救援工作提供理論支持。
　　對(duì)火災(zāi)時(shí)期礦井通風(fēng)系統(tǒng)的災(zāi)變規(guī)律進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)測(cè)定和分析。

3、按照相似原理，以?xún)?nèi)蒙古鄂爾多斯市丁家梁煤礦采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)為原型，設(shè)計(jì)并建造了“礦井巷道火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，開(kāi)展了全面的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)得出火災(zāi)時(shí)期火區(qū)及其下風(fēng)側(cè)煙流的溫度、速度、密度和壓力變化情況和分布范圍，煙氣逆流的臨界風(fēng)速（大約為0.5～0.9m/s）以及火災(zāi)時(shí)期火區(qū)阻力對(duì)火區(qū)風(fēng)量的影響，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了理論模型和方程的正確性。
　　對(duì)礦井火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)的災(zāi)變規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的模擬分析。利用GAMBIT軟件建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的物

4、理模型，采用Hex/Wedge-Cooper方法進(jìn)行體網(wǎng)格的劃分，對(duì)初始條件和邊界條件進(jìn)行設(shè)定和處理，采用FLUENT軟件對(duì)礦井火災(zāi)時(shí)期煙氣流動(dòng)的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、密度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬和分析，得到火災(zāi)時(shí)期煙氣流動(dòng)的全面模擬結(jié)果和明確發(fā)展趨勢(shì)。模擬結(jié)果與理論分析和通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論基本一致。
　　采用事故樹(shù)法和安全檢查表法相結(jié)合的方式，對(duì)“礦井通風(fēng)系統(tǒng)不可靠”事件進(jìn)行定性分析和評(píng)價(jià)。分析了災(zāi)變時(shí)期礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理性與其抗