煤炭科学技术

作者：梁运涛, 张鹏成, 孙勇, 贾宝山, 张德鹏, 郭宝龙,

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,

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。

来源：2025年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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