礦井巷道火災(zāi)中火區(qū)溫度、阻力以及節(jié)流效應(yīng)的研究.pdf

1、礦井火災(zāi)是煤礦六大自然災(zāi)害之一，也是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要因素之一。近年來，高產(chǎn)、高效、集約化成為我國煤礦生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，火災(zāi)發(fā)生的頻率及其嚴重性也隨著煤礦的快速發(fā)展而升高和升級。通過開展礦井巷道火災(zāi)的研究，研究火區(qū)及其煙流流經(jīng)巷道的溫度、阻力以及節(jié)流效應(yīng)，對于科學(xué)分析火災(zāi)條件下通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，做好礦井通風(fēng)設(shè)計、礦井火災(zāi)救援時合理控制風(fēng)流方向以及隨時掌握煙流流經(jīng)巷道的溫度和風(fēng)量、火區(qū)治理時實現(xiàn)均壓通風(fēng)，在理論與現(xiàn)實上均具有重要意義。<

2、br>　　本文根據(jù)溫度與生成物在火災(zāi)過程中的變化情況，將火災(zāi)過程分為三個階段：快速增長階段、穩(wěn)定發(fā)展階段、衰減階段；并分別對三個階段進行了論述。通過對火區(qū)風(fēng)流溫度的變化研究，分析兩種火災(zāi)風(fēng)流的最高溫度計算公式：假設(shè)火區(qū)燃燒將風(fēng)流中氧氣消耗完，火區(qū)產(chǎn)生的風(fēng)流中氧氣濃度為零。同時由于火災(zāi)時，巷道火區(qū)比較短，故不考慮煙流與巷道頂?shù)装逯g的熱交換量，且認為煙流流動過程為穩(wěn)定過程，得出最高溫度計算公式；把巷道內(nèi)風(fēng)流看作一維穩(wěn)定流，不考慮風(fēng)流在流動

3、過程中動能和質(zhì)量的變化，根據(jù)燃燒學(xué)、熱釋放速率以及熱能能量方程式建立風(fēng)流的最高溫度計算式；結(jié)合兩種火區(qū)最高溫度的計算公式，推導(dǎo)出在假設(shè)火區(qū)穩(wěn)定狀態(tài)下的火區(qū)最高溫度計算公式；根據(jù)風(fēng)流的最高溫度和傳熱學(xué)原理，推導(dǎo)出了火區(qū)下風(fēng)側(cè)沿程溫度的分布公式。
　　通過講述火區(qū)阻力及其產(chǎn)生的機理，指出火區(qū)阻力是由火區(qū)的熱阻力和繞流阻力組成；熱阻力是由于火災(zāi)產(chǎn)生熱量，從而使巷道內(nèi)風(fēng)流受熱膨脹產(chǎn)生阻力；繞流阻力是火焰自身占據(jù)了巷道的空間，阻礙了風(fēng)流的流

4、動，從而產(chǎn)生了局部的繞流阻力。本文根據(jù)礦井風(fēng)流流動的連續(xù)性方程、風(fēng)流流動的能量方程，推導(dǎo)出了礦井火災(zāi)時期的火區(qū)阻力公式。
　　根據(jù)流體的相似理論，建立了火災(zāi)巷道模型；在實驗室的環(huán)境下針對巷道火災(zāi)進行了實驗，驗證火區(qū)溫度和火區(qū)阻力的推論；得出了火區(qū)阻力與風(fēng)流速度、火勢的大小等因素有關(guān)的結(jié)論；求得了不同風(fēng)速情況下，火區(qū)最高溫度的變化，證明了火區(qū)最高溫度與巷道風(fēng)速有關(guān)；根據(jù)實驗證明了火災(zāi)情況下，巷道內(nèi)風(fēng)速的變化情況，驗證了火災(zāi)情況下，火

5、區(qū)溫度、火區(qū)阻力、壓力等因素與火區(qū)節(jié)流效應(yīng)的關(guān)系，并最終得出了如下結(jié)論。
　　（1）在礦井巷道發(fā)生火災(zāi)時，當(dāng)巷道內(nèi)的風(fēng)速增大時，火區(qū)溫度的最高值也會增大；但是當(dāng)風(fēng)速達到一定的數(shù)值時，火區(qū)的溫度達到最高值，火區(qū)的溫度最高值隨著巷道風(fēng)速的持續(xù)增大反而開始降低。
　?。?）隨著距火區(qū)的距離增大，巷道內(nèi)風(fēng)流的溫度呈遞減趨勢，達到一定距離時，溫度基本保持不變。
　?。?）巷道火災(zāi)情況下，由于節(jié)流效應(yīng)的影響，可造成火災(zāi)巷道內(nèi)的風(fēng)速

6、減小，但與其并聯(lián)的巷道內(nèi)的風(fēng)速增大。
　　（4）隨著巷道內(nèi)火勢的增大，火災(zāi)巷道內(nèi)的阻力增大，與其并聯(lián)的巷道內(nèi)的動壓與全壓均增大；隨著火勢的減小，火災(zāi)巷道內(nèi)的火區(qū)阻力減小，與其并聯(lián)的巷道內(nèi)的動壓與全壓均減小。
　?。?）當(dāng)?shù)V井巷道發(fā)生火災(zāi)時，火區(qū)阻力隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低而減小。
　?。?）礦井巷道發(fā)生火災(zāi)時，火區(qū)節(jié)流效應(yīng)的強弱與火區(qū)阻力的大小成正比，火區(qū)阻力越大，節(jié)流效應(yīng)越明顯，火區(qū)阻力越小，節(jié)流效應(yīng)強度