刘星魁

(河南工程学院 资源与安全工程学院，河南 郑州 451191)

煤炭自燃时常威胁煤矿正常生产。事故监测数据表明，煤炭自燃是煤矿井下重大安全事故的重要诱因之一[1]。近五年，伴随各类宏观调控政策的出台[2]，以及市场需求量的降低，煤炭销量时常波动，导致煤场会长期储存大量周转煤。出于成本限制，储煤场地多为简易半封闭式，甚至完全露天，如港口码头、郊外空地等[3]。然而，作为一种典型的多孔吸氧物质，煤在露天堆放时极易氧化，引发自燃，威胁现场作业人员的安全，造成经济损失，且燃烧时会持续释放各类碳化物造成空气污染[4]。因此，煤炭自燃预防、预警工作的重点不仅包括井下煤巷、煤柱、采空区等易自燃区域，也包括地面煤堆。

针对煤堆自燃问题，文献[5]提出的技术手段除现场即时温度数据监测外，还包括数值计算平台，通过计算机完成模型的构建、求解、分析，并结合实验对模拟结果进行验证。文献[6]指出了煤堆温度动态分布特征及其影响因素。文献[7]与文献[8]对煤堆内部漏风分布进行了分析，并模拟了多物理场耦合下煤堆的自燃过程及火点位置。文献[9]利用有限差分法对二维煤堆自燃模型进行了数值求解，分析了不同堆放方式对煤堆传热与燃烧的影响。在大量相关数值模拟应用研究中，在二维平面上，煤堆形状通常被近似为梯形或三角形[10-11]，然后分析区域内流场及温度分布信息，进而得出结论，但少有文献对比这两类形状煤堆自燃特征的不同之处。……