本實(shí)用新型涉及火災(zāi)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在地下礦石開采，地鐵工程施工以及部分特殊地下結(jié)構(gòu)末端易形成獨(dú)頭巷道，在獨(dú)頭巷道掘進(jìn)作業(yè)過程中，爆破、盾構(gòu)等手段會使得工作面附近滯留大量的粉塵以及有毒有害氣體，而獨(dú)頭巷道不能形成貫穿風(fēng)流，因此在掘進(jìn)過程中需通過風(fēng)筒進(jìn)行通風(fēng)，以排除或稀釋煙塵及有毒有害氣體。

獨(dú)頭巷道的通風(fēng)問題是制約著礦山發(fā)展的原因之一，只有解決了獨(dú)頭巷道掘進(jìn)通風(fēng)問題，才能保證礦山的安全、高效、持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外諸多學(xué)者都對獨(dú)頭掘進(jìn)通風(fēng)進(jìn)行了廣泛的研究。

然而，現(xiàn)有的獨(dú)頭巷道通風(fēng)設(shè)計(jì)僅考慮了正常作業(yè)過程中的通風(fēng)除塵需要，并未考慮火災(zāi)等極端情況下的通風(fēng)排煙效果。在作業(yè)過程中，由于機(jī)械作業(yè)、物品堆積、有毒有害氣體及粉塵聚集均易發(fā)生火災(zāi)事故，火災(zāi)事故過程中火災(zāi)煙氣對人員傷害最為顯著，因此應(yīng)對獨(dú)頭巷道火災(zāi)的最優(yōu)通風(fēng)排煙模式研究就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型的目的是提供一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有的獨(dú)頭巷道通風(fēng)未考慮火災(zāi)等極端情況下的通風(fēng)排煙情況，無法提供獨(dú)頭巷道在遭遇火災(zāi)時的最佳通風(fēng)排煙模式的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試 驗(yàn)裝置，包括獨(dú)頭巷道以及設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道中的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒中設(shè)有變頻風(fēng)機(jī)；其中所述風(fēng)筒設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道的內(nèi)壁上，且所述風(fēng)筒與所述獨(dú)頭巷道的延伸方向平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述獨(dú)頭巷道中設(shè)有一個風(fēng)筒，所述風(fēng)筒為抽出式風(fēng)筒，所述抽出式風(fēng)筒的風(fēng)流入口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道內(nèi)部，所述抽出式風(fēng)筒的風(fēng)流出口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道外部。

進(jìn)一步地，所述獨(dú)頭巷道中設(shè)有一個風(fēng)筒，所述風(fēng)筒為壓入式風(fēng)筒，所述壓入式風(fēng)筒的風(fēng)流出口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道內(nèi)部，所述壓入式風(fēng)筒的風(fēng)流入口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道外部。

進(jìn)一步地，所述獨(dú)頭巷道中設(shè)有兩個風(fēng)筒，所述的兩個風(fēng)筒分別為抽出式風(fēng)筒和壓入式風(fēng)筒，其中所述抽出式風(fēng)筒的風(fēng)流入口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道內(nèi)部，所述抽出式風(fēng)筒的風(fēng)流出口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道外部；所述壓入式風(fēng)筒的風(fēng)流出口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道內(nèi)部，所述壓入式風(fēng)筒的風(fēng)流入口設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道外部。

具體地，所述獨(dú)頭巷道為圓柱形水泥管道，所述獨(dú)頭巷道的內(nèi)徑為1.2m；所述風(fēng)筒采用可伸縮式鐵皮風(fēng)筒，所述風(fēng)筒內(nèi)徑為0.12m，所述風(fēng)筒設(shè)置在距離地面0.75m高度處。

(三)有益效果

本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型所述的獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，通過在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒，模擬抽出式通風(fēng)模式；通過在獨(dú)頭巷道中布置一個壓入式風(fēng)筒，模擬壓入式通風(fēng)模式；通過在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒和一個壓入式風(fēng)筒，模擬混合式通風(fēng)模式；通過這三種通風(fēng)模式的建立與試驗(yàn)操作，能夠獲得獨(dú)頭巷道中的火災(zāi)煙氣蔓延規(guī)律，建立起獨(dú)頭巷道火災(zāi)情況下最優(yōu)的通風(fēng)排煙模型，為地鐵施工等場合的獨(dú)頭巷道可能遭遇的火災(zāi)危險提供最佳的通風(fēng)排煙模式。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一中獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二中獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三中獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三中獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置的橫向截面示意圖。

圖中：1：獨(dú)頭巷道；2：抽出式風(fēng)筒；3：壓入式風(fēng)筒；4：火源；5：獨(dú)頭巷道掘進(jìn)面。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，包括獨(dú)頭巷道1以及設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1中的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒中設(shè)有變頻風(fēng)機(jī)。所述風(fēng)筒設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1的內(nèi)壁上，且所述風(fēng)筒與所述獨(dú)頭巷道1的延伸方向平行設(shè)置。在所述獨(dú)頭巷道1中還設(shè)有火源4，所述火源4設(shè)置在獨(dú)頭巷道1內(nèi)的地基上。

在本實(shí)施例中，所述獨(dú)頭巷道1中設(shè)有一個風(fēng)筒，所述風(fēng)筒為抽出式風(fēng)筒2，所述抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流入口201設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1內(nèi)部，所述抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流出口202設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1外部，從而構(gòu)成獨(dú)頭巷道內(nèi)的抽出式通風(fēng)模式。

通過本實(shí)施例所述的獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的具體步驟包括：

在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒，模擬抽出式通風(fēng)模式，其中抽出式風(fēng)筒可根據(jù)試驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)獨(dú)立變頻控制；

將火源放置于獨(dú)頭巷道中，模擬獨(dú)頭巷道起火狀態(tài)；

通過煙氣分析儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的煙氣特性數(shù)據(jù)，所述煙氣特性數(shù)據(jù)包括煙顆粒濃度、可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度和氧氣濃度；

通過能見度儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的能見度數(shù)據(jù)；

通過熱電偶束測量獲取獨(dú)頭巷道中的溫度場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的溫度場數(shù)據(jù)繪制溫度場分布云圖；

通過風(fēng)速儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)繪制風(fēng)速流場分布云圖。

其中，抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流入口201與獨(dú)頭巷道掘進(jìn)面5的距離設(shè)定為d1，在實(shí)驗(yàn)中d1分別取1m、1.5m、2m、2.5m、3m五種工況，并分別獲取每種工況下的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)。

實(shí)施例二

如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，包括獨(dú)頭巷道1以及設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1中的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒中設(shè)有變頻風(fēng)機(jī)。其中所述風(fēng)筒設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1的內(nèi)壁上，且所述風(fēng)筒與所述獨(dú)頭巷道1的延伸方向平行設(shè)置。在所述獨(dú)頭巷道1中還設(shè)有火源(圖中未示)，所述火源設(shè)置在獨(dú)頭巷道1內(nèi)的地基上。

在本實(shí)施例中，所述獨(dú)頭巷道1中設(shè)有一個風(fēng)筒，所述風(fēng)筒為壓入式風(fēng)筒3，所述壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流出口301設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道內(nèi)部，所述壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流入口302設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道外部，從而構(gòu)成獨(dú)頭巷道內(nèi)的壓入式通風(fēng)模式。

通過本實(shí)施例所述的獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的具體步驟包括：

在獨(dú)頭巷道中布置一個壓入式風(fēng)筒，模擬壓入式通風(fēng)模式，其中壓入式風(fēng)筒可根據(jù)試驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)獨(dú)立變頻控制；

將火源放置于獨(dú)頭巷道中，模擬獨(dú)頭巷道起火狀態(tài)；

通過煙氣分析儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的煙氣特性數(shù)據(jù)，所述煙氣特性數(shù)據(jù)包括煙顆粒濃度、可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度和氧氣濃度；

通過能見度儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的能見度數(shù)據(jù)；

通過熱電偶束測量獲取獨(dú)頭巷道中的溫度場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的溫度場數(shù)據(jù)繪制溫度場分布云圖；

通過風(fēng)速儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)繪制風(fēng)速流場分布云圖。

其中，壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流出口301與獨(dú)頭巷道掘進(jìn)面5的距離記為d2，在實(shí)驗(yàn)中d2分別取1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m五種工況，并分別獲取每種工況下的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)。

實(shí)施例三

如圖3-4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，包括獨(dú)頭巷道1以及設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1中的風(fēng)筒，所述風(fēng)筒中設(shè)有變頻風(fēng)機(jī)。其中所述風(fēng)筒設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1的內(nèi)壁上，且所述風(fēng)筒與所述獨(dú)頭巷道1的延伸方向平行設(shè)置。在所述獨(dú)頭巷道1中還設(shè)有火源(圖中未示)，所述火源設(shè)置在獨(dú)頭巷道1內(nèi)的地基上。

在本實(shí)施例中，所述獨(dú)頭巷道1中設(shè)有兩個風(fēng)筒，所述的兩個風(fēng)筒分別為抽出式風(fēng)筒2和壓入式風(fēng)筒3，其中所述抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流入口201設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1內(nèi)部，所述抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流出口202設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1外部。所述壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流出口301設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1內(nèi)部，所述壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流入口302設(shè)置在所述獨(dú)頭巷道1外部，從而構(gòu)成獨(dú)頭巷道內(nèi)的混合式通風(fēng)模式。

通過本實(shí)施例所述的獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的具體步驟包括：

在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒和一個壓入式風(fēng)筒，模擬混合式通風(fēng)模式，其中抽出式風(fēng)筒和壓入式風(fēng)筒可根據(jù)試驗(yàn)要求分別實(shí)現(xiàn)獨(dú)立變頻控制；

將火源放置于獨(dú)頭巷道中，模擬獨(dú)頭巷道起火狀態(tài)；

通過煙氣分析儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的煙氣特性數(shù)據(jù)，所述煙氣特性數(shù)據(jù)包括煙顆粒濃度、可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度和氧氣濃度；

通過能見度儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的能見度數(shù)據(jù)；

通過熱電偶束測量獲取獨(dú)頭巷道中的溫度場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的溫度場數(shù)據(jù)繪制溫度場分布云圖；

通過風(fēng)速儀測量獲取獨(dú)頭巷道中的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的風(fēng)速流場數(shù)據(jù)繪制風(fēng)速流場分布云圖。

其中，抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流入口201與獨(dú)頭巷道掘進(jìn)面5的距離設(shè)定為d3，且抽出式風(fēng)筒2的風(fēng)流入口201與壓入式風(fēng)筒3的風(fēng)流出口301距離始終保持0.5m。在實(shí)驗(yàn)中d3分別取1m、1.5m、2m、2.5m、3m五種工況，并分別獲取每種工況下的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)。

在上述各實(shí)施例中，各火災(zāi)試驗(yàn)裝置按1:5縮尺寸設(shè)置，所述獨(dú)頭巷道1采用圓柱形水泥管道，水泥管道的內(nèi)徑為1.2m，壁面厚度為12cm，水泥管道的長度根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可調(diào)節(jié)。所述風(fēng)筒采用可伸縮式鐵皮風(fēng)筒，所述風(fēng)筒內(nèi)徑為0.12m，所述風(fēng)筒設(shè)置在距離地面0.75m高度處。

在進(jìn)行火災(zāi)試驗(yàn)時，分別采用發(fā)煙率不同的木垛、電纜、液化氣、汽油、柴油、甲醇和正庚烷作為火源燃料，模擬不同發(fā)煙率的火源燃料下隧道起火狀態(tài)，并針對不同火源燃料，分別獲取在不同火源燃料時的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行火災(zāi)試驗(yàn)時，設(shè)定火源與風(fēng)筒之間的相對距離為D，在試驗(yàn)中D分別取值-1m、-0.5m、0m、+0.5m、+1m，其中正負(fù)號代表火源與聯(lián)絡(luò)通道的相對位置，正號代表火源位于聯(lián)絡(luò)通道左側(cè)，負(fù)號代 表火源位于聯(lián)絡(luò)通道右側(cè)，從而構(gòu)成五個火源位置工況。

將同一種火源燃料分別放置于五個火源位置處，分別獲取火源在各火源位置時的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)。

在上述各實(shí)施例中，通過對上述實(shí)驗(yàn)獲取的煙氣特性數(shù)據(jù)、能見度數(shù)據(jù)、溫度場數(shù)據(jù)和風(fēng)速流場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，能夠建立針對不同工況下的多因素耦合火災(zāi)模型，進(jìn)而為建立火災(zāi)條件下的獨(dú)頭巷道通風(fēng)排煙控制系統(tǒng)提供依據(jù)，并為火災(zāi)情況下通風(fēng)排煙系統(tǒng)的開啟提供技術(shù)方案，為人員安全疏散創(chuàng)造安全的路徑。

綜上所述，本實(shí)用新型所述的獨(dú)頭巷道火災(zāi)試驗(yàn)裝置，在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒模擬抽出式通風(fēng)模式，在獨(dú)頭巷道中布置一個壓入式風(fēng)筒模擬壓入式通風(fēng)模式，在獨(dú)頭巷道中布置一個抽出式風(fēng)筒和一個壓入式風(fēng)筒模擬混合式通風(fēng)模式，通過這三種通風(fēng)模式的建立與試驗(yàn)操作，能夠獲得獨(dú)頭巷道中的火災(zāi)煙氣蔓延規(guī)律，建立起獨(dú)頭巷道火災(zāi)情況下最優(yōu)的通風(fēng)排煙模型，為地鐵施工等場合的獨(dú)頭巷道可能遭遇的火災(zāi)危險提供最佳的通風(fēng)排煙模式。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。