Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical simulation study on fire hazard of a coal mine transport roadway

Peng Shijie, Huang Zhian, Dong Ding Wen

Mining Science

|

2022

|

Vol. 29

33--52

EN

Due to the special structures and geographical environments of the main transport roadway of underground coal mines, it is difficult to deal with accidents and rescues in cases of fire and it is easy to cause casualties and structural damage of the roadway. In this study, a roadway fire model was established using FDS software on the basis of theoretical analysis. The smoke diffusion, temperature distribution, and CO concentration distribution in a fire period were simulated under four working conditions. The results showed that the time required for the smoke layer to descend to human breathing height was positively correlated with the distance between the position and the fire source. Under the most unfavorable conditions, the smoke reached human breathing height at 15.11 s and 100 m away from the fire source. After the fire broke out, the ambient temperature in the roadway rose rapidly, and the highest temperature in the area adjacent to the fire source reached 340 ℃. The farther away from the fire source, the lower the temperature, but it was still higher than the human body's optimum temperature (25 ℃) until 200 m away. The results of this study can provide a basis for the preparation of roadway fire emergency plans.

2

The feasibility of measurement of radiocarbon in carbon monoxide from coal mines as a potential indicator of mine fires

Luxbacher K., Lindsay C.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2012

|

nr 2

27-33

EN

The current methods of fire diagnosis for inaccessible areas of coal mines, such as gob are not always definitive. In some cases, it is difficult to determine if incidents involving ignitions or smoldering have evolved into flaming minę fires. A more definitive test for fire could involve monitoring for the existence of radiocarbon -carbon-fourteen (14C) in carbon monoxide (CO). CO is produced by the Iow temperature oxidation of coal; however, since coal is millions of years old, this CO will not have any 14C in it. The only carbon that will have the modern amount of UC in it will be the CO2 that is in the air that is drawn into the mine by the ventilation system. In accordance with the Boudouard Equilibrium, an interchange can take place that converts CO2 to CO, but only at temperatures high enough to be associated with fire. If this interchange takes place, then CO would have 14C in it. The existence of 14C in CO could be a definitive indicator of fire in gob areas. This paper outlines the background associated with this theory and examines preliminary methods for testing for the presence of 14C.

PL

Aktualne metody diagnozowania pożarów w niedostępnych obszarach kopalni węgla, takich jak zroby, nie zawsze są rozstrzygające. W niektórych przypadkach, trudno jest określić, czy wypadki, w których nastąpił zapłon lub tlenie się spowodowały pożar w kopalni. Bardziej rozstrzygające badanie pożaru powinno obejmować monitoring obecności radiowęgla - węgla-14, (14C) w tlenku węgla (CO). Tlenek węgla jest produkowany przy niskotemperaturowym utlenianiu węgla, jednak, skoro węgiel ma miliony lat, tlenek węgla nie będzie zawierał 14C. Jedyny węgiel, który będzie zawierał C z obecnych czasów, będzie to CO2 obecny w powietrzu, które jest wprowadzane do kopalni poprzez system wentylacji. Zgodnie z równowagą Boudouarda może mieć miejsce zamiana, która przekształca CO2 w CO, ale tylko w wysokich temperaturach, które mogą towarzyszyć pożarowi. Jeśli taka zamiana ma miejsce, wtedy CO będzie zawierał 14C. Obecność 14C w CO mogłaby być rozstrzygającym wskaźnikiem pożarów w obszarach zrobów. Artykuł przedstawia w zarysie przesłanki powiązane z tą teorią i analizuje wstępne metody badania obecności 14C.

3

Explosion and/or fire risk assessment methodology: a common approach, structured for underground coalmine environments

Cioca I. L., Moraru R. I.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 1

53--60

EN

In order to meet statutory requirements concerning the workers health and safety, it is necessary for mine managers within Valca Jiului coal basin in Romania to address the potential for underground fires and explosions and their impact on the workforce and the mine ventilation systems. Highlighting the need for a unified and systematic approach of the specific risks, the authors are developing a general framework for fire/explosion risk assessment in gassy mines, based on the quantification of the likelihood of occurrence and gravity of the consequences of such undesired events and employing Root-Cause analysis method. It is emphasized that even a small fire should be regarded as being a major hazard from the point of view of explosion initiation, should a combustible atmosphere arise. The developed methodology, for the assessment of underground fire and explosion risks, is based on the known underground explosion hazards, fire engineering principles and fire test criteria for potentially combustible materiale employed in mines.

PL

Z uwagi na konieczność spełnienia ustawowych wymogów odnośnie bezpieczeństwa i zdrowia pracowników, kierownictwa kopalń w obrębie zagłębia węglowego Valco Julia w Rumuni podjęły badania możliwości wystąpienia podziemnych pożarów i wybuchów oraz ich wpływu na funkcjonowanie górników i sieci wentylacyjnej w kopalni. Wykazano konieczność opracowania jednolitego i systematycznego podejścia do poszczególnych zagrożeń w ujęciu ilościowym opartym na prawdopodobieństwie wystąpienia danego zagrożenia i skali ciężkości jego skutków. W pracach wykorzystano metodę analizy przyczynowo -skutkowej. Należy podkreślić, że nawet niewielki pożar powinien być uznany jako poważne zagrożenie z uwagi na możliwość wywołania wybuchu jeżeli w powietrzu kopalnianym znajdują się gazy palne. Opracowana metoda określania zagrożenia pożarem i /lub wybuchem oparta jest na ogólnie znanych zasadach powstawania pożarów i wybuchów, ochrony przeciwpożarowej i kryteriach określania potencjalnych materiałów palnych wykorzystywanych w kopalniach.

4

Obliczenie podsystemu wentylacji kopalni podczas normalnego ruchu górniczego oraz w czasie pożaruwe wznoszącym się prądzie powietrza wentylacyjnego

Bystroń H.

Przegląd Górniczy

|

2002

|

T. 58, nr 9

18-30

PL

Założono, że w ogólnym przypadku przepływy powietrza wentylacyjnego są jednowymiarowe i ustalone z wymianą energii termicznej oraz masy pary wodnej, kropelek ciekłej wody i składników roztworu suchych gazów - zwanego suchym powietrzem wentylacyjnym, którego skład chemiczny zależy od miejsca i może znacznie różnić się od składu chemicznego czystego powietrza suchego - czynnika termodynamicznego. Dlatego niniejsze obliczenie podsystemu wentylacji oparte jest na temperaturze wirtualnej suchego powietrza wentylacyjnego. Realizując je, podano wzory i związki dotyczące odpowiednio węzłów, bocznic, oczek i całego podsystemu wentylacji podczas normalnego ruchu górniczego, jak i podczas pożaru we wznoszącym się prądzie powietrza. Jako przykład przyjęto obliczenie zmodyfikowanego podsystemu wentylacji kopalni "Brzeszcze".

EN

It has been assumed that in the general case ventilating air currents are onedimensional and steady with exchange of thermal energy and mass of water vapour, liquid water droplets, and components of dry gas mixture - called dry ventilating air, which chemical composition can considerably differ from the chemical composition of pure dry air - the thermodynamic factor. Therefore, this calculation of ventilation subsystem was based upon the virtual temperature of dry ventilating air. While accomplishing this calculation, formulae and relationships were given concerning the nodes, branches and the ventilation subsystem as a whole, during normal mining operations and a fire in ascending air current. For example, the calculation of modified ventilation subsystem of "Brzeszcze" mine was assumed.

5

Numerical simulation of development of a fire in the longwall goaf

Dziurzyński W.

Archives of Mining Sciences

|

2001

|

Vol. 46, nr 4

407-431

EN

Issues related to the forecasting of the ventilation process developing in the mine ventilation after occurrence of an underground fire locatcd in a longwall goaf resulted in the development of a method to determine parameters specifying the unstable condition that may develop in the mine ventilation network. This forecasting method was based on a numerical simulation of the ventilation process for the network of mine excavations. The mathematical model of the phenomena under consideration is a complex system of non-linear partial differential equations that are mutually interlinked by physical parameters and boundary and initial conditions. The phenomena described by the mathematical model may be divided into three basic cateorics: I. Distribution of the mixture of air and gases and determination of the flow velocity of the mixture in excavations and goafin relation to various ventilation conditions. 2. Changes in concentration levels of individual components of the mixture, taking into account varying flow velocity and sources of in flow of combustion gases in time. 3. Time and spatial distribution of the temperature of the fire itself and that of the surrounding goaf area. In this paper a mathematical model of a fire in a goaf is presented, which includes the coal combustion process. The result of combustion is a fall in the oxygen content (2, 1), which determines the flow-stream of the generated heat (2.12) and the stream of gases gencrated by thc combustion (2.6). To specify the parameters in the equation that describes the coal combustion process, results of experimental research conducted in conditions of mine excavation were used (Dziurzyński, Tracz 1994). This mathematical model of the fire is presented in the form of cylindrical coordinates (3.8) permitting the for calculation of the fire temperature in the goaf, taking into consideration transport and conductivity of heat generated by the combustion process. Furthermore, absorption of heat by conductivity of the fire's surrounding environment (3.9) was included in the equation of the temperature distribution in the fire. For the mathematical model, boundary and initial conditions were determined for the model- equations (2.8), (3.8), (3.9). To obtain the solution, a numerical method was used based on the approximation of the non-overt (5.1) and overt (5.8), (5.11) differential models. Two examples of simulation of development of the fire under different-vcntilation conditions are investigated. The results of the simulation are presented graphically as time diagrams (Fig. 10) and in a form of spatial distribution diagrams (Figs. 2 to 9). On the basis of the model and the numerically ealeulated solutions, it was concluded that the combustion proeess in the fire occurs mainly at the contact of its face with the inflowing air. As a result of the low flow velocity in the goaf, amounting only to a few mm/s, oxygen is consumed rapidly by the combustion process. The mine fire moves towards the inflow offresh air, thus increasing in size both alongside and across the line of the flow-stream. The simulations performed indicate that there is a certain border value of flow velocity in the goaf, exceeding which results in a sudden development of the fire. This condition is characterised by an increase of the solid's radius, with an increased flow rate of the generated combustion gases. The calculated size of the mine fire is several metres and the shape of the solid that it forms resembles a falling drop of water.

PL

Rozważania dotyczące prognozy procesu przewietrzania odbywającego się w sieci wentylacyjnej kopalni głębinowej po wystąpieniu pożaru podziemnego, zlokalizowanego w zrobach ściany prowadzonej na zawał stropu, doprowadziły do opracowania metody wyznaczania parametrów określających trudny do odgadnięcia stan, w jakim może znajdować się kopalniana sieć wentylacyjna. Metodę prognozowania oparto na symulacji numerycznej procesu przewietrzania sieci wyrobisk kopalni. Model matematyczny badanych zjawisk jest złożonym układem równań różniczkowych cząstkowych nieliniowych, wzajemnie sprzężonych parametrami fizycznymi i warunkami brzeżno-początkowymi. Model matematyczny opisuje zjawiska podzielone na trzy podstawowe działy: 1. Rozpływ mieszaniny powietrza i gazów oraz wyznaczenie prędkości przepływu mieszaniny w wyrobiskach i zrobach w zależności od zmieniających się warunków przewietrzania. 2. Zmiany stężeń poszczególnych składników mieszaniny z uwzględnieniem zmieniających się w czasie prędkości przepływu oraz źródeł dopływu gazów domieszkowych. 3. Rozkład czasoprzestrzenny temperatury ogniska pożaru i otaczającego go obszaru zrobów. W artykule przedstawiono model matematyczny ogniska pożaru w zrobach, który uwzględnia proces spalania węgla. Skutkiem procesu spalania następuje ubytek tlenu (2.1), co determinuje strumień wydzielanego ciepła (2.12) oraz strumień wydzielanych gazów pożarowych (2.6). Dla wyznaczenia parametrów w równaniu opisującym proces spalania węgla wykorzystano badania eksperymentalne przeprowadzone w warunkach wyrobiska górniczego (Dziurzński, Tracz 1994). Przyjęty model matematyczny ogniska pożaru, podany we współrzędnych walcowych (3.8), pozwala na obliczenie temperatury ogniska pożaru w zrobach z uwzględnieniem transportu i przewodnictwa ciepła wydzielonego w procesie spalania węgla. Ponadto w równaniu rozkładu temperatury w ognisku pożaru uwzględniono odbieranie ciepła przez przewodnictwo do otaczającego ognisko pożaru środowiska (3.9). Dla modelu matematycznego wyznaczono warunki brzeżno-początkowe dla równań modelu (2.8), (3.8), (3.9). Dla uzyskania rozwiązania przyjęto metodę numeryczną opartą na aproksymacji schematem różnicowym niejawnym (5.1) oraz jawnym (5.8), (5.11). Przedstawiono dwa przykłady symulacji rozwoju ogniska pożaru przy zmiennych warunkach przewietrzania. Wyniki symulacji pokazano w postaci graficznej na wykresach czasowych (rys. 10) i w postaci rozkładów przestrzennych (rys. 2-9). Na podstawie przedstawionego modelu i uzyskanych numerycznie rozwiązań stwierdzono, iż w ognisku pożaru proces palenia w dużej mierze zachodzi na styku jego czoła z napływającym powietrzem. Wskutek niewielkich prędkości przepływu w zrobach (rzędu mm/s), tlen jest szybko zużywany w procesie palenia. Ognisko pożaru przemieszcza się w kierunku napływu świeżego powietrza, powiększając swoje wymiary zarówno wzdłuż, jak i w poprzek linii prądu. Z przeprowadzonych symulacji wynika, iż istnieje pewna graniczna wartość prędkości przepływu w zrobach, której przekroczenie powoduje gwałtowny rozwój ogniska pożaru. Stan ten charakteryzuje się zwiększeniem promienia bryły, z czym związane jest znaczne zwiększenie wydatku generowanych gazów pożarowych. Uzyskane na podstawie obliczeń rozmiary ogniska pożaru są rzędu kilku metrów, przy czym kształt bryły tworzącej ognisko pożaru przypomina odrywającą się kroplę wody.

6

On a certain mathematical model of a mine fire located in the goaf

Dziurzyński W.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Earth Sciences

|

2000

|

Vol. 48, nr 2

199-208

EN

This article contains a presentation of a mathematical model of the mine fire, which takes into account the consumption of oxygen in the coal combustion process. The adopted mathematical model of the mine fire, given in cylindrical coordinates, enables calculation of the temperature of the mine fire in the goaf, taking into consideration the transport and conduction of heat emitted during the coal combustion process. Furthermore, the absorption of heat by walls surrounding the goaf has also been taken into consideration.