基於人員分布的煤礦火災遠程救災元合理配置方法研究

《基於人員分布的煤礦火災遠程救災元合理配置方法研究》是依託中國礦業大學，由王凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於人員分布的煤礦火災遠程救災元合理配置方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王凱
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

鑒於煤礦巷網火災救災困難傷亡慘重，提出了建立火災遠程救災系統的主動救災思想——火災後遠程調控救災元，實現安全滅火撤人。針對火災救災系統缺乏人員分布信息，運用LMS自適應算法，建立複雜風網火災煙流特徵與人員分布的多元信息融合，用改進的狄克斯特拉算法計算非穩定煙流排除路徑和人員逃生路線。利用礦井火災多參數綜合試驗系統開展不同救災元配置方式的火災煙流控制實驗；運用化學動力學微分方程與氣體擴散狀態方程分析火災煙流時空演化中火源燃燒、煙氣流動、圍岩傳熱傳質、風網動態演化的耦合作用，並開展大量的FDS模擬。運用正交試驗設計分析實驗與數值模擬結果中火災參數、通風參數、風網結構、人員分布的關係，找出複雜風網中救災元合理配置的計算方法，為礦井實際套用提供指導。研究含救災元的風網火災救災中動態火風壓的獲取方法，確定煙流區和非煙流區的風量分配，建立複雜風網中遠程救災元調控非穩定煙流運移的時空演化和預測模型。

結題摘要

為了深入研究礦井火災控制及人員逃生的多元信息融合，用以提高逃生與救援效率，引入巷道困難度的概念來量化巷道複雜程度和煙氣污染的影響，建立巷道困難度模型。基於礦井風網結構實況建立元胞自動機模型，通過FDS模擬結果將煙流、溫度、能見度等相關參數及演化規律融入逃生路徑選擇模型中，結合巷道的逃生難易程度實現災變的多元信息融合與計算。以唐山溝礦採掘系統為例模擬計算，確定非穩定煙流的最短排除路徑和人員的最佳逃生路線，驗證了利用巷道困難度綜合多元參數表征逃生路徑和效率具有合理性和可行性。 根據井巷火災風網中的煙流調控特點，針對不同採掘系統設計了不同井巷火災模型的應急救援方法。提出了通過遠程控制風門開度來調控排煙巷道的風量分配，為滅火救災創造良好條件，提高了應急救援系統與通風模型之間的耦合性。運用現場通風系統模型建立巷道網路火災的物理模型，利用Fluent軟體進行數值模擬。首先模擬了正常通風條件下各巷道的風量分配，並與現場通風參數對比；隨後對火災煙流路徑、流量、煙氣分布特徵等參數進行模擬，對比啟動遠程應急救援系統前後的火災煙流蔓延參數變化，論證了應急救援系統在井巷火災煙流控制中的實用性和可行性。 通過分析礦井火災煙流的演化特徵，運用FDS軟體來計算模擬，對比分析模型中採取煙流控制措施前後不同地點溫度、煙氣濃度、能見度等火災參數的變化規律，說明了煙流控制對滅火救災和人員逃生的重要性。採用Evac軟體對井下遇險人員的逃生行為進行模擬，分析了皮帶巷著火後遇險人員安全逃生的路徑。結果顯示不採取煙流控制措施時採區工作人員無法成功逃生，採取煙流控制措施後，模擬計算了遇險人員撤離的最佳路線與最低時間。研發了開度可調風門及遠程控制裝置，並實現救災期間風量的調控。配置了永久避難硐室，提供應急躲避場所，多次演習驗證了遠程應急救援系統和避難硐室等多元救災設施的組合功能，保障了礦井火災應急救援效率和逃生成功率。