漏风风速对采空区遗煤氧化行为的研究
梁运涛1
张鹏成2
孙勇3
贾宝山2
张德鹏4
郭宝龙5
1.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 阜新 123000;煤炭科学研究总院有限公司,北京 1000132.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院,辽宁 阜新 1230003.沈阳航空航天大学 安全工程学院,辽宁 沈阳 1101344.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 1131225.山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590
摘要：采空区漏风是诱发遗煤氧化、自热及自然发火的关键因素,漏风风速的变化直接影响氧气供应、热量积累和气体迁移过程,从而决定采空区自然发火的发展强度与空间分布特征.为揭示漏风风速对遗煤氧化行为的影响规律,在 6组不同漏风风速条件下,利用程序升温氧化动力学测定装置,对蒲河煤矿褐煤的耗氧速率、放热强度及表观活化能等自燃特性参数进行了系统测定,分析其随温度变化的规律.同时,依托尺寸为 10 m×5 m×1 m的采空区物理相似试验平台,在进风巷入口风速保持为 0.52 m/s时,布置 25个测点,分析采空区内部风速、温度及CO体积分数的空间分布特性,探讨采空区内部非均匀漏风场对气热耦合场的影响.结果表明:漏风风速对煤的耗氧速率、放热强度及表观活化能具有显著影响.综合分析本次试验设定的 6组风速发现,风速为 0.37 m/min时煤的氧化与热积累特性最为显著,在 170℃时耗氧速率达到 2.80×10-7 mol/(cm3·s),放热强度为 1.66×10-2 J/(cm3·s),其他风速条件下的响应则表现出不同程度的弱化或延迟.物理相似试验结果显示,当工作面进风巷入口风速为 0.52 m/s时,采空区高温点最早出现在靠近进风隅角的邻近工作面区域,随后随时间逐渐向回风侧扩展,并向采空区深部迁移,最终在采空区内部形成相对稳定的高温区,稳定区域风速为 0.33 m/min.CO体积分数场与温度场表现出较高的一致性,高CO体积分数区域主要分布在高温点及其下风侧附近,呈现热源-CO富集的协同分布特征.上述结论从氧化动力学参数变化和采空区气热场演化 2个方面揭示了漏风风速对遗煤氧化及采空区自然发火发展的关键影响规律,为矿井回采工作面采空区火灾的预测、预警与防控提供了科学依据.
关键词：漏风风速程序升温自燃特性物理相似平台高温点迁移气体运移
分类号：TD75(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174229)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-16（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 167-179 )
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