赵 蕾，牛会永，黎经雷，李石林



采空区煤自燃的多场耦合作用研究*

赵 蕾，牛会永，黎经雷，李石林

(湖南科技大学 资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭市 411201)

为研究采空区煤自燃致灾过程，以煤自燃多场耦合机理为理论基础，综合论述流−热耦合、热−化耦合及流−化耦合的研究现状，通过采空区耦合模型引出渗流场、化学场及温度场的控制方程，并对其耦合过程进行分析。结果表明：煤自燃是由煤氧复合反应、渗流过程及热风压作用共同耦合而成。因此，煤自燃是采空区渗流场、化学场和温度场共同耦合作用的结果。

采空区；煤自燃；多场耦合

煤自燃是具有自燃倾向性的煤体遇到氧气后，进行氧化反应产生大量热量，并向采空区传递热量，使遗煤温度升高并达到着火点的过程。据资料统计，煤自燃火灾次数占矿井火灾总数的90%以上，会造成大量的能源浪费和经济损失，产生有毒有害气体，并威胁工人的生命安全[1−2]。

煤自燃主要是混合气体及燃烧气体产物形成的渗流场、煤氧复合燃烧过程形成的化学场以及煤岩体集聚热量形成的温度场共同耦合作用的结果，煤本身的氧化特性和放热特性决定煤的自燃属性[3]。本文通过分析采空区煤自燃过程的渗流场、化学场和温度场之间的作用机理，建立流−化−热耦合模型，为预测煤自燃的发生提供重要依据。

1 采空区煤自燃过程的多场耦合作用机理

采空区在采动应力、热风压等作用下会发生位移和变形破坏，破坏过程是一个能量不断转化的过程。……