矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。

综采工作面进风巷火灾数值模拟研究

为研究综采工作面进风巷发生火灾时的烟气受火源规模和风速影响的变化规律,运用FDS火灾模拟软件,分别设置1、2、5、10、20 MW 5种火源规模,以及1.0~2.4 m/s内8种风速进行火灾模拟,并对不同火源规模和不同风速条件下综采工作面进风巷火灾发生时期的CO浓度、温度和能见度进行了数值模拟对比研究。结果表明:①随火源规模增大,CO浓度增大,CO浓度分布进入稳定阶段所需时间延长,温度上升到达稳定阶段所需时间延长,温度下降速度加快;②随风速增大,CO浓度分布进入稳定阶段所需时间缩短,稳定阶段CO浓度减小,回风巷温度升高;③随风速增大,烟气传播速度加快,出口处能见度可见范围缩小;④随风速增大,火源上风侧CO浓度及温度均降低,烟流逆退距离缩短,超过临界风速后烟气不产生逆退现象。研究结果可为井下工作人员在火灾发生时期安全逃生提供指导。

巷道风速对火灾烟气扩散距离的影响数值分析

为分析火灾过程中巷道风速对工作面巷道中烟气扩散速度与距离的影响,对工作面巷道火灾烟气扩散过程进行了分析,采用FLUENT对不同风速条件下工作面巷道中CO烟气扩散过程与规律进行了数值模拟与分析,结果表明:在回风侧巷道中CO扩散距离与巷道风速呈正相关,在进风侧巷道与风速呈负相关,同时,CO在进风巷道扩散过程中出现停滞状态,随风速增加,扩散停滞时间与距离逐渐减小。