煤矿巷道内障碍物对烟气流动特性的影响研究
王彬彬1
仇海生2
周睿3
1.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 葫芦岛 1251052.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 葫芦岛 125105;中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺 1131223.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁抚顺 113122
摘要：煤矿井下火灾产生的烟气在巷道内蔓延过程中,其流动状态易受内部障碍物影响,形成局部烟气滞留区,增大有毒气体积聚风险,严重威胁人员安全疏散与救灾决策.现有研究多集中于巷道结构变化或通风系统的影响,缺乏对障碍物几何形状、高度及距离等参数影响的系统研究.针对该问题,基于粒子图像测速(PIV)实验方法,研究障碍物形状、高度及其与火源距离3个关键因素对回流涡旋演化及速度分布的影响.结果表明:方形障碍物的固定几何前缘迫使烟气在尖角处发生强烈分离,形成结构稳定、范围较大的回流涡旋,最大烟气反向速度达-0.027 m/s,回流涡旋高度为184 mm,均显著高于圆形障碍物,因此相较于圆形障碍物,方形障碍物因其更强的烟气滞留能力而构成更高的风险,需在通风与疏散设计中被重点关注;100 mm高度的障碍物主要形成小范围、高速度的回流涡旋,而200 mm高度的障碍物回流涡旋高度扩展至233 mm,但最大烟气反向速度降至-0.015 m/s,形成大范围、低速度的回流涡旋,因此高大障碍物尽管涡旋流动速度减弱,但其形成的大范围烟气滞留区增加了有毒气体的聚集空间和人员受困风险;火源与障碍物之间存在临界距离200～300 mm,此时速度达到峰值,涡旋结构最为稳定.
关键词：巷道火灾烟气流动特性障碍物粒子图像测速回流涡旋
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(U23B2094)辽宁省自然科学基金面上项目(2025-MS-363)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 117-124 )
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