بررسی تأثیر پارامترهای مؤثر بر اطفای آتش در تونل زغال‌سنگ در حال پیشروی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

2 دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

در این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز دینامیکی آتش، اثرات وجود نازل، انشعابات و فن تهویه هوا بر آتش‌سوزی در یک راهروی تونل معدن زغال‌سنگ در حال پیشروی به طول 40 متر بررسی شده است. این مطالعه نشان داده است وجود نازل علی‌رغم کاهش میدان دید به سبب تبخیر آب، سبب کاهش دمای سرتاسر راهرو و کاهش غلظت کربن دی اکسید به اندازه 15000 پی‌پی‌ام در دورترین نقطه راهرو خواهد شد. وجود انشعاب در یک راهروی تونل معدنی، علاوه بر تأمین مسیر تخلیه از محل آسیب‌دیده، سبب افزایش مدت‌زمان ایمن ماندن نقاط مختلف معدن از نظر دما و غلظت گازهای مضر حاصل از آتش‌سوزی خواهد شد؛ از طرفی اگر انشعاب نزدیک به آتش باشد، به دلیل تأمین اکسیژن مورد نیاز، منجر به گسترش آتش خواهد شد. وجود فن دمشی به منظور تهویه هوا در راهروی تونل علی‌رغم اطفای سریع‌تر آتش و کاهش 46 درصدی میانگین دمای روی منبع آتش، سبب افزایش غلظت کربن مونو اکسید به مقدار 5/7 پی‌پی‌ام در دورترین نقطه راهرو خواهد شد. همچنین استفاده از نازل‌های متصل به ترموکوپل به سبب نداشتن تأخیر زمانی نسبت به اسپرینکلرها، در مهار آتش مؤثرتر عمل می‌کنند و سبب کاهش 69 درصدی دما بر روی منبع آتش خواهند شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sinha PR (1986) Mine fires in Indian coalfields. Energy, 11(11-12), 1147-1154.
[2] Farahani JV (2014) Man-made major hazards like earthquake or explosion; case study, Turkish mine explosion (13 may 2014). IR J of Public Health 43(10): 1444.
[3] Ray SK, Singh RP (2007) Recent developments and practices to control fire in undergound coal mines. Fire Technol 43(4): 285-300.
[4] Li Y, Zhang X, Sun X, Zhu N (2021) Maximum temperature of ceiling jet flow in longitudinal ventilated tunnel fires with various distances between fire source and cross-passage. Tunnelling and UnderG Space Technol 113: 103953.
[5] Wu E, Huang R, Wu L, Shen X, Li Z (2020) Numerical study on the influence of altitude on roof temperature in mine fires. IEEE Access 8: 102855-102866.
[6] Cao B, Yang L, Wang H, Xu Q, Li B (2021) Numerical study on the different prevention methods for fire and smoke in utility tunnel fire. In IOP Conf. Ser. Earth and Environmental Sci. 675(1): 012045 IOP Publishing.
[7] Stewart CM, Aminossadati SM, Kizil MS (2015) Underground fire rollback simulation in large scale ventilation models. In 15th North American Mine Vent. Symposium.
[8] Adjiski V, Mirakovski D, Despodov Z, Mijalkovski S (2015) Simulation and optimization of evacuation routes in case of fire in underground mines. J of Sustainable Mining 14(3): 133-143.
[9] Zhang LL, Li CY (2017) Effect of inert gas injection on gas explosion in the process of sealing fire zone. In IOP Conf. Ser. Earth and Environmental Sci. 59(1): 012044 IOP Publishing.
[10] Haghighat A, Luxbacher K (2018) Tenability analysis for improvement of firefighters’ performance in a methane fire event at a coal mine working face. J of Fire Sci 36(3): 256-274.
[11] Heidarinejad G, Vasheghani Farahani R (2018) Numerical Simulation of Fire in Tunnel with Ventilation and Suppression Systems. Modares Mech Eng 18(8): 209-220.
[12] Jian-guo W, Rui-meng W, Yan-qiu W, Jun-kai S (2019) Numerical Simulation of Smoke Variation During Fire in Intake Airways on a Coal Mining Face. In Proc. of the 11th Int. Mine Vent. Cong. (pp. 652-663). Springer, Singapore.
[13] Lee J (2019) Numerical analysis on the rapid fire suppression using a water mist nozzle in a fire compartment with a door opening. Nuclear Eng and Technol 51(2): 410-423.
 
[14] Rosema A, Guan H, Veld H (2001) Simulation of spontaneous combustion, to study the causes of coal fires in the Rujigou Basin. Fuel 80(1): 7-16.
[15] Yeoh GH, Yuen KK (2009) Computational fluid dynamics in fire engineering: theory, modelling and practice. Butterworth-Heinemann.
[16] McGrattan K, Hostikka S, McDermott R, Floyd J, Weinschenk C, Overholt K (2013) Fire Dynamics Simulator user’s guide. NIST Special Publication 1019(6): 1-339.
]۱۷[ جوشقانی م (۱۳۸۳). بررسی ساختارهای بزرگ حرکتی در پدیده جابجایی آزاد پلوم با استفاده از شبیه­سازی گردابه­ای بزرگ. دانشگاه صنعتی شریف.
[18] Turns SR (2000) An introduction to combustion: concepts and applications. McGrw-Hill.
]۱۹ [حیدری‌نژاد ق، پاسدارشهری ه، صفرزاده م (1399) اهمیت استفاده از مدل احتراقی و زیرشبکه مناسب به‌منظور مدل‌سازی الگوی جریان در آتش استخری بزرگ‌مقیاس. نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 52(9): 2425-2442.
[۲۰] پارسا س، محمدیان ا، افشین ح، فرهانیه ب (۱۴۰۰) بررسی تأثیر نسبت ابعاد دریچه و شرایط منبع احتراق بر رفتار پدیده بازافروختگی به روش شبیه-سازی گردابه‌‌های بزرگ. مجله مکانیک سازه ها و شاره ها 11(3): 165-179.
[21] Deming W, Xingshen W, Qingguo B (1996) Study on the combustion characteristics of mine fires. China Uni of Mining Technol 1: 49-56.
[22] McGrattan KB, Baum HR, Rehm RG (1998) Large eddy simulations of smoke movement. Fire Safety J 30(2): 161-178.