基于等效氧化暴露时间理论的褐煤自燃特性研究

张河猛¹，张晓明^1,2，王永军¹，王继仁¹，佐佐木久郎³

1. 辽宁工程技术大学矿业学院2. 辽宁工程技术大学工程与环境研究所3. 九州大学工学府

摘 要：为研究堆积褐煤自燃特性,通过开放式恒温实验获得不同体积立方体褐煤(边长分别为0.05,0.1,0.15和0.25 m)内部升温曲线、临界自燃着火点温度(Tc)和表观活化能等特征参数。基于等效氧化暴露时间(EOET)理论,针对实验条件建立均质多孔介质的多场耦合数学模型,并通过实验结果验证了数值模拟的合理性,从而掌握了实验无法获得的温度场、氧浓度场和渗流场的动态分布。通过实验将褐煤升温过程划分为4个阶段。结合实验及数值模拟明确了煤体热量产生与传递、水分蒸发与运移、氧气消耗与运移、自然对流等多种因素的耦合关系,探讨了升温过程中相对EOET与产热加速率的负相关关系。进而对大型煤堆自燃状态进行模拟,验证了煤堆临界自燃着火点温度实验式的合理性。

关键词：褐煤自燃;开放式恒温法;临界自燃着火点温度;等效氧化暴露时间;表面积体积比;