4、156?49、106?48、86?48d。孔隙率越小自燃风速范围越宽，且最小、最易、最大自燃风速越大。
[0018]步骤3、利用基于风障配合煤堆压实的防治煤堆自燃的物理模型，确定不同风障参数下的煤堆最高温度与无防治措施下的煤堆最高温度的差异，若某一风障参数下的煤堆最高温度低于无防治措施下的煤堆自燃温度，则确定当前风障参数为最佳风障参数，若多种风障参数下的煤堆最高温度均低于无防治措施下的煤堆自燃温度，则将这些风障参数下的煤堆最高温度与无防治措施下的煤堆最高温度比较，降温幅度最大的风障参数确定为最佳风障参数。
[0019]步骤4、根据最佳风障参数设置风障，并配合煤堆压实，从而防治煤堆自燃。
[0020]图4?9中的煤堆最高温度降低值为采取相应措施后在原孔隙率自燃风速范围内的平均煤堆最高温度降低值。
[0021 ] 图4为孔隙率为0.3的煤堆单独使用高7.5m、9m、10.5m、12m、设置在距离煤堆30m、25m、20m、15m、10m、5m处的风障进行自燃防治时的煤堆最高温度降低规律。图中显示使用风障后煤堆最高温度出现不同程度的降低，风障高度越大温度降低幅度越大，相同风障高度时距离煤堆越远其温度降低幅度越大。风障设置在距离煤堆煤堆迎风坡底15?5m时，煤堆最高温度的降低值因风障与煤堆的距离、风障高度不同变化不大，风障设置在距离煤堆15 m以外时不同高度的风障之间的温度降低值差距较大，温度降低值最大的为风障高度12m，设置在距离煤堆25 m处，煤堆最高温度平均降低了 41.2K，而孔隙率为0.3的煤堆的自燃风速范围内的最高温度为343?382K，因此该风障高12m，距离煤堆25m设置条件下可以保证煤堆不发生自燃，其它设置条件下虽然温度降低较为显著但是不能完全阻止煤堆发生自燃。
[0022]图5为孔隙率为0.4的煤堆使用风障后原自燃风速范围内煤堆最高温度平均降低值变化规律。孔隙率为0.4时自燃风速范围内的煤堆最高温度为343?377K，只有煤堆最高温度降低33K以上才能保证煤堆在原自燃风速范围内完全不发生自燃。图5中，风障高度HF=
7.5m的煤堆最高温度降低值最小，风障高度HF=9m、10.5m的风障使用时温度降低值差距不大，煤堆最高温度降低幅度最大的是12 m高度的风障，其中风障设置在距离煤堆20m~15m处时风障高度为9m、10.5m、12m时煤堆最高温度降低值差距较小。风障高12m设置在距离煤堆30m、25m、20m处时煤堆最高温度平均降低32K、37K、31K，因此只有设置在距离25m处，风障高12m，能保证煤堆不发生自燃。
[0023]图6为原孔隙率为0.5的煤堆使用风障后得煤堆最高温度变化情况。与图4、5基本具有类似的规律，一般情况下风障高度越大煤堆最高温度降低值越大，对于孔隙率为0.5的煤堆在其自燃风速范围内最高温度平均降低28K方能保证煤堆不发生自燃。因此只有风障高12m，设置在距离煤堆25m处时煤堆最高温度平均降低29K，才可以保证煤堆不自燃。
[0024]综上所述，独立风障防治煤堆自燃过程中，在原煤堆自燃风速范围内煤堆最高温度降低量由于风障高度不同和所处位置不同而异，一般风障越高温度降低量越大，最优的风障高12 m，距离煤堆25 m。
[0025]孔隙率为0.2时煤堆在不采取任何保护措施的情况下最高温度可以达到385K，当最高温度降低到343K(—般公认煤堆自燃温度为343Κ即70°C )时煤堆就不能自燃所以降低42K才能保证不发生自燃，不采取措施下的最高温度如图2，采取措施后必须把图2中的最高温度降低70°C即343K以下。
[0026]图7为孔隙率0.3时风障配合煤堆压实防治措施下煤堆最高温度变化曲线图，图中显示不同风障参数(风障参数包括风障的高度、风障与煤堆之间的距离)下将原始孔隙率
0.3的煤堆压实到孔隙率0.2防治煤堆自燃时的煤堆最高温度降低量变化规律，风障高7.5m的煤堆最高温度降低量低于其它高度的风障，该高度风障配合压实到孔隙率0.2时煤堆最高温度降低30.5?41.1K，虽然温度降低量较大，但是由于未达到降低42K所以不能保证煤堆不自燃;风障高9m时煤堆最高温度降低量在40.6-45.4K，除风障设置在距离煤堆1m处时不能保障煤堆不自燃外其它位置均能有效保障煤堆不自燃，风障高10.5m时煤堆最高温度降低45?54K，风障高12m时煤堆最高温度降低45?55.6K，此2个风障高度均可以保证煤堆不自燃。
[0027]图8为孔隙率0.4时风障配合煤堆压实防治措施下煤堆最高温度变化曲线图，图中显示孔隙率0.4的煤堆使用风障结合压实防治自燃后煤堆最高温度降低量变化规律。该煤堆最高温度降低42K便能保证不发生自燃，图8显示风障高度7.5m、9m、10.5m、12m时在原煤堆自燃风速范围内煤堆最高温度降低量分别为:39.5?44K、43.6-50.9K、43.7-51.7Κ、43.4?53.3Κ，其中风障高9?12m时能保证煤堆不发生自燃，风障高7.5m且距离煤堆10?15m时不能保障煤堆不自燃，其它位置均能保证煤堆避免发生自燃。
[0028]图9为原孔隙率0.5时采用联合措施防治煤堆自燃后煤堆最高温度变化情况。图中显示，风障高7.5 m时最高温度降低量相对其它高度较低，在43-45.8 K范围内，由于孔隙率
0.2时最高温度为385 K，采取自燃防治措施后煤堆的最高温度能降低42 K，便能保证煤堆不发生自燃，因此风障高7.5 m并配合压实到孔隙率0.2，也可以保证煤堆不自燃，风障高9m、10.5m、12 m时的温度降低量分别在:46.3?50、46?50.7,45.8-50.7 K，均能保证煤堆温度降低到自燃温度以下，保证煤堆不发生自燃。
[0029]煤堆原孔隙率0.3时，联合措施下的风障最低高度9m，此时只要风障距离煤堆10?30m既能保障煤堆不发生自燃，其它风障高度也能保证煤堆不发生自燃，因此，原孔隙率0.3的煤堆在联合措施下的最优参数组合为风障高9m距离煤堆10?30m;原孔隙率0.4时的最优参数为风障高7.5m，距离煤堆15?30m，风障高度大于7.5m时也均能保证煤堆不自燃;原煤堆孔隙率0.5时，最优参数组合为风障高7.5m，距离煤堆10?30m，既能保证煤堆不发生自燃，其它高度保护效果更好;随煤堆孔隙率增加风障高度可以适当降低，且煤堆与风障之间的距离范围更宽，因此本算例中的联合措施的最优参数组合为风障高7.5-9m，距离煤堆10-30m。
[0030]综上所述，以本实施方式为例，只采用煤堆压实情况下，存在较广泛的不适用风速范围，具有极大的不适用性。在单独使用风障时，风障高度较大，一般风障需要高12m，且距离煤堆25m，风障高度较大且与煤堆距离固定，即增加风障的成本又给现场施工带来了不便。采用联合措施后一般风障高在7.5?9m既能保证煤堆不自燃，可以显著将风障的高度降低为原来的62.5%?75%，极大地降低了风障的施工成本;且风障与煤堆之间的距离可以在10?30m之间自由选取，很大程度上提高了现场风障施工灵活性和可操作性。
【主权项】
1.一种风障配合煤堆压实防治煤堆自燃的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、建立基于风障配合煤堆压实的防治煤堆自燃的物理模型，用于描述不同风障参数下进行煤堆压实过程中煤堆从自热到自燃的过程； 步骤2、根据煤堆的实际堆放情况及堆放环境的风速情况，确定无防治措施下煤堆的自燃进程及煤堆最高温度、自然发火期、自燃风速范围； 步骤3、利用基于风障配合煤堆压实的防治煤堆自燃的物理模型，确定不同风障参数下的煤堆最高温度与无防治措施下的煤堆最高温度的差异，若某一风障参数下的煤堆最高温度低于无防治措施下的煤堆自燃温度，则确定当前风障参数为最佳风障参数，若多种风障参数下的煤堆最高温度均低于无防治措施下的煤堆自燃温度，则将这些风障参数下的煤堆最高温度与无防治措施下的煤堆最高温度比较，降温幅度最大的风障参数确定为最佳风障参数； 步骤4、根据最佳风障参数设置风障，并配合煤堆压实，从而防治煤堆自燃。2.根据权利要求1所述的风障配合煤堆压实防治煤堆自燃的方法，其特征在于，所述步骤I按如下步骤进行: 步骤1-1、建立采用自由介质和多孔介质流动物理场、多孔介质物质传递与扩散物理场、多孔介质传热物理场控制的防治煤堆自燃的物理模型，用于描述不同风障参数下进行煤堆压实过程中煤堆从自热到自燃的过程；步骤1-2、采用多孔介质控制物理模型中煤堆在外界风流影响下煤堆内外的气流流动情况、各气体组分传递与扩散、氧气的消耗反应、煤堆内部的产热与传热、煤堆与外界环境之间的热量交换，采用自由介质流体流动控制物理模型中煤堆以外区域的气流流动情况；步骤1-3、自由介质流体流动物理场中设置风障，风障采用内置穿孔板或风窗、风网控制，设置风障的高度、风障与煤堆之间的距离、风障的透气率。
【专利摘要】本发明提供一种风障配合煤堆压实防治煤堆自燃的方法，包括：建立基于风障配合煤堆压实的防治煤堆自燃的物理模型；确定无防治措施下煤堆自燃进程及煤堆最高温度、自然发火期、自燃风速范围；若某一风障参数下煤堆最高温度低于无防治措施下煤堆自燃温度，则确定当前风障参数为最佳风障参数，若多种风障参数下煤堆最高温度均低于无防治措施下的煤堆自燃温度，则将这些风障参数下煤堆最高温度与无防治措施下煤堆最高温度比较，降温幅度最大的风障参数为最佳风障参数。根据最佳风障参数设置风障，并配合煤堆压实，从而防治煤堆自燃。本发明通过对实施风障配合煤堆压实后煤堆最高温度的降低量，确定风障配合压实防治煤堆自燃的最优参数，防治煤堆自燃。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105718747
【申请号】CN201610056170
【发明人】齐庆杰, 王欢, 董子文, 于文惠, 吴宪, 周新华, 李艳川, 李兴华
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月27日