煤自燃是所有产煤国家面临的共同矿井灾害，目前，中国有50多处煤田火区昼夜燃烧，燃烧面积达720 km 2 ，每年经济损失约40亿元。
在全世界范围，中国、美国、印度等地都有煤火。美国媒体将中国的地火列为“世界5大持续性灾难”之一。据美国《时代》杂志报道，除了南极洲外，每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。
通过试验模拟煤自然发火的过程是研究自燃火源的形成和演化规律最有效的方法。
但小型试验研究无法模拟真实的自燃环境及对火源位置进行追踪，吨级的试验台虽可测试煤真实的自燃过程，但受限于可重复性差等试验条件，不能进行更多拓展性研究。数值模拟则恰好弥补了这一缺点。
来自西安科技大学文虎教授团队利用数值模拟的方法，研究漏风条件和散热环境对火源位置分布和温度的影响。
研究人员发现：在火源位置逐渐向空气表面发展的过程中，漏风量增大不仅显著扩大了高温范围，且相同温度下火源位于距表面更深的位置；降低环境散热量，会导致火源区域径向扩散，并使整个区域内煤的温度梯度减小；漏风条件主要影响高温阶段煤的升温速率，而散热量增多则会显著延长煤的低温氧化过程。
研究人员以西安科技大学自建的XK型大型煤自然发火试验台为模拟背景。通过改变炉壁的导热性和内外温差来模拟不同的散热环境。得到中心火源温度达到100、200和300 ℃时炉内温度场分布。
散热环境的影响
不同散热条件下炉内最高温度分布
随着炉壁导热系数减小，整个试验台内火源区域逐渐径向扩散，炉内温度梯度减小，高温范围扩大。
漏风条件的影响
不同漏风条件下炉内温度分布
在相同的温度阶段，风量增大，会使火源区域向煤体深部发生明显的迁移，导致火源发展至空气表面的温度越高。同时，风量增大伴随着相同温度时炉内煤的温度梯度减小。
增大风量导致自然发火期缩短的主要原因在于明显加速了煤的高温氧化反应，缩短了由临界温度至燃烧温度的周期。
来源：于志金，文虎，陈晓坤，等.大型煤自燃试验的火源演化特征模拟[J]煤炭科学技术,2017,45(1)：89-93,141.
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信息提供：朱恩光编辑整理：刘旸
审核：毕永华
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