火区巷道风流热力阻抗的研究

根据流体力学的基础理论建立了矿井火灾时期火区巷道风流热力阻抗的理论数学模型，分析了实际规模火灾补充伯热力阻抗变化规律，给出了取值范围，通过实测值与理论计算值对比，说明热力阻抗理论数学模型对矿井火灾实际情况的适应性。     

矿井火灾时期温度分布数值模拟

矿井发生火灾时，由于风流温度的变化，在井巷中会产生“浮力效应”和“节流效应”，风流受火灾动力的作用，容易引起其状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。矿井火灾时期温度不易直接测量，本文提出了矿井火灾时期温度分布计算数学模型，结合人工智能理论中的深度优先搜索法，编写了火灾时期烟流传播过程及温度分布的软件，对矿井火灾时期烟流传播过程及温度分布进行了数值模拟，对制定火灾预案及火灾时期决策具有重要意义。同时利用深度优先搜索法，确定了火灾时期任一时刻非污染范围、污染范围、火区和可能污染范围，为确定避灾路线和救护路线提供了依据。     

水平巷道火灾浮羽流及顶板射流积分模型

为研究矿井火灾火源区域烟流流动规律，以便对矿井火灾灾变风流的流动状态进行更详细地描述和计算机动态模拟，分析了矿井水平巷道火灾浮羽流的特性和顶板射流的形成原因，从基本物理定律和守恒方程出发，采用二维平面射流和动量积分分析方法，建立了水平巷道火灾浮羽流和顶板射流的数学模型。此模型经实验和计算检验修正后将作为矿井火灾区域模拟的理论基础。     

水平巷道烟流逆流层长度CFD数值模拟

针对井下巷道发生火灾后,火区附近烟流沿顶板逆着巷道风流方向流动形成的逆流层长度不确定的问题,通过对烟流逆流层长度影响因素的分析并采用CFD方法对巷道发生火灾时期烟流流动性态进行三维瞬态数值模拟,模拟了当巷道火灾达到稳定时,巷道内速度场的沿程变化规律,研究结果表明:烟流逆流层长度可以用入口端风流速度、烟流热释放速度和巷道当量直径表示;最终推导出逆流层长度的公式,较好的反映了矿井火灾时期烟气的蔓延规律.     

复合换热系数对矿井火风压计算的影响

矿井火风压计算受多种因素的影响,复合换热系数就是其中之一。本文从《传热学》的基本理论出发,结合矿井的实际情况,给出了井下火灾时的高温烟流与巷道之间的复合换热系数新的计算公式,讨论了求解复合换热系数的新方法,用电子计算机分析了复合换热系数对矿井火风压计算的影响。     

风流脉动下采空区流场数值模拟与实验研究

针对矿井内风流脉动的特性,基于矿井通风理论、流体力学理论、空气动力学 理论、传热传质学理论、多孔介质渗流理论,建立了矿井风流脉动下采空区流场的计算模型;通 过数值模拟,研究了脉动风流作用下采空区流场的分布特点,并通过实验对其进行了测试和 验证。结果表明所建立的采空区非稳定流场的数学模型可用于研究采空区流场分布状态,并 为采空区火灾防治提供有效的手段。      

矿井正常和灾变时期通风网络解算的数学模型

将矿井通风网络中的空气流动作为一维可压缩流体的非定常流动，建立了矿井正常和灾变时期通风网络解算的统一数学模型。在同一实例中，通过与文献所提供结果的比较对模型进行了测试。采用该模型可以模拟出矿井正常通风期间风流定常流动状态、不可压缩风流非定常流动状态和可压缩风流非定常流动状态。结合算例模拟了矿井正常通风和火灾时期风流状态的连续变化过程。     

矿井通风系统环境温度计算与分析

针对随着煤炭开采向深部延伸,围岩温度越来越高.矿井热环境带来越来越严重的矿山热害,在深部矿井开采中矿井热害问题成为制约其发展的重要因素.在深入研究矿井通风仿真技术和网络解算的基础上,计算和分析了所用通风巷道风流温度.首先分类分析影响风流温度的不同热源,推算不同热源的计算公式;然后划分矿井不同类型巷道的属性,对属性不同的巷道分别进行分析,综合了巷道总热量的计算方法.结合纳林河二号矿井实际情况,分析和计算矿井内风流温度参数,为高温矿井的系统计划和盘区开拓、规划总体通风系统和设计降温系统提供了参考依据.     

掘进巷道风流温度场分布规律的研究

从质量，能量和动量守恒原理出发，导出了描述掘进巷道风流紊流流动和温度分布的微分方程，通过理论分析和现场实测，系统地开展矿内掘进巷道风流流场和风流温度场的分布规律及其耦合作用机理的理论分析研究，并采用SIMPLE算法，利用PHOEENICS程序进行数值模拟，初步得步了掘进巷道风流温度随风速提高呈负幂函数规律降低，随入风流温度升高而线性升高的变化规律，对矿井掘进工作面高温治理具有一定的指导意义和使用价值。     

矿井立井提升设备活塞作用理论分析

传统的通风理论认为矿井通风系统是一不可压缩的定常流,由于存在外界扰动因素的影响,实际风流的流动是动态变化的.以机械通风条件下的单提升设备为对象,研究了矿井立井提升设备运行所产生的活塞风流与诱导风流对矿井通风系统的影响,进一步拓宽和完善了矿井通风理论,得出了计算活塞风流的数学模型,为消除影响通风系统的不稳定因素提供了技术支持.     

封闭顺序对煤矿火区气体分布规律的影响

为研究不同封闭顺序对煤矿火区内气体分布的影响规律,探索合理的封闭顺序及安全保障措施,降低封闭过程中的危险性,基于质量守恒定律,对封闭火区内气体体积分数变化规律进行理论分析,推导火区内气体体积分数变化的数学模型,确定动力学控制方程;对火区封闭前的燃烧状态进行危险性分析,利用数值模拟技术对不同封闭顺序封闭火区的过程进行数值计算。研究结果表明:以3种不同封闭顺序对火区进行密闭时,会使得流入火区内的空气流量下降,不同程度地引起火区内部瓦斯积聚;对于高瓦斯矿井,以"先进后回"顺序封闭火区时,火区内的负压会使得瓦斯进入火区,增大了火区内的爆炸危险性;以"先回后进"顺序封闭火区时,易引发矿井火区发生风流紊乱现象;"进回同时"顺序封闭火区能够短时间内切断供氧条件,爆炸危险性较低。在实际应用时,由于井下环境的复杂性,应根据矿井具体情况进行综合分析,正确地选择封闭顺序对火区进行密闭,加强对火区内气体的监测以及采取向火区内注入惰性气体等技术手段,实现煤矿火区的安全封闭。     

基于元胞自动机的矿井火灾人员逃逸仿真研究

本文根据元胞自动机理论建立了矿井火灾人员逃逸模型。描述了人员在逃逸中速度的变化。在考虑人员心理的情况下，建立了人员逃逸时遇到巷道交叉点时的交叉点巷道选择模型，将交叉点道路选择分为必须选择和自由选择两种，该模型能更好的贴近人员在交叉点巷道选择时的实际情况．为矿井火灾人员逃逸仿真提出了一种可行的方法。     

独头巷道受限贴附射流流场特征模拟实验研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。基于流体动力学和射流理论，建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k-ε数学模型，分析了计算边界条件，并应用PHOENICS34计算流体动力学(CFD)软件模拟了独头巷道射流通风三维流场，得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风流场分区、射流起始段、射流贴附过程及射流流速变化规律等流场特征。模拟计算结果表明，独头巷道压入式通风流场可分为贴附射流区、冲击射流贴附区、回流区和涡流区，受限贴附射流起始段小于贴附自由射流起始段。射流完全贴附后，射流壁面轴心速度大于出风口轴心速度。数值模拟与实验结果相符，为研究独头巷道风流传质过程、瓦斯运移规律及通风排污效率等提供了理论基础。     

火区下风侧巷道烟流温度研究

在断面５．４ｍ＾２，长７０ｍ的实验巷道进行了２１８ｍｉｎ火灾实验，研究巷道火灾过程及其火区下风侧巷道烟流温度，在不采取灭火措施时，巷道火灾燃烧过程有３个阶段：即发展阶段，稳定阶段和衰减阶段。     

巷道煤体漏风规律研究

在分析缩放开采条件下巷道煤体所处环境的基础上，通过对巷道松散煤体中漏风风流的流态、渗透系数、漏风动力等关键因素的分析研究，探讨了巷道煤体的漏风规律，推导出了巷道松散煤体的渗透系数的表达式，漏风强度、风压梯度与空隙率之间的关系式，以及总体漏风强度的表达式，研究结果表明，巷道松散煤体中的漏风流态为层流，其漏风动力主要由风流沿巷道的压力降、巷道煤柱两侧的压力差、热力风压、巷道起伏引起的动压差和巷道风流的位压差构成。为研究巷道煤体自燃规律及防潮技术提供了一定的理论基础，具有重大的现实意义。     

粒子系统算法在矿井巷道风流三维可视化中的应用

基于粒子系统算法,采用科学可视化技术,研究了矿井巷道风流三维可视化的若干关键问题,实现了巷道内风流方向、风流性质、风流速度和风流大小等方面的逼真显示和实时交互查询,对提高矿井通风管理水平起到了一定的促进作用。     

机械扰动下风流非稳定流动的数学模型

从流体力学基础理论和矿井风流流动的基本规律出发，推导出了机械扰动下，矿井风网内风流一维非稳定流动的数学模型。为矿井风流非稳定的分析提供了数学基础。     

矿井火灾时期风流控制系统的研究

把矿井通风安全静态参数输入计算机，形成救灾指挥专家经验的知识库，根据火灾发生具体地点，结合火灾时期矿井风流状态对全矿风流进行系统模拟，得出正确救灾方法、手段及注意事项，帮助现场指挥人员救灾。     

机械化盘区通风方法

依据某大型金属矿山井下机械化盘区通风的实际情况,在矿用空气幕替代辅扇的应用研究成功的基础上,现场开展硐室型风机机站的应用试验,对比研究的结果表明:硐室型风机机站可以有效替代传统风机机站,能在难以设置有风墙风机机站的巷道中安装运行,实现各盘区进风巷道风流的合理分配;硐室型风机机站能有效引射风流,控制风流短路,增加中段进风量达27.3m3/s,强化中段通风网络的排烟排尘效果,有利于保护工人的身体健康、提高矿井的有效风量率和促进矿井风流的有序流动;硐室型风机机站可以由单台风机或多台风机构成,安装在巷道侧壁的硐室内,增强多级机站通风方法的可靠性和适应性.     

巷道高冒封闭火区燃烧状态及表面温度场演变规律

受早期小窑私挖乱采的影响,整合矿井往往面临废旧巷道或采空区遗煤多、漏风严重且复杂,煤自燃危险性大的难题,为了判断巷道高冒封闭火区的燃烧状态及其火区发展趋势,采用煤自燃低温氧化试验研究山西朔州某矿4+9号煤层火灾指标气体及其变化规律,现场收集火区内气体初步判断火区燃烧状态,最后利用红外热成像仪圈划火区表面温度区域,定位巷道顶煤火区表面高温点并分析火区巷道表面温度场变化趋势。研究结果表明:在煤低温氧化进程中CO,C2H6和C2H4等指标气体将在特定的温度等条件下自发产生,利用指标气体出现温度和随温度变化趋势,可以初步判断火区燃烧状态及发展方向;通过巷道表面温度场能够圈划浅部隐蔽火区大致范围,验证火区燃烧状态,判断火区发展趋势,预测煤自燃的危险性,能为火区危险性预报和治理提供可靠依据。研究成果对隐蔽火源燃烧状态和发展方向分析具有一定参考价值,能够为具有类似条件的矿区防灭火工作提供借鉴。