礦井火災(zāi)火源燃燒特性及其對(duì)下風(fēng)向巷道影響的研究.pdf

1、礦井巷道發(fā)生火災(zāi)后,由于受巷道空間相對(duì)狹窄、封閉以及氧氣供應(yīng)不足等特點(diǎn)的影響,往往會(huì)造成重大人身財(cái)產(chǎn)損失。因此,針對(duì)礦井巷道火災(zāi),研究火源燃燒特性、火區(qū)阻力以及火源燃燒過程中對(duì)下風(fēng)向巷道的影響,對(duì)于合理評(píng)價(jià)火災(zāi)危險(xiǎn)性、科學(xué)分析火區(qū)條件下通風(fēng)系統(tǒng)可靠性、礦井火災(zāi)救援時(shí)合理控制風(fēng)流方向以及隨時(shí)掌握煙流流經(jīng)巷道溫度和風(fēng)量,均具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　(1)本文通過相似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)測(cè)定了各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)流動(dòng)壓和溫度,火區(qū)前后測(cè)點(diǎn)的靜壓差和

2、下風(fēng)向的煙氣組分;對(duì)基于氧消耗原理的火源熱釋放速率方程,火源下風(fēng)向巷道的溫度場(chǎng)方程以及火區(qū)阻力方程進(jìn)行了深入理論研究并確定了計(jì)算方法;確定了火源燃燒過程中不同時(shí)刻的火源熱釋放速率、火區(qū)阻力以及溫度場(chǎng)分布。
　　(2)分析了火源燃燒過程不同時(shí)刻的熱釋放速率,得出其變化過程要經(jīng)歷三個(gè)階段,首先是快速發(fā)展階段,該階段火源迅速達(dá)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(shí)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(shí)間推移逐漸下降,持續(xù)時(shí)間大約占整個(gè)燃燒過程的2/3;正常通風(fēng)情況下火源最大熱釋放速率和通風(fēng)動(dòng)壓之間存在一次方程關(guān)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(jì)算結(jié)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(duì)火源熱釋放速率t2模型積分運(yùn)算,建立了火源總放熱量方程,總放熱量除以煤的質(zhì)量即為單位質(zhì)量煤的放熱量,計(jì)算得到單位質(zhì)量煤和坑木的放熱量分別為432kJ和1658kJ。
　　(4)實(shí)驗(yàn)確定了溫度場(chǎng)方程實(shí)驗(yàn)系數(shù)Kc,即在火災(zāi)發(fā)展階段Kc=15~20,在火災(zāi)的穩(wěn)定階段Kc=10~15,在火災(zāi)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(duì)火區(qū)下風(fēng)向溫度場(chǎng)變化規(guī)律分析表明,在礦井巷道火災(zāi)的發(fā)展和穩(wěn)定階段,下風(fēng)向巷道中風(fēng)流的溫度隨著距火區(qū)距離的增大而呈下降趨勢(shì)。在火災(zāi)的衰減階段,由于火源不穩(wěn)定和新鮮風(fēng)流的流入,下風(fēng)向巷道中有一個(gè)溫度下降最快區(qū)段,這個(gè)區(qū)段首先從靠近火災(zāi)區(qū)開始,然后逐漸向下風(fēng)向巷道的遠(yuǎn)處移動(dòng)。
　　(6)對(duì)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