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      西安科技大学宋泽阳副教授研究团队：热浮力驱动下地下煤火阴燃蔓延模型与机制

   惠绍棠¹, 宋泽阳¹, 李茂锐²

   张利冬¹,  张  浩¹

      1.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安 710054，

      2.苏博特新材料股份有限公司，江苏 南京 211103。

      地下煤火蔓延模型与机制研究对我国煤炭资源绿色安全开采具有重要意义。目前地下煤火阴燃正向蔓延模型主要存在问题：简化的煤燃烧单步反应忽略了水分蒸发和热解吸热反应对蔓延的重要影响作用；缺乏实验数据验证模型的有效性。为此，构建了包含水分蒸发、煤热解和碳氧化三步反应体系的地下煤火阴燃正向蔓延数学模型；采用COMSOL Multiphysics有限元软件数值计算了该理论模型；开展了不同地裂缝渗透性条件下热浮力驱动地下煤火阴燃正向蔓延实验，进行对比实验和数值计算。结果表明：构建的模型揭示了地下煤火阴燃蔓延供氧控制机制，不仅能预测地下煤火阴燃正向蔓延高温区域的温度和蔓延速率，而且还能合理地预测阴燃多步反应速率以及氧气、煤、碳和灰分质量分数的时空演化。

      宋泽阳（1986—），男，湖南长沙人，副教授，硕士研究生导师，博士，从事煤炭资源开采安全及环境保护，煤田火灾、煤自燃、煤矿热动力灾害、煤热解与燃烧、矿区地质灾害及生态环境遥感探测方面的教学和研究工作。