矿井直角巷火灾发展及其特征参数演化模拟

朱兴攀; 文虎; 王振兴; 陈昌明; 刘文永; 刘荫; 蔡国斌

doi:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0419

西安科技大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (04) : 836 -844. DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0419

矿井直角巷火灾发展及其特征参数演化模拟

朱兴攀, 文虎, 王振兴, 陈昌明, 刘文永, 刘荫, 蔡国斌

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摘要

直角巷道是矿井十分普遍的巷道结构，为探究直角巷道火灾发展过程中烟气流动特性及特征参数演化规律，采用CFD-pdf非预混燃烧技术进行三维瞬态数值模拟研究，揭示在一定火源功率和不同纵向通风风速(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m/s)下的直角巷道火灾发展特征及灾变环境参数的时空演化规律。结果表明:受直角壁面阻力影响，弯道区域会聚集大量高温烟气，高温烟气冷却速度与纵向风速呈正比;纵向通风速度大于2.0～2.5 m/s时将有效控制高温逆流层的发展，逆流层长度与纵向通风风速的自然对数值近似服从线性关系，相同纵向通风风速下，火灾烟气逆流层长度随时间增加而线性增加;直角区域下游存在温度急剧变化的烟流“衰减域”，火灾烟气更加不稳定，隧道顶板温度与烟气纵向传播距离呈指数相关，随着纵向通风风速的增加，二者相关性缓慢降低，适用于直角巷不同风速条件下纵向温升预测关系式，拟合度均在0.96以上。研究成果为直角巷道火灾应急决策与救援等方面提供了科学依据，为工程实践中热环境的评估和火灾探测时间的估算提供了理论依据。