【摘 要】
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中国煤矿重大安全事故中有六成是因为不合理的通风系统导致的。巷道内一旦发生火灾,从工程平面图上很难看出通风系统的空间拓扑结构以及烟流的动态变化。因此,在矿井通风系统三维模型上显示火灾时期的烟流分布情况并研究火灾烟流排出路径的规划方案对于火灾救援以及救灾减灾有着重大意义。本文通过理论分析、数值模拟技术以及实验室实验对矿井火灾的烟流蔓延规律、排出路径规划以及烟流控制技术进行研究,主要研究工作如下:首先,
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中国煤矿重大安全事故中有六成是因为不合理的通风系统导致的。巷道内一旦发生火灾,从工程平面图上很难看出通风系统的空间拓扑结构以及烟流的动态变化。因此,在矿井通风系统三维模型上显示火灾时期的烟流分布情况并研究火灾烟流排出路径的规划方案对于火灾救援以及救灾减灾有着重大意义。本文通过理论分析、数值模拟技术以及实验室实验对矿井火灾的烟流蔓延规律、排出路径规划以及烟流控制技术进行研究,主要研究工作如下:首先,从温度、火风压以及烟流浓度三个角度研究巷道内烟流的蔓延过程并建立相应的数学模型,在三维矿井通风系统平台上实现了全矿井尺度下火灾烟流在通风系统三维模型上的模拟流动过程。其次,考虑火灾时期烟流的流动情况,确定巷道坡度、巷道内温度以及压力差作为巷道当量长度的系数。利用深度优先算法结合巷道入口处风速求解火灾时期的最佳排烟路径。然后,在三维矿井通风系统平台上设计实现了远程风门控制功能,利用Pyrosim软件对火灾烟流调控模型进行数值模拟确定了控风方案,通过在实验室小尺寸通风系统中实验证明了控制系统以及控风方案的可行性。最后,将内蒙古巴彦高勒煤矿作为模拟应用对象,对其进行外因火灾危险源的分析。分别假设13盘区主运输巷道以及311305工作面运输顺槽发生火灾,研究火灾烟流在通风系统中的流动情况,对发生在13盘区主运输巷道的火灾烟流规划最佳排出路径,最后根据不同的目标节点共规划了三类十条排烟路径,使烟流能在最短时间以最大程度排出井外。上述研究对控制矿井火灾烟流在通风网络中的传播有着较强的现实意义。图[52]表[6]参[70]
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