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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
在高海拔矿井火灾的研究方面,国内外的研究程度如何?有哪些标志性的成果?

提问者认为标题已经详细的描述了问题的所有要点,
所以没有再添加更多内容。

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石连增 提出于2020-06-10
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最佳答案 2020-06-16 08:26

  毋庸置疑,特殊的高原环境决定了高原矿井火灾的防治方法和探测规律与正常海拔地区有所差异,尤其是火灾产生的热烟流对矿井火灾应急救援和安全疏散有很大影响,同时也给火灾探测和防治带来了新的挑战和机遇。因此,为推动西部地区经济发展,进一步改进高原矿井火灾防治技术,减少事故伤亡和损失,应高度重视高原环境下矿井火灾发生发展规律。

  目前,有关变压方面的火灾研究成果很多,但主要局限在简单的火源燃烧特性上,如压力和氧气浓度对可燃物燃烧特性的影响,火源热释放速率,火焰高度及温度等,这些研究表明低压环境降低了火灾燃烧速率,同时削弱了烟气对流热损失。

  近年来,研究人员将压力与隧道火灾相融合来研究隧道内烟气运动规律和温度分布特性,如Ji等探索了环境压力对烟气温度分布和烟气运动特性的影响;Wang等在压力变化的模拟飞机货舱中研究了烟雾行为,发现在较低压力下烟雾的空气夹带系数较小。

  然而,上述研究着重于压力对火灾的影响,将海拔高度与火灾相融合的研究比较少,且仅仅侧重于高海拔矿井火灾与正常海拔矿井火灾之间的简单对比,缺乏普适性,不足以认知海拔高度对火灾特性的影响规律。通过火灾模拟可得到巷道内温度分布和烟气浓度等参数,据此研究其火灾发展规律,采取科学可行的火灾防控措施,为性能化评估提供依据。

  由于矿井通风系统的复杂性和火灾灾变的破坏性,在井下进行大规模火灾燃烧试验的可行性不足。中南大学黄锐副教授团队利用火灾动力学模拟软件FDS进行矿井火灾实体建模,模拟了(0,1 000,2 000,3 000,4 000 m)5种不同海拔高度下的巷道火灾场景,以人眼特征高度处火灾烟气关键参数为关注点,研究了矿山所在海拔高度对巷道内温度分布、烟气浓度等参数变化规律的影响。

  结果发现:火灾烟气蔓延速率随着海拔高度的增加而减小,且高海拔地区减小幅度更大;随着海拔高度的增加,火灾蔓延过程中产生的顶峰温度和CO浓度值均减小,且能见度增强,对人体产生的危害也相应减小。总体来说,当海拔相对较高的矿井发生火灾时,相较于正常海拔地区,安全疏散时间延长,安全疏散距离缩短,更有利于人员逃生。

参考文献:《海拔高度对矿井巷道火灾烟气蔓延规律的影响研究》

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  地理学上的高原是指海拔500m以上,起伏较小、顶面平缓、面积辽阔的高地;医学上的高原是指海拔3000m以上,能激发机体产生生物效应的环境及高度。高寒地区一般指全年日平均温度小于或等于10,积温1800~2000的低温地区。

  高寒高海拔矿山是指位于1500m海拔以上,且同时具有高寒地区特征的矿山工程项目。

  高寒高海拔矿山具有低压缺氧、低温干燥、强风、生态环境脆弱、水文地质条件差、外部写作能力差等共性特征。

  在井下大爆破排烟通风的需风量计算时,当海拔超过500m时需要考虑高海拔系数。此外,根据安全规程要求,进风井巷的温度应保持在2以上,但禁止在井下用明火加热空气。因此,一般在进风井口通过加热器对空气进行预热,同时采用空气幕等措施将冷空气与井下隔开,也可利用井下临时工程、废旧工程或采空区的岩温对风流进行加热。

参考文献:《 高寒高海拔地区矿山工程设计要点思考》

发布于 2020-06-11 14:34
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