自燃火区火源位置的另类确定方法

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摘要：针对自燃发火火源点位置难以确定的问题，利用热学相关理论，推导出了一种新的测定自燃发火火源位置的计算思路。介绍该方法的计算原理，建立了铅锤正方形计算模型，使用简单，投资少，对有效防治自燃发火具有重要意义。

关键词：自燃火源位置 测定 计算方法

矿井火灾一直是威胁矿井安全生产的主要灾害之一。一旦发生火灾，往往同时引起瓦斯、煤尘的爆炸，扩大灾害范围和破坏程度，造成人员伤亡、物资损失和大量的煤炭资源被烧毁或冻结，而且在事故处理过程中还要消耗大量的人力、物力和时间。

根据有关统计资料，在矿井火灾中自燃火灾所占的比例非常之大，在70%以上。这是因为：①它的形成过程十分缓慢不易被发现；②火源点不易被找到，难以扑灭。因而自燃火灾不仅是矿井防灭火工作的重中之重，也是矿井通风技术人员研究的重点之一。由于其火源点不易被找到，一旦煤炭自燃形成火灾，目前主要是采取对火区均压或封闭火区的办法进行处理，这样既影响生产，又浪费人力、物力，同时还需要较长的处理时间，即使这样，因为不能明确火源点的位置，对于灭火的效果也不能充分确定，从而造成表面上看火区是熄灭了，但仅仅是暂时消灭了火灾的外观指标，而实际上火源依然存在，有的甚至达到几十年、上百年。

这里提出一种对火源点位置及其温度进行测定的算法，请广大同行指正。

1 算法原理

热量在介质中传播（传导）时，会因介质的热阻而产生损失，正是这部分损失的热量导致了介质的温度的升高。这种升高是有规律的（假设介质对热量传导是各向同性的）：在以火源点为中心的热场中，在等温面下降的方向上，每单位距离的温度差在同一时间点上是相同的，这就是所说的温度梯度。同时，矿井自燃火源点一旦形成，就会以其火源点（温度在100℃以上，高温时可达700～800℃以上）为中心向四周蔓延，同时通过其周围介质释放燃烧生产的热量，并改变其周围介质的温度，使其温度升高。

根据为这一原理，可以通过测定火源点周围的介质的温度来计算出火源点位置和温度。

条件：假定火源点周围的介质对热量传播具有各向同性。

由于所求的火源点的未知量有四个：温度和三个座标数值，故需建立四元方程组。

另外，该求解及验根过程可以编制程序利用计算机完成。

3 实际应用中注意事项

3.1 在实际测定过程中，首先要判断出火源点的所在的区域，以合理确定坐标系的位置简化计算过程，同时四个测点的位置可以任意确定，但其对于选定的坐标系的座标必须能够准确得到。

3.2 测定的温度要保证是介质的真实温度，测定时测点的温度要保证不受除介质外的热量的影响。

3.3 测定时所用的测定仪器、记录仪器及所用的导线的材质等技术参数要保证一致，以尽量避免因仪器、导线而引起的误差。

3.4 可通过附加设备对测定的数据定时、定时间间隔取数，以保证取得数据的时间的一致性，并在测定仪器显示的数值稳定后读取数值。

3.5 为保证计算结果的准确性，可在间隔一定时间的基础上读取多组数值进行分别计算或对每一测点的多个数值进行处理后进行计算。

3.6 求得的解要结合现场具体情况验证，防止出现增根。

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M].北京：中国矿业大学出版社，2004.4.

[2]黄元平.矿井通风[M].北京：中国矿业大学出版社，2003.6.

[3]国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.1.

[4]刘伟.多孔介质传热传质理论与应用.科学出版社出版.2006.

作者简介：

王岸泓（1969—），男，河北滦县人，工程师，现就职于鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司，从事矿井通风的管理工作。