火区下风侧巷道烟流温度研究.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.01.005 第17卷第1期北京科技大学学报 Vol.17 No.1 1995年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1995 火区下风侧巷道烟流温度研究张兴凯北京科技大学采矿工程系，北京100083 摘要在断面5.4m2、长0m的实验巷道进行了218in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. 关健词矿山安全，燃烧过程，巷道火灾实验中图分类号TD752.3 Fume Temperature Below Fire Area in Roadway Zhang Xingkai Department of Mining Engineering.USTB,Beijing 100083.PRC ABSTRCT A fire test is designed in a experimental roadway during 218 min,which is 5.4 m2 in section and 70m in long,the fire process and the temperature of below the fire area are studied.There are three stages in the case of without no extinguishing: oping stage,stable stage and failing stage. KEY WORDS mine safety,combustion processes,roadway fire experiment 在矿井火灾实验中，人们研究了煤炭、木材、胶带等燃烧时的烟流最高温度！，分析了燃烧生成物4，考察了烟流与巷道围岩间的换热，但对燃烧过程的研究较少，在实验过程中，因同一巷道断面上测温传感器数量较少，测得的断面温度往往不能代表断面烟流平均温度；特别是火灾过程中火区下风侧烟流温度的实验数据十分缺乏， 1实验方法实验巷道为水平巷道，长70m,断面5.4m,周长8.1m,内层为厚0.113m耐火砖碹支护，外层支护材料为混凝土.实验可燃物为碎杂木1750kg和煤炭2000kg,碎杂木在下层摆放，煤炭在上层堆放，可燃物沿巷道长度为5.采用外火源在巷道底板附近点燃，实验过程中巷道风速为1.6~2.0m/s. 为了测得烟流流经巷道断面上的烟流平均温度，在同一断面上布置7个测温热电偶，在火区下风侧巷道的5个断面上，共设置35个测温热电偶，如图1所示·断面烟流平均温度用算术平均值法计算，即： 1994-05-10收稿第一作者男33岁博士后 ◆国家自然科学基金资助项目

·20· 北京科技大学学报 1995年No.1 T号红式中：T一断面烟流平均温度；T,一断面测点i的烟流温度. →Fire area Nol No2 No3 No4 No5 5000→250010000+ 十10000+10000.-1000→- 图1实验巷道 2实验结果与分析 2.1巷道火灾燃烧过程测温断面No1距火区的距离2.5m,其烟流平均温度反映了燃烧过程.实验结果表明，在不采取灭火措施时，巷道火灾过程如下：首先火灾在一个断面上开始燃烧，随时间的增加，火焰蔓延到有可燃物的整个区域，燃烧范围逐渐扩大的同时烟流最高温度增加，在这一阶段火势是发展的，称为燃烧的发展阶段，本次实验条件下的发展阶段时间持续38i;在裸露面上的可燃物被引燃后，火势不再发展，可燃物表面的灰层厚度较小，燃烧速率基本稳定，烟流最高温度的变化范围较小，进人稳定燃烧阶段，实验过程中从38~173mi,烟流最高温度在558~586K之间，稳定阶段时间持续135mi；随着燃烧表面灰层厚度的增加，燃烧速率下降，实验过程中燃烧衰减从火灾173min开始，经26h后，部分可燃物仍在燃烧，断面No1的烟流平均温度仍达354K.因此，巷道火灾过程可分为发展阶段、稳定阶段和衰减阶段，发展阶段时间较短，即火灾发展迅速；稳定阶段和衰减阶段时间较长，在不采取灭火措施时，巷道火灾只有在可燃物燃尽方才熄灭， 2.2火区下风侧巷道烟流温度 2.2.1发展阶段表1为燃烧发展阶段火区下风侧各区间烟流温度下降梯度的变化，可以看出，由于烟流最高温度逐渐增加，沿程巷道烟流温度的变化规律不同，当烟流最高温度较低时，火区下表1发展阶段烟流温度下降梯度的变化/K·m1 火灾时间/min Nol温度/KNol2 No2~3No3-4 No4~5 Nol~5 323 0.3 0.3 0.1 0.1 8 332 0.3 0.4 0.0 0.1 13 350 0.2 1.0 0.5 0.1 0.5 18 357 0.2 0.7 03 0.4 0.4 382 0 0.6 0.6 0.7 2 412 0.9 11 0.8 0.8 3 491 4.9 15 0.9 2.7 568 1.1 2.3 1.1 2.6

北京科技大学学报卯年一告睿 ‘ 式中一断面烟流平均温度不一断面测点的烟流温度此找汾 ‘ 一。争 ‘ 以，卜夕 ” 一仪刃一侧一一侧】〕一一以图实验巷道一实验结果与分析巷道火灾燃烧过程测温断面距火区的距离，其烟流平均温度反映了燃烧过程实验结果表明，在不采取灭火措施时，巷道火灾过程如下首先火灾在一个断面上开始燃烧，随时间的增加，火焰蔓延到有可燃物的整个区域，燃烧范围逐渐扩大的同时烟流最高温度增加，在这一阶段火势是发展的，称为燃烧的发展阶段，本次实验条件下的发展阶段时间持续刀在裸露面上的可燃物被引燃后，火势不再发展，可燃物表面的灰层厚度较小，燃烧速率基本稳定，烟流最高温度的变化范围较小，进人稳定燃烧阶段，实验过程中从一，烟流最高温度在一之间，稳定阶段时间持续而随着燃烧表面灰层厚度的增加，燃烧速率下降，实验过程中燃烧衰减从火灾而开始，经后，部分可燃物仍在燃烧，断面的烟流平均温度仍达因此，巷道火灾过程可分为发展阶段、稳定阶段和衰减阶段发展阶段时间较短，即火灾发展迅速稳定阶段和衰减阶段时间较长，在不采取灭火措施时，巷道火灾只有在可燃物燃尽方才熄灭火区下风侧巷道烟流温度发展阶段表为燃烧发展阶段火区下风侧各区间烟流温度下降梯度的变化可以看出，由于烟流最高温度逐渐增加，沿程巷道烟流温度的变化规律不同当烟流最高温度较低时，火区下表发展阶段烟流温度下降梯度的变化 · 火灾时间温度一一一一，八，︶︶亡︸于了印住，︸峥︸﹃月︺、、凡﹄、︸

Vol.17 No.1 张兴凯：火区下风侧巷道烟流温度研究 21· 风侧巷道烟流温度随距火区距离的增加，按线性规律下降，下降梯度不变；当烟流最高温度较高时，下风侧烟流温度随距火区距离的增大而下降，下降梯度随距离增大而减小，在发展阶段区间烟流温度下降梯度的变化范围为0~5.5K/m,在断面No1~5间的平均值为 0.12.7K/m. 2.2.2稳定阶段在稳定阶段断面No1烟流平均温度为558~586K,火区下风侧巷道烟流温度变化有明显规律，见表2. 表2稳定阶段烟流温度下降梯度的变化/K·m1 火灾时间/min No1温度/KNo1~2No2~3No3~4No4~5No1~5 38 568 5.5 11 2.3 1.4 2.6 罗 570 7.1 1.4 2.2 1.1 3.1 48 565 5.3 1.6 2.0 1.4 2.6 53 586 8.0 1.6 1.4 1.8 3.2 5 569 6.8 1.0 1.4 1.8 2.8 0 569 6.7 0.7 1.6 1.5 2.7 印 572 6.9 1.8 1.1 1.3 28 73 558 6.5 0.6 1.3 1.6 2.6 78 570 7.2 13 15 1.4 29 83 559 6.8 1.0 1.3 1.1 2.6 88 565 7.3 0.9 1.6 1.1 2.8 (1)断面烟流温度随其距火区距离增加而下降，在近火区断面No1~2的10m巷道段烟流温度下降梯度较大，断面No2下风侧的烟流温度下降梯度明显变小，在测定区间上，随距离增加近似按指数规律下降， (2)火区下风侧烟流温度变化与时间有关，随时间增加，断面No1~2间烟流温度下降梯度增加，断面No2~5间烟流温度下降梯度减小， (3)在燃烧的稳定阶段，区间烟流温度下降梯度为0.6~8.0Km,测定区间上烟流温度下降梯度基本不变，平均为2.6~3.2K/m 2.23衰减阶段在火灾燃烧的衰减阶段，燃烧状态不稳定，烟流最高温度逐渐下降，火区下风侧各区段烟流温度下降梯度的变化如表3所示· (1)断面No1~2间烟流温度下降梯度大，为7.0~9.1K/m,断面No2下风侧巷道烟流温度下降梯度较小，在整个测定区间上烟流温度下降梯度的平均值为2.2~3.4K/m 随距火区距离增加，巷道烟流温度近似按指数规律下降· (2)随火灾时间增加和烟流最高温度下降，火区下风侧巷道烟流温度下降梯度减小，如在火灾193min时，断面Nol~5间烟流温度下降了117K;在火灾2l3min时，相同测定段上烟流温度下降为90K

张兴凯火区下风侧巷道烟流温度研究风侧巷道烟流温度随距火区距离的增加，按线性规律下降，下降梯度不变当烟流最高温度较高时，下风侧烟流温度随距火区距离的增大而下降，下降梯度随距离增大而减小在发展阶段区间烟流温度下降梯度的变化范围为一，在断面一间的平均值为一稳定阶段在稳定阶段断面烟流平均温度为一，火区下风侧巷道烟流温度变化有明显规律，见表表稳定阶段烟流温度下降梯度的变化 · 一 ‘ 火灾时间七温度一一一一韶石铭名石乃乡断面烟流温度随其距火区距离增加而下降，在近火区断面一的巷道段烟流温度下降梯度较大，断面下风侧的烟流温度下降梯度明显变小，在测定区间上，随距离增加近似按指数规律下降火区下风侧烟流温度变化与时间有关随时间增加，断面一间烟流温度下降梯度增加，断面一间烟流温度下降梯度减小在燃烧的稳定阶段，区间烟流温度下降梯度为一，测定区间上烟流温度下降梯度基本不变，平均为一衰减阶段在火灾燃烧的衰减阶段，燃烧状态不稳定，烟流最高温度逐渐下降，火区下风侧各区段烟流温度下降梯度的变化如表所示断面一间烟流温度下降梯度大，为一，断面下风侧巷道烟流温度下降梯度较小，在整个测定区间上烟流温度下降梯度的平均值为一随距火区距离增加，巷道烟流温度近似按指数规律下降随火灾时间增加和烟流最高温度下降，火区下风侧巷道烟流温度下降梯度减小如在火灾卫时，断面一间烟流温度下降了在火灾时，相同测定段上烟流温度下降为