基于事故原点理论的矿井火区处理防爆技术探讨

矿井火区处理是风险极高的一项工作,火区瓦斯爆炸是近年来导致煤矿重特大事故及矿山救援人员伤亡的主要因素之一。在分析火区瓦斯爆炸特点的基础上,对各类火区瓦斯爆炸的成因进行了深入分析,并应用事故原点理论,重点分析了火区封闭型爆炸原点的形成及转化条件。在此基础上,针对火区瓦斯爆炸风险,就如何安全、快速地处理火区,从通风系统控制、封闭位置选择、封闭顺序确定、施工组织等方面提出了对策措施。     

新疆煤田火区现状调查研究——小尺度区域热辐射信息分析

开展煤田火区现状调查,研究其对区域气候变化、生态响应系统的影响是评估自然灾害研究中的重要方面。选择新疆部分煤田火区进行了实地考察,开展了小尺度区域热辐射信息分析,依据现场实测资料分析,给出煤田热隐患状态的适度评定。分析结果表明：小尺度区域热辐射测量方法可用于判别已灭煤田火区的灭火效果分析及新形成火区探测;对于正在燃烧的煤田火区可判断火区的范围并为灭火提供参考依据。     

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。     

测氡法在浅埋煤层火区探测中的应用

煤火灾害中火源位置和范围的确定一直是火区治理的重点和难点。为了明确刘家峁煤矿外因形成火区的位置和范围,为火区治理总体方案设计提供理论依据,彻底有效治理火区,采用测氡法,通过地面对刘家峁煤矿埋深50~60 m煤层因外因形成的火区进行了探测。结果表明:氡法探测火源技术在浅埋煤层外因火灾形成的火区中对位置和范围确定是切实可行的,探测出火区共有氡异常区域14个,地表面积约5 050 m2,确定该区域为温度异常区域,通过钻孔温度验证了火源位置和范围的准确性。火源位置和范围的确定是火区治理方案制定的关键,也可为国内同类问题的解决提供参考。     

高浓度瓦斯积存巷道贯通技术的研究与应用

火区启封中,能否在不破坏火区稳定状态的前提下,将火区内积存的高浓度瓦斯排放或降低到安全浓度值以下,是启封火区进行巷道贯通的关键。本文总结了煤峪口矿8702下工作面启封的成功经验,介绍了高浓度瓦斯积存巷道贯通时采用的隔绝瓦斯技术和措施。     

新疆玛纳斯塔西河煤田火区灭火工程供水系统设计

本文介绍了新疆玛纳斯塔西河煤田火区灭火用水量的计算,阐述了玛纳斯塔西河火区灭火工程供水系统选型设计。     

307盘区火区启封技术的研究与应用

煤峪口矿11、12#合并层307盘区8705下煤柱于2007年2月21日发生内因火灾后,由于直接灭火无法将火熄灭,被迫将全盘区整体封闭。火区封闭后,采取了地面注氮、灌浆、堵漏、均压等措施进行治理,经过近2年的治理及观察,火区内气体、温度等参数处于稳定状态。在确认307火区具备启封条件并经集团公司批准后,煤峪口矿于2009年4月～5月对307火区内11、12#合并层5702下巷、2702下巷实施了启封,启封307火区从2008年8月制定方案到2009年5月启封工作结束,共历时10个月。307火区的启封成功,既减少资源浪费、延长矿井开采寿命起到积极作用。     

矿井封闭火区热交换及启封时间研究

根据煤炭自燃放热和传热理论，当煤矿井下火区封闭后，封闭火区内生热和散热平衡系统遭到破坏，造成封闭火区内发生热量积聚现象。分析了热量通过粘贴在固体表面的静止流体微元层向封闭墙或煤层等多孔介质的热传递过程和热传递机理，建立了封闭火区内的热量传递模型和火区启封时间计算模型，导出了火区从封闭到启封的时间计算公式，并用实例进行了验算。     

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。     

浅析高瓦斯矿井密闭灭火及启封

通过河南地方永安煤业二，-11021采煤工作面火区密闭管理到密闭启封的方案制定、前期准备及最后安全启封的实例，介绍了高瓦斯矿井密闭灭火、高瓦斯火区启封防二次自燃及防瓦斯事故的成功经验，对高瓦斯矿井火区综合管理进行了有益的探索。     

采空区注氮防灭火技术的研究

采煤工作面采空区依据漏风状况划分为冷却带、自燃发火带和窒息带，对其现场测定可以确定工作面采空区自燃发火的范围。在该范围内注氮防灭火，必须保证注氮纯度和注氮量，提高注氮连续性和检测技术的可靠性，同时采取必要的减少采空区漏风的措施是注氮防灭火成功与否的关键。     

高海拔对火灾燃烧特性影响的试验研究

为研究高海拔对于火灾燃烧特性的影响,采用火灾试验研究的方式分别在高海拔地区和内地进行了火灾的燃烧试验,测得了不同尺寸油盘火源试样的燃烧时间和热释放速率,通过对比试验结果分析得到:高海拔地区火灾燃烧热释放速率相比内地较小,但是燃烧时间远比内地长,燃烧的火焰高度更高。     

黄金分割法求解火源特性区间临界点

在利用定性定量综合分析法和火源特性区间法确定火灾控风方案时，因火灾强度的变化，造成火源特性区间出现1次临界点，采用黄金分割法搜索该临界点，能提高搜索效率，从而大大减少定量计算量。     

大空间建筑防火分区的设计方法研究——以厦门机场空运货站为例

根据我国现行建筑防火规范对空运货站进行防火分区设计无法满足其高效便捷的作业空间要求，因此需要探讨大空间建筑防火分区的设计方法．厦门机场空运货站拟采用美国国家防火协会标准“防火分隔带”的方法进行分区，为论证该设计方法的可行性，利用CFAST火灾模拟软件对空运货站从火灾危险性、火灾场景以及烟气流动状态预测等方面进行火灾模拟分析，研究结果表明采用“防火分隔带”对大空间建筑进行防火分区能够满足其防火功能要求．     

建筑物多室火灾过程的计算机模拟

应用场模拟和区域模拟相结合的方法来研究建筑物多室火灾过程，是计算机模拟多室火灾过程的一种新方法．这种新方法的主要思想是用场模拟的方法模拟着火房间，对于与着火房间相连的非着火房间，则采用区域模拟的方法．本文正是基于场区模拟这种新方法对双室火灾过程进行数值模拟．     

Simulation of a compartment fire using a zone model

This paper presents the zone modeling analysis of a single compartment flashover fire. Two criteria are applied in the model to judge the onset of ignition for different combustibles. By calculating the total received energy through radiation or the surface temperature of the combustible, the fire growth can be quantitatively determined. The improved zone fire model shows the influence of different combustibles upon the fire growth. This model is better than the traditional zone model because the common criteria of flashover, i.e. an upper layer temperature of 600℃ and the heat radiation intensity received by the floor of 20 kW/m^2, have not been applied in it.     

大型商场开敞空间防烟分区内烟气运动的模拟

针对大型商场火灾危险性严重的典型部位,运用数学模化和计算机模化的方法,采用双层区域模型,建立了开敞式空间防烟分区内烟气流动过程的数学模型和计算机模化软件CSMOKE.应用模拟系统对防烟分区内火灾初期的烟气流动情况,包括烟气的产生量、烟气层的温度以及烟气层厚度随时间的变化等进行预测,并对影响火灾发展主要因素的影响规律进行了研究.同时,分别以汽油油盘和标准试件为燃烧物开展了大型商场开敞空间防烟分区的实体火灾试验,获取了火灾和烟气运动的特性参数.模拟计算结果与实测结果的误差在20%以内.     

矿井封闭火区内气体运移规律

根据气体传质理论，煤矿井下火区封闭后，火区内生O2和有害气体运移平衡系统破坏，造成封闭火区内的O2浓度减少和CO等有害气体的积聚。当火区内化学反应达到平衡后，封闭火区内有害气体浓度逐渐减小，该过程是以气体分子在多孔介质中扩散为主要运移形式的质量传递过程。分析O2、CO通过封闭墙和煤层等多孔介质的扩散机理，并推导了有效扩散系数的计算公式。由公式计算封闭火区内O2降低5％的时间to和封闭火区内CO下降到0．001％的时间t，综合考虑封闭火区内的温度，计算出火区从封闭到启封的参考时间。     

国外建筑物火灾建模研究

本文简单介绍了国外建筑物火灾建模的发展情况,并重点介绍了区域火灾模型和计算机火灾模拟模型中的FDS模型的内容及其可视化软件Smokeview的功能特征。