一种独头巷道火灾试验装置的制作方法

本实用新型涉及火灾试验技术领域，尤其涉及一种独头巷道火灾试验装置。

背景技术：

在地下矿石开采，地铁工程施工以及部分特殊地下结构末端易形成独头巷道，在独头巷道掘进作业过程中，爆破、盾构等手段会使得工作面附近滞留大量的粉尘以及有毒有害气体，而独头巷道不能形成贯穿风流，因此在掘进过程中需通过风筒进行通风，以排除或稀释烟尘及有毒有害气体。

独头巷道的通风问题是制约着矿山发展的原因之一，只有解决了独头巷道掘进通风问题，才能保证矿山的安全、高效、持续发展，国内外诸多学者都对独头掘进通风进行了广泛的研究。

然而，现有的独头巷道通风设计仅考虑了正常作业过程中的通风除尘需要，并未考虑火灾等极端情况下的通风排烟效果。在作业过程中，由于机械作业、物品堆积、有毒有害气体及粉尘聚集均易发生火灾事故，火灾事故过程中火灾烟气对人员伤害最为显著，因此应对独头巷道火灾的最优通风排烟模式研究就显得尤为重要。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种独头巷道火灾试验装置，解决现有的独头巷道通风未考虑火灾等极端情况下的通风排烟情况，无法提供独头巷道在遭遇火灾时的最佳通风排烟模式的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种独头巷道火灾试 验装置，包括独头巷道以及设置在所述独头巷道中的风筒，所述风筒中设有变频风机；其中所述风筒设置在所述独头巷道的内壁上，且所述风筒与所述独头巷道的延伸方向平行设置。

进一步地，所述独头巷道中设有一个风筒，所述风筒为抽出式风筒，所述抽出式风筒的风流入口设置在所述独头巷道内部，所述抽出式风筒的风流出口设置在所述独头巷道外部。

进一步地，所述独头巷道中设有一个风筒，所述风筒为压入式风筒，所述压入式风筒的风流出口设置在所述独头巷道内部，所述压入式风筒的风流入口设置在所述独头巷道外部。

进一步地，所述独头巷道中设有两个风筒，所述的两个风筒分别为抽出式风筒和压入式风筒，其中所述抽出式风筒的风流入口设置在所述独头巷道内部，所述抽出式风筒的风流出口设置在所述独头巷道外部；所述压入式风筒的风流出口设置在所述独头巷道内部，所述压入式风筒的风流入口设置在所述独头巷道外部。

具体地，所述独头巷道为圆柱形水泥管道，所述独头巷道的内径为1.2m；所述风筒采用可伸缩式铁皮风筒，所述风筒内径为0.12m，所述风筒设置在距离地面0.75m高度处。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型所述的独头巷道火灾试验装置，通过在独头巷道中布置一个抽出式风筒，模拟抽出式通风模式；通过在独头巷道中布置一个压入式风筒，模拟压入式通风模式；通过在独头巷道中布置一个抽出式风筒和一个压入式风筒，模拟混合式通风模式；通过这三种通风模式的建立与试验操作，能够获得独头巷道中的火灾烟气蔓延规律，建立起独头巷道火灾情况下最优的通风排烟模型，为地铁施工等场合的独头巷道可能遭遇的火灾危险提供最佳的通风排烟模式。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中独头巷道火灾试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二中独头巷道火灾试验装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三中独头巷道火灾试验装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例三中独头巷道火灾试验装置的横向截面示意图。

图中：1：独头巷道；2：抽出式风筒；3：压入式风筒；4：火源；5：独头巷道掘进面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供一种独头巷道火灾试验装置，包括独头巷道1以及设置在所述独头巷道1中的风筒，所述风筒中设有变频风机。所述风筒设置在所述独头巷道1的内壁上，且所述风筒与所述独头巷道1的延伸方向平行设置。在所述独头巷道1中还设有火源4，所述火源4设置在独头巷道1内的地基上。

在本实施例中，所述独头巷道1中设有一个风筒，所述风筒为抽出式风筒2，所述抽出式风筒2的风流入口201设置在所述独头巷道1内部，所述抽出式风筒2的风流出口202设置在所述独头巷道1外部，从而构成独头巷道内的抽出式通风模式。

通过本实施例所述的独头巷道火灾试验装置进行试验的具体步骤包括：

在独头巷道中布置一个抽出式风筒，模拟抽出式通风模式，其中抽出式风筒可根据试验要求实现独立变频控制；

将火源放置于独头巷道中，模拟独头巷道起火状态；

通过烟气分析仪测量获取独头巷道中的烟气特性数据，所述烟气特性数据包括烟颗粒浓度、可燃气体浓度、有毒气体浓度和氧气浓度；

通过能见度仪测量获取独头巷道中的能见度数据；

通过热电偶束测量获取独头巷道中的温度场数据，并根据获得的温度场数据绘制温度场分布云图；

通过风速仪测量获取独头巷道中的风速流场数据，并根据获取的风速流场数据绘制风速流场分布云图。

其中，抽出式风筒2的风流入口201与独头巷道掘进面5的距离设定为d1，在实验中d1分别取1m、1.5m、2m、2.5m、3m五种工况，并分别获取每种工况下的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例提供一种独头巷道火灾试验装置，包括独头巷道1以及设置在所述独头巷道1中的风筒，所述风筒中设有变频风机。其中所述风筒设置在所述独头巷道1的内壁上，且所述风筒与所述独头巷道1的延伸方向平行设置。在所述独头巷道1中还设有火源(图中未示)，所述火源设置在独头巷道1内的地基上。

在本实施例中，所述独头巷道1中设有一个风筒，所述风筒为压入式风筒3，所述压入式风筒3的风流出口301设置在所述独头巷道内部，所述压入式风筒3的风流入口302设置在所述独头巷道外部，从而构成独头巷道内的压入式通风模式。

通过本实施例所述的独头巷道火灾试验装置进行试验的具体步骤包括：

在独头巷道中布置一个压入式风筒，模拟压入式通风模式，其中压入式风筒可根据试验要求实现独立变频控制；

将火源放置于独头巷道中，模拟独头巷道起火状态；

通过烟气分析仪测量获取独头巷道中的烟气特性数据，所述烟气特性数据包括烟颗粒浓度、可燃气体浓度、有毒气体浓度和氧气浓度；

通过能见度仪测量获取独头巷道中的能见度数据；

通过热电偶束测量获取独头巷道中的温度场数据，并根据获得的温度场数据绘制温度场分布云图；

通过风速仪测量获取独头巷道中的风速流场数据，并根据获取的风速流场数据绘制风速流场分布云图。

其中，压入式风筒3的风流出口301与独头巷道掘进面5的距离记为d2，在实验中d2分别取1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m五种工况，并分别获取每种工况下的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据。

实施例三

如图3-4所示，本实用新型实施例提供一种独头巷道火灾试验装置，包括独头巷道1以及设置在所述独头巷道1中的风筒，所述风筒中设有变频风机。其中所述风筒设置在所述独头巷道1的内壁上，且所述风筒与所述独头巷道1的延伸方向平行设置。在所述独头巷道1中还设有火源(图中未示)，所述火源设置在独头巷道1内的地基上。

在本实施例中，所述独头巷道1中设有两个风筒，所述的两个风筒分别为抽出式风筒2和压入式风筒3，其中所述抽出式风筒2的风流入口201设置在所述独头巷道1内部，所述抽出式风筒2的风流出口202设置在所述独头巷道1外部。所述压入式风筒3的风流出口301设置在所述独头巷道1内部，所述压入式风筒3的风流入口302设置在所述独头巷道1外部，从而构成独头巷道内的混合式通风模式。

通过本实施例所述的独头巷道火灾试验装置进行试验的具体步骤包括：

在独头巷道中布置一个抽出式风筒和一个压入式风筒，模拟混合式通风模式，其中抽出式风筒和压入式风筒可根据试验要求分别实现独立变频控制；

将火源放置于独头巷道中，模拟独头巷道起火状态；

通过烟气分析仪测量获取独头巷道中的烟气特性数据，所述烟气特性数据包括烟颗粒浓度、可燃气体浓度、有毒气体浓度和氧气浓度；

通过能见度仪测量获取独头巷道中的能见度数据；

通过热电偶束测量获取独头巷道中的温度场数据，并根据获得的温度场数据绘制温度场分布云图；

通过风速仪测量获取独头巷道中的风速流场数据，并根据获取的风速流场数据绘制风速流场分布云图。

其中，抽出式风筒2的风流入口201与独头巷道掘进面5的距离设定为d3，且抽出式风筒2的风流入口201与压入式风筒3的风流出口301距离始终保持0.5m。在实验中d3分别取1m、1.5m、2m、2.5m、3m五种工况，并分别获取每种工况下的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据。

在上述各实施例中，各火灾试验装置按1:5缩尺寸设置，所述独头巷道1采用圆柱形水泥管道，水泥管道的内径为1.2m，壁面厚度为12cm，水泥管道的长度根据实验需要可调节。所述风筒采用可伸缩式铁皮风筒，所述风筒内径为0.12m，所述风筒设置在距离地面0.75m高度处。

在进行火灾试验时，分别采用发烟率不同的木垛、电缆、液化气、汽油、柴油、甲醇和正庚烷作为火源燃料，模拟不同发烟率的火源燃料下隧道起火状态，并针对不同火源燃料，分别获取在不同火源燃料时的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据。

在进行火灾试验时，设定火源与风筒之间的相对距离为D，在试验中D分别取值-1m、-0.5m、0m、+0.5m、+1m，其中正负号代表火源与联络通道的相对位置，正号代表火源位于联络通道左侧，负号代 表火源位于联络通道右侧，从而构成五个火源位置工况。

将同一种火源燃料分别放置于五个火源位置处，分别获取火源在各火源位置时的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据。

在上述各实施例中，通过对上述实验获取的烟气特性数据、能见度数据、温度场数据和风速流场数据进行分析处理，能够建立针对不同工况下的多因素耦合火灾模型，进而为建立火灾条件下的独头巷道通风排烟控制系统提供依据，并为火灾情况下通风排烟系统的开启提供技术方案，为人员安全疏散创造安全的路径。

综上所述，本实用新型所述的独头巷道火灾试验装置，在独头巷道中布置一个抽出式风筒模拟抽出式通风模式，在独头巷道中布置一个压入式风筒模拟压入式通风模式，在独头巷道中布置一个抽出式风筒和一个压入式风筒模拟混合式通风模式，通过这三种通风模式的建立与试验操作，能够获得独头巷道中的火灾烟气蔓延规律，建立起独头巷道火灾情况下最优的通风排烟模型，为地铁施工等场合的独头巷道可能遭遇的火灾危险提供最佳的通风排烟模式。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。