沟槽效应：暗中蛰伏的火龙吐息

2026-5-22 00:00 | 发布者: EHS最新资讯 | 查看: 175 | 评论: 0 | 来自: EHC.CN

摘要：沟槽效应可以简单理解为：当火灾发生在倾斜的槽状空间中，火焰和热烟气会沿沟槽方向贴附、加速、上窜，使火势在短时间内突然增强，甚至形成火焰喷发式的快速蔓延。

引言：杏花煤矿重大火灾

2015年11月20日，黑龙江省杏花煤矿发生重大火灾事故。原国家安全监管总局、国家煤矿安监局通报显示，事故造成21人遇难、1人下落不明。事故发生在东一采区皮带道，皮带机型号为 DTC120/50/3×400，皮带面宽1.2米，长度1100米，坡度22度。ehs.cn

官方通报对事故直接原因的初步分析是：皮带道皮带着火，有毒有害气体沿风流进入30#层左四采煤工作面，造成该工作面作业人员中毒窒息死亡。通报还指出，事故暴露出现场安全管理薄弱、安全隐患治理不到位、事故迟报近9小时等问题。也就是说，死亡并不只来自“火烧到了哪里”，还来自火灾烟气和有毒有害气体沿着空间、风流和巷道快速扩散。

如果只看这些原因，它很容易被理解为一场“皮带着火”的矿山事故。

但如果把这些因素放到火灾发展过程中，它们就变得格外危险：

1100米，是一条很长的巷道；

坡度22°，意味着它有明显的上升坡度；

皮带、浮煤、撒煤，是沿途连续存在的可燃物；

气流，则会把燃烧产生的热量、烟气和有毒有害气体带向更远处。

这些因素，都引向一个不太为大众熟知的火灾现象——沟槽效应。

一、沟槽效应：火为什么会沿着“槽”冲上去？

为什么一条皮带道着火，会造成如此严重的后果？

在日常经验里，人们常常觉得火是“向上烧”的。纸张燃烧，火苗往上；蜡烛燃烧，火苗也往上。这种经验在开阔空间里大体成立。

可一旦火进入一个倾斜、狭长、有侧壁、有连续可燃物的空间，情况就会复杂得多。

在这种空间里，火焰和热烟气并不会简单地垂直上升。它们会受到几何结构约束，沿着坡面、槽形空间和可燃物表面发展。热量被聚集，可燃物被提前预热，燃烧产生的气流又不断推动火焰向上延伸，这就是沟槽效应的危险之处。

沟槽效应通常需要几个条件共同出现：

第一，空间要有明显坡度。坡度越明显，热烟气越容易沿上升方向运动，上方可燃物也更容易被预热。

第二，空间要像“沟槽”。也就是两侧有约束，底部有可燃物或可燃表面。这种结构会限制热量向两侧散失，让火焰和高温烟气被“收束”在槽内。

第三，可燃物要连续分布。如果只有一个孤立燃点，火可能烧完就弱下去；如果可燃物沿着沟槽持续延伸，火就有了向前推进的路径。

第四，通风和气流条件会强化火势。底部空气不断补入，上方热烟气不断排出，火焰就可能形成类似喷射的上窜形态。

因此沟槽效应可以简单理解为：

当火灾发生在倾斜的槽状空间中，火焰和热烟气会沿沟槽方向贴附、加速、上窜，使火势在短时间内突然增强，甚至形成火焰喷发式的快速蔓延。

爱丁堡大学参与的 IMFSE 消防安全工程国际硕士项目中，Anna Gorodilova 的硕士论文《Is There a Vertical Trench Effect?》专门讨论了沟槽几何对火焰传播的影响。

论文在历史背景部分提到：2015年中国发生过一起由“trench geometry（沟槽几何）”导致的灾难，21名煤矿工人死于一场源自长距离、陡角度倾斜输送带的快速火灾；同时论文指出，在沟槽几何中，侧壁会限制辐射热向外散失，并把热量反射回燃料表面；实验结论也显示，沟槽结构会使不同倾角下的火焰传播速度更高，甚至在垂直方向上仍然存在沟槽效应。

二、1987年伦敦国王十字地铁站火灾：让“沟槽效应”进入科学的视野

如果说杏花煤矿事故可以帮助我们理解“长距离倾斜输送带”和“狭长空间火灾”的风险，那么真正让沟槽效应进入现代火灾科学视野的，是1987年伦敦国王十字地铁站火灾。

1987年11月18日晚，伦敦国王十字地铁站发生火灾。火灾大约发生在晚上7点25分，一根点燃的火柴从木质自动扶梯的缝隙中掉落，引燃了扶梯台阶下方的油脂、碎屑、灰尘和杂物。起初，火势被形容为“大纸箱大小”，人们只是看到“其中一段缝隙中漏出火光”，但实际上火焰加热了皮卡迪利线自动扶梯的框架和木质结构，并持续预热其余木质扶梯，最终导致火势急剧扩大，火球从扶梯井道冲入售票大厅，将许多人卷入其中。这场火灾最终造成高达31人死亡，其中包括一名高级消防官，另有多人严重受伤。