地下煤火阴燃自维持特性与热浮力驱动供氧能耗研究
戴仁坤
宋泽阳
芦星
肖旸
邓军
西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054
摘要：地下煤火是一种全球性的重大灾害,其可以在自身产生的高温烟气引发的热浮力驱动作用下保持长期的自维持阴燃,这种自维持特性是地下煤火持久致灾、极难防控的根本原因,如何理解这种自维持特性仍是尚未解决的科学难题.从能量分析的角度探索地下煤火的自维持特性原理,通过搭建小尺度实验装置开展热浮力驱动地下煤火物理相似实验,利用不同厚度的多孔泡沫构建不同的热浮力驱动供风条件,结合数值模拟获得了不同热浮力驱动供风条件下地下煤火阴燃过程中烟气温度、热浮力及其引起的风速变化,并进一步分析了热浮力驱动供氧能耗与烟气排出能量之间的关系.结果表明:随着泡沫厚度的增加,烟气温度逐渐降低,热浮力及其引发的风速均逐渐减小,地下煤火阴燃强度逐渐减弱,热浮力驱动供氧能耗逐渐减少,但其相对于烟气排出能量的比值变化不大;热浮力驱动供氧能耗相对于烟气排出能量的比值随地裂缝深度增加而增大,但总体比值极小,随地裂缝深度变化在 10-5～10-3 区间内变化;相对于烟气排出能量,仅需耗费极小比例(可低至十万分之一)便可以实现热浮力驱动下的地下煤火自维持蔓延,这也是地下煤火极难防控的根本原因之一.
关键词：地下煤火阴燃热浮力自维持能量分析
分类号：TD75+2.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省博士后科研资助项目(2023BSHYDZZ155)陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2024JC-YBQN-0422)国家自然科学基金(52474247)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 43-49 )
英文信息