压入式与抽吸式通风中瓦斯浓度对比分析

本文对煤矿瓦斯治理中压入式与抽吸式通风方式对掘进面附近瓦斯浓度稀释规律进行了对比分析,主要考察两种通风方式对于瓦斯析出量出现变动的适应能力.结果发现:压入式通风方式在掘进面附近引起较大的漩涡流动,不利于瓦斯气体的稀释,而抽吸式通风方式则无明显涡流存在.传统压入式通风方式不能完全解决瓦斯析出变动带来的危险浓度区较大的问题,而采用抽吸式方式后,可有效避免该问题的出现.     

瓦斯/煤尘爆炸初期复合火焰加速及灾害强化机制分析

为了探明瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害强化的产生机制,采用20 L球、高速纹影和PIV对瓦斯/煤尘爆炸初期复合火焰加速特性、压力变化进行了实验研究,并对其爆炸瞬间的流场特征进行了分析。结果表明:相比甲烷/空气爆炸,同一甲烷浓度下,瓦斯/煤尘爆炸初期火焰传播速度稍有降低,焰胞状结构减少,火焰上浮现象几乎消失;马克斯坦长度随甲烷浓度的增大而减小且均为正值,表明爆炸初期复合火焰发展趋于稳定,有利于煤尘粒子参与燃烧反应。甲烷浓度接近最佳当量浓度、煤尘粒径越小或煤尘质量浓度增加接近最佳浓度时能诱发复合火焰加速,导致爆炸威力增强。低浓度瓦斯/煤尘复合体系对煤尘质量浓度的提高更敏感,而随着煤尘浓度的增大,甲烷浓度对瓦斯/煤尘复合体系的影响逐渐降低。初始爆炸强度对瓦斯/煤尘复合体系有重要影响。9%瓦斯/煤尘爆炸体系由于初始爆炸强度高,复合火焰中心负压使多数煤尘粒子做向心运动,火焰前锋周围聚集了大量煤尘粒子,同时在火焰前锋周围形成的大量方向相反的大涡量旋涡,促进了煤尘表面与氧气的快速接触,加剧了燃烧反应。研究结果将为瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害防治提供指导。     

瓦斯爆炸作用下井口外部区域灾害分布特征北大核心CSCD

瓦斯爆炸事故对井口外部区域存在破坏作用,增加了矿井配套基础设施及相关人员的事故风险。结合典型井下瓦斯爆炸事故案例,借助计算流体力学技术对煤矿立井内瓦斯爆炸及其灾害演化过程进行了系统研究,着重考查了井口外部区域冲击波超压和温度场的时空分布特征。研究表明,瓦斯爆炸对井口外部区域的主要危险源于沿水平方向传播的爆炸冲击波,其峰值超压及波及范围随瓦斯量的增加而逐渐增大,而井口外水平方向的高温灾害不明显。研究结论能够为煤炭工业场地平面布置、煤矿安全规程、风险评估及事故调查提供必要的参考依据。     

H型巷道内采用不同布置方式的双爆源瓦斯爆炸传播特性

为探究复杂巷道内多爆源瓦斯爆炸传播特性及热冲击动力学机制,运用计算流体力学软件Fluent,以H型巷道为模型,在巷道内设置同侧、相对、对角3种双爆源布置方式。研究发现：巷道内的2处爆源同时起爆后,前驱冲击波沿巷道未燃区传播,当两股冲击波相遇时,压力叠加,冲量抵消,在压力叠加区火焰传播受阻,导致火焰传播速度放缓甚至反向;相较于单爆源爆炸,双爆源工况中导致巷道内特定区域如联络巷、岔口中心及其边壁的压力更高;同侧和对角布置工况下的压力极值区出现在巷道封闭端,相对布置工况下的压力极值区出现在分岔口中心处。     

通风瓦斯处理系统燃烧特性研究

本文设计了一种催化燃烧系统,利用天然气和空气来模拟通风瓦斯进行催化燃烧实验.实验结果证明,该系统能有效实现通风瓦斯浓度低至0.15%的稳定自持燃烧,几乎不生成NOx.循环周期、空速和气体浓度都是影响系统自持性和反应率的重要参数.通过合理的参数设计,能够在实现系统稳定运行的前提下,回收一定的热量.     

掘进爆破过程中巷道顶板离层位移的光纤监测

掌握顶板离层的状态,对及时采取相应的措施阻止顶板失稳,避免突发性破坏具有重要意义。基于拉伸弹簧和悬臂梁组成的复合结构,煤矿发生顶板离层时,传动杆带动弹簧发生形变,弹簧拉动自由端的等强度悬臂梁发生挠度变化,粘贴于等强度悬臂梁上的光栅发生波长移位,实现对煤矿离层的测量。在试点处安装了四只光纤Bragg光栅位移传感器,分别位于煤矿巷道顶部,每个监测点间隔2m,监测结果表明:在监测的一段时间内四只传感器共出现三次数据突变。在2013年1月21日-2013年1月22日的监测时间内发生爆破施工,爆破对巷道围岩产生扰动作用,引起传感器在发生爆破时出现数据突变,监测的传感器表明,最大位移变化量分别为4.04mm,1.67mm,2.77mm。能实时反映爆破掘进对煤矿巷道顶板离层的变化趋势。     

长大公路隧道火灾热烟气流运动规律的研究

公路隧道在给人们带来便利交通的同时,也给火灾防治带来了许多新的问题。本文以秦岭某长大单洞单向公路隧道作为研究对象,采用CFD方法对长大公路隧道发生火灾时烟流性态的发展过程进行了三维数值模拟,隧道计算区域全长200 m,横截面面积65.37 m~2,总宽度10.5 m,总高度7.2 m,火源中心位于距隧道进口100 m处。文章针对公路隧道火灾在不同的通风工况下的浓度场和速度场分布规律展开研究,为科学地制定通风方案和防火救灾措旌提供了参考依据。     

楼梯井内火灾过程的大涡模拟

针对建筑物楼梯井内的火灾过程,采用大涡模拟方法,探讨了不同释热速率对楼梯井内火灾过程中空气卷吸量、楼梯井内平均氧气浓度、平均温度以及楼梯井内外最大压差的影响,分析了火灾烟气流动的动力学特征。研究结果表明,随着释热速率的增加,楼梯井空气卷吸量增加,但由于氧气的消耗量也在增加,导致楼梯井内平均氧气浓度降低。此外,释热速率越大,则楼梯井内温度越高,导致楼梯井内外最大压差增加,增强楼梯井的抽风拔为效应,加快了火灾烟气的蔓延。     

瓦斯爆炸作用下井口外部区域灾害分布特征

瓦斯爆炸事故对井口外部区域存在破坏作用,增加了矿井配套基础设施及相关人员的事故风险。结合典型井下瓦斯爆炸事故案例,借助计算流体力学技术对煤矿立井内瓦斯爆炸及其灾害演化过程进行了系统研究,着重考查了井口外部区域冲击波超压和温度场的时空分布特征。研究表明,瓦斯爆炸对井口外部区域的主要危险源于沿水平方向传播的爆炸冲击波,其峰值超压及波及范围随瓦斯量的增加而逐渐增大,而井口外水平方向的高温灾害不明显。研究结论能够为煤炭工业场地平面布置、煤矿安全规程、风险评估及事故调查提供必要的参考依据。     

火灾烟气中CO2和CO的释放特性研究

火灾产生的有害烟气是造成人员伤亡的主要原因。火灾科学研究中,研究者对CO_2和CO研究较多,但对它们的释放过程和机理研究很少。本文利用国际文献中评价材料毒性的原始实验数据,从烟气毒性物质释放的角度,分析了火灾烟气中 CO_2和 CO的释放特性,特别是分析了通风量的影响机理。在此基础上,进一步研究发展出一个与动态释放过程相关的烟气危害性评价体系,从而在释放规律与材料选择、实际火灾中人员的逃生过程之间建立起直接联系。