煤田火区形成演化过程及灭控理论与方法研究

煤田火区形成演化过程复杂，燃烧时间长、范围广、高温火源隐蔽，治理难度大，已成为当前亟待解决的难题。项目主要研究：1）煤田火区形成演化过程及影响因素。实验模拟煤氧化升温、绝氧降温和供风复燃过程，揭示煤体内高温点空间位置转移规律，确定煤自燃相关特性参数；实验研究煤（岩）体热破坏特性和渗流特性；建立煤田火区形成演化的多场耦合模型，提出煤田火区自循环吸氧理论。2）煤田火区非控燃烧动力学机制。基于量子化学理论，研究煤分子活性基团自发氧化放热过程中的过渡态及化学反应动力学参数；实验研究变环境条件下煤体耗氧和放热动态特性参数；建立煤田火区非控燃烧模型，研究煤田火区中温度、气体分布特征和热量聚散规律。3）煤田火区识别、治理与控制理论和方法。优选煤田火区特征信息参数，基于煤田火区非控燃烧模型，建立煤田火区范围和程度的反演计算方法，提出以降氧降温为主的煤田火灾灭控理论，研发高效、低成本的煤田火区灭控新技术。

煤田火灾已成为全球性的灾难，我国尤为突出，每年都会损失大量的煤炭资源，并造成了严重的生态环境破坏。其形成演化过程极为复杂，燃烧时间长、范围广、高温火源隐蔽，治理难度大，已成为当前亟待解决的难题。.项目通过研究：1）煤田火区形成演化过程及影响因素。实验模拟煤氧化升温、绝氧降温和供风复燃过程，揭示煤体内高温点空间位置转移规律，确定煤自燃相关特性参数；实验研究煤（岩）体热破坏特性和渗流特性；建立煤田火区形成演化的多场耦合模型，提出基于指标气体的煤自燃特征温度判定准则：q指数判定方法。2）煤田火区非控燃烧动力学机制。基于量子化学理论，研究煤分子活性基团自发氧化放热过程中的过渡态及化学反应动力学参数；实验研究变环境条件下煤体耗氧和放热动态特性参数；建立煤田火区非控燃烧模型，研究煤田火区中温度、气体分布特征和热量聚散规律。3）煤田火区识别、治理与控制理论和方法。优选煤田火区特征信息参数，基于煤田火区非控燃烧模型，建立煤田火区范围和程度的反演计算方法，提出以降氧降温为主的煤田火灾灭控理论，研发高效、低成本的煤田火区灭控新技术。通过项目研究，得到了煤田火区的形成演化过程及其灭控理论与方法，对煤田火区的有效控制和治理具有重要的理论和实际指导意义。.项目成果发表论文66篇，其中SCI收录6篇，EI收录21篇，出版专著3部，获得发明专利8项，实用新型10余项，培养8名博士研究生，20名硕士研究生（2名在读）。