矸石山自燃程度和爆炸的关联分析

段玉龙¹，周心权¹，余明高²，吴彩虹¹，郝强²

1. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 河南理工大学河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室

摘 要：为了研究矸石山自燃程度和爆炸的关系,从温度场、物理爆炸、化学爆炸3个方面对矸石山的自燃程度和爆炸关系进行了分析.利用有限元知识和ANSYS模拟软件进行了自燃煤矸石山的瞬态温度场分析和模拟;从物理爆炸的角度对矸石山自燃程度和爆炸关系进行了探讨;利用化学热力学进行了矸石山自燃烟气成分计算,从化学角度对一定环境条件下矸石山自燃程度和爆炸的关系进行了量化分析.结果显示,自燃矸石山的温度从外到内先升高后降低,随自燃程度的加大高温区域近似呈等加范围扩大,最高温大约在距矸石山表面6 m附近;矸石山自燃程度的加剧使其内部形成的空隙和拱形更大更多,雨水充足且达到一定自燃程度条件下,会形成矸石山物理爆炸;温度T≤1 200 K时爆炸混合气体存在一定的爆炸极限,可能发生化学爆炸;温度T>1 200 K时爆炸混合气体体积很小,爆炸极限几乎不存在,发生化学爆炸的可能性小.

关键词：矸石山;自燃;爆炸;温度;