朱育超

(陕西省瓦斯治理督导组，陕西 西安 710018)

0 引言

煤作为最重要的化石燃料之一，被广泛地用作能源和相关化学原料[1-3]。然而，煤自燃问题一直困扰着煤炭开发利用[4]。一般状态下，煤会与氧气发生低温氧化，这导致热量的释放。另一方面，如果煤自热过程持续较长时间，会转变为剧烈的氧化，最终变为不受控制的燃烧[5]。为了了解煤自燃机理，预测煤的自燃，人们进行了大量研究。ZHANG等[6]利用自制仪器研究了一氧化碳排放特性和动力学特性。此外，DENG等[7]还建造了一个15 t的试验炉，并研究了煤自燃特性，其结果表明，煤温度在70 ℃以下缓慢上升，超过100 ℃时煤温上升加快。试验工作可以有效地揭示煤自燃真实结果。因此，已经有一些工作采用自行设计试验系统和一些先进仪器对煤自燃特性进行研究[8-9]。然而，由于试验困难和费用较大，它可能是不容易实现的。采用数值模拟方法对煤自燃特性进行研究是一种有前景的措施。已经有研究采用数值模拟了解煤自燃特性。YUAN等[10]建立了长壁采空区自发加热模型，对3种不同的煤进行了非稳态模拟。董子文等[11]采用有限元方法建立了煤堆自热模型，研究了风障联合压实防治煤堆自燃的技术。于志金等[12]研究了煤自然发火过程高温区域演化特性，结果表明漏风会在低温阶段抑制煤自燃，而在高温阶段促进煤自燃。KRAUSE等[13]提出了一个涉及8种化学物质的数值模型来研究煤阴燃火灾的自燃和蔓延。

虽然大多数研究人员关注煤自热或气体生成，但这2个方面都是了解和预测煤自燃的关键参数。……