采空区自然发火多场耦合理论及应用

采空区自然发火是井下重大灾害之一，也是煤矿安全生产领域重点研究的问题。本书在分析煤自燃特性参数及采空区内产热与散热规律的基础上，利用数值模拟技术提出了采空区自燃发火的能量迁移理论，阐述并揭示了采空区自然发火的多场耦合致灾过程和机理，建立了三维多场耦合数学模型；确定了四面体单元控制体的合理圈划方案，提出了一种具有较高精度的有限体积法的新算法；利用新算法离散自然发火模型，编制了“采空区自然发火三维仿真系统”，结合现场参数，模拟得到了注氮前后及停采状态下的采空区各场分布情况，分析了推进速度、遗煤厚度及工作面风量等对自然发火的影响；提出了一种以工作面上隅角一氧化碳涌出量来定量评估采空区自然发火风险的新方法，提高了采空区自然发火早期预报的准确性，还自主研发了一种新型干冰快速升华装置，即干冰相变发生器，成功处置了井下的早期自然发火。