煤最短自然发火期解算模型及测定研究

Spontaneous combustion of coal still seriously threaten the coal production、storage and transport，and have caused serious damage to the coal industry. Based on study on character of spontaneous combustion of coal,the mathematical model of ignition times is set up, which is important in searching for new determination methods of Calculation of ignition times for effective prevention self-heating of coal..In this study, based on dynamic equation of coal's adiabatic oxidation， the simulation system for the process of spontaneous combustion of coal is worked out. And the spontaneous combustion simulation using small coal sample was carried out， which is the first successful case nationwide. The ignition time of samples was calculated by the mathematical model with activation energy, Based on the thermal equilibrium equation of coal and oxygen reaction, a mathematical model of the ignition time of coal was put forward with activation energy and equation Boddington and erifying it by field experiment.

煤自燃火灾严重威胁着煤炭生产和储运的安全，给煤炭产业带来极大的安全隐患。为有效的防治煤炭自然，研究煤炭自燃特征，确定煤最短自然发火期计算模型，并提出煤炭自然发火期的测定方法具有重要意义.本研究依据煤绝热实验计算活化能，并依此计算基于活化能的自然发火期计算模型，在此基础上依据传热学、传质学和渗流力学理论，建立多因素影响下的煤炭最短发火期解算模型和测定方法。最后根据现场试验验证、修正模型和方法。

煤炭自燃是常见的煤矿灾害之一，在特定环境下，一旦某一区域的煤体氧化放出的热量不能及时被漏风产生的对流换热和表面导热作用带走，温度就会不断升高导致火灾，甚至引发爆炸。煤炭自燃是由于煤体表面各种活性结构与氧发生物理吸附、化学吸附和化学反应，当放出的热量大于散发的热量时，煤温上升而导致的。煤体与氧气从开始接触到发生化学反应的各个阶段伴随着反应气态产物增加、氧含量减少，且有放热和吸热效应发生。热量的产生导致煤与空隙内气体内能改变及煤体内部产生温差，从而造成热对流、热传导以及热量的积聚。煤体内部气体成分、含量和内能的变化改变气体的运移过程，气体运移过程的改变影响空气渗流，从而导致氧含量发生改变，又进一步影响到热传导、热对流、热积聚、煤氧复合等一系列过程。不同的松散煤体各物性因对流和孔壁的辐射、空隙率、空隙分布和形状、空隙尺寸、空隙内的气体传导、煤种等多种因素有关。针对这一现状，项目运用绝热氧化实验装置、自然发火实验炉及热分析仪等技术，探讨影响煤自然发火的多种因素，并且为防灭火工作的开展提供一定的理论支撑。. 1）灰分对煤自燃影响的实验研究。通过绝热氧化实验研究不同灰分含量对煤自燃特性的影响，分析灰分的作用机理，并讨论R70、CPT、B-M指标受灰分影响的变化情况。. 2）绝热氧化实验下煤自燃临界点研究。为探究煤自燃过程的反应特征与建立煤自燃临界温度点的判定模型，对6种煤样进行了绝热氧化升温实验，采用煤样活化能指标在不同时间段的变化情况来表征煤低温氧化内在特征. 3）煤自燃全过程高温区域及指标气体时空变化规律的实验研究。利用煤自然发火实验炉模拟了煤样从常温至着火点的自燃全过程，全面详细地分析煤自然发火各阶段煤体温度及高温点移动机理，并且阐述指标气体的时空变化情况。. 4）初始温度对煤自然发火期的影响研究。改变起始温度值，进行计算得到不同起始温度下的自然发火期，建立了起始温度与自然发火期关系模型。