自燃火區火源位置的另類確定方法

摘要：針對自燃發火火源點位置難以確定的問題，利用熱學相關理論，推導出了一種新的測定自燃發火火源位置的計算思路。介紹該方法的計算原理，建立了鉛錘正方形計算模型，使用簡單，投資少，對有效防治自燃發火具有重要意義。

關鍵詞：自燃火源位置 測定 計算方法

礦井火災一直是威脅礦井安全生產的主要災害之一。一旦發生火災，往往同時引起瓦斯、煤塵的爆炸，擴大災害范圍和破壞程度，造成人員傷亡、物資損失和大量的煤炭資源被燒毀或凍結，而且在事故處理過程中還要消耗大量的人力、物力和時間。

根據有關統計資料，在礦井火災中自燃火災所占的比例非常之大，在70%以上。這是因為：①它的形成過程十分緩慢不易被發現；②火源點不易被找到，難以撲滅。因而自燃火災不僅是礦井防滅火工作的重中之重，也是礦井通風技術人員研究的重點之一。由于其火源點不易被找到，一旦煤炭自燃形成火災，目前主要是采取對火區均壓或封閉火區的辦法進行處理，這樣既影響生產，又浪費人力、物力，同時還需要較長的處理時間，即使這樣，因為不能明確火源點的位置，對于滅火的效果也不能充分確定，從而造成表面上看火區是熄滅了，但僅僅是暫時消滅了火災的外觀指標，而實際上火源依然存在，有的甚至達到幾十年、上百年。

這里提出一種對火源點位置及其溫度進行測定的算法，請廣大同行指正。

1 算法原理

熱量在介質中傳播（傳導）時，會因介質的熱阻而產生損失，正是這部分損失的熱量導致了介質的溫度的升高。這種升高是有規律的（假設介質對熱量傳導是各向同性的）：在以火源點為中心的熱場中，在等溫面下降的方向上，每單位距離的溫度差在同一時間點上是相同的，這就是所說的溫度梯度。同時，礦井自燃火源點一旦形成，就會以其火源點（溫度在100℃以上，高溫時可達700～800℃以上）為中心向四周蔓延，同時通過其周圍介質釋放燃燒生產的熱量，并改變其周圍介質的溫度，使其溫度升高。

根據為這一原理，可以通過測定火源點周圍的介質的溫度來計算出火源點位置和溫度。

條件：假定火源點周圍的介質對熱量傳播具有各向同性。

由于所求的火源點的未知量有四個：溫度和三個座標數值，故需建立四元方程組。

另外，該求解及驗根過程可以編制程序利用計算機完成。

3 實際應用中注意事項

3.1 在實際測定過程中，首先要判斷出火源點的所在的區域，以合理確定坐標系的位置簡化計算過程，同時四個測點的位置可以任意確定，但其對于選定的坐標系的座標必須能夠準確得到。

3.2 測定的溫度要保證是介質的真實溫度，測定時測點的溫度要保證不受除介質外的熱量的影響。

3.3 測定時所用的測定儀器、記錄儀器及所用的導線的材質等技術參數要保證一致，以盡量避免因儀器、導線而引起的誤差。

3.4 可通過附加設備對測定的數據定時、定時間間隔取數，以保證取得數據的時間的一致性，并在測定儀器顯示的數值穩定后讀取數值。

3.5 為保證計算結果的準確性，可在間隔一定時間的基礎上讀取多組數值進行分別計算或對每一測點的多個數值進行處理后進行計算。

3.6 求得的解要結合現場具體情況驗證，防止出現增根。

參考文獻

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[4]劉偉.多孔介質傳熱傳質理論與應用.科學出版社出版.2006.

作者簡介：

王岸泓（1969—），男，河北灤縣人，工程師，現就職于鄂爾多斯市國源礦業開發有限責任公司，從事礦井通風的管理工作。