中文摘要：

我国煤炭资源丰富的西北地区存在许多大面积煤田露头和浅部火区，造成资源巨大损失，威胁矿井生产安全，严重污染环境并破坏土壤植被。与煤田火区工程的有效性、经济性和及时性密切相关的圈划火区范围、预测火势蔓延趋势的两大难题亟待解决。本项目为解决此两大难题提供理论、技术支持。项目定量分析煤田露头和浅部火区不同环境条件下，煤氧化学反应、火风压和地表风速对煤岩体裂隙、空隙中气体流场、温度场和压力场的综合影响；开发地表监测及钻孔取样分析结合数值模拟定量分析的综合分析方法；并结合流通关联性分析技术，较准确的确定火区范围和预测火势蔓延趋势。从而提高工程量巨大的剥离、填埋、覆盖、钻孔和构筑阻火隔离屏障等灭火工程的有效性和针对性，降低工程成本，缩短灭火工期。项目研究成果对于分析煤矿地表漏风和火风压对采空区自燃规律的影响，以及火灾与爆炸相互转换规律，提高煤矿火灾救灾的可靠性和安全性也具有重要的理论和实践意义。

结论摘要：

项目研究内容包括煤田地表火区自热规律的定量分析和煤田火区范围及火势蔓延趋势的定量分析。针对煤田地表火区自热规律的定量分析，项目提出了工程和实验上估计松散煤体孔隙度的两种方法，研究了计算煤田露头风流动压的方法，揭示了煤田露头的风流静压分布特征及露头内气体渗流特征;分析了煤田露头自燃火灾防治过程中的温度和气样变化规律以及火风压的计算及渗流的形式，建立了传热传质数学模型；分析了煤田露头火灾热动力学特点，建立了受迫对流下煤田露头自燃过程的热力学模型；从煤氧化学反应动力学出发，推导出煤自燃过程中孔隙率变化的计算方法。针对煤田火区范围及火势蔓延趋势的定量分析，理论分析了煤田露头各因素等对煤自燃的影响,提出了煤田露头的自燃危险区域分带并分析了各带的特征;提出了煤田露头自燃外界风流特性区间的划分及其求解方法，建立了煤田露头自燃系统的灰关联分析模型。并进行了煤田露头自燃的数值模拟与实验模拟，对研究成果进行了实践应用。项目研究成果对于分析煤矿地表漏风和火风压对采空区自燃规律的影响，以及火灾与爆炸相互转换规律，提高煤矿火灾救灾的可靠性和安全性也具有重要的理论和实践意义。