2014巷道火区封闭气体运移模拟：温度场与爆炸风险分析

本文主要探讨了巷道火区封闭气体运移的数值模拟分析，针对矿井火灾的综合救援策略，提出了一种常用的方法：在火区发生后进行封闭，并向其中注入惰性气体以控制火势和防止瓦斯爆炸。这项研究于2014年发表在《矿业工程研究》上，由乔晨露、牛会永和安敬鱼三位作者共同完成，发表在该期刊第29卷第2期，具有较高的学术价值。 文章首先介绍了火区封闭的基本概念，这是矿山火灾防控的重要手段，能够有效隔绝火源，减少火势蔓延和有害气体扩散。研究者采用Gambit软件构建了火灾巷道的三维物理模型，这一模型的建立是模拟分析的基础，它精确地反映了巷道的实际几何结构和物理特性。 接下来，通过Fluent软件进行三维数值模拟，模拟了在封闭火区后30秒（即注惰气阶段）的情况。这个时间段的选择是基于实际救援操作的时间窗口，模拟了惰性气体注入对火区温度场和主要气体成分（如甲烷CH4和氧气O2）浓度的影响。温度场的分布变化揭示了火源活动和气体流动对温度控制的重要性，而浓度场的变化则关系到瓦斯爆炸风险的评估。 作者详细分析了模拟结果中的气体运移规律，这包括气体扩散速度、流向以及可能的聚集区域。他们发现，封闭和惰性气体注入能显著降低可燃气体浓度，从而降低了发生瓦斯爆炸的可能性。这一发现对于后续的救援决策制定具有关键作用，例如确定何时、如何以及在什么条件下进行惰性气体的持续注入，以确保火区稳定并防止灾难性的后果。 最后，这篇论文不仅提供了实用的数值模拟方法，还为矿井火灾应急响应策略提供了科学依据。它强调了技术在煤矿安全中的应用，尤其是在处理火区灾害时，数值模拟作为一种预测和规划工具，有助于提高救援效率和减少人员伤亡。 总结来说，本文的核心知识点包括：火区封闭原理、三维物理模型构建、Fluent软件在气体运移模拟中的应用、温度场和浓度场分析，以及对火区瓦斯爆炸风险的评估。这些研究成果对于改进矿井火灾防治技术和应急预案具有重要的理论与实践意义。