采空区注氮防火方案设计：三维流场分析与最佳位置探讨

"采空区注氮参数设计及三维流场分析" 本文主要探讨了采空区注氮技术在防火方案设计中的应用，特别是在南山矿18-5采空区的研究实例。作者通过运用FLUENT软件，结合含变渗透系数的Forchheimer运动方程，对一个带有抽放巷和注氮管的复杂采空区模型进行了三维流场的数值分析。 研究发现，大流量注氮在采空区的浅部能够快速实现氧气的惰化，有效防止火灾的发生，但随着注氮管的深入，其惰化效果会逐渐减弱。相反，小流量注氮则在更深处显示出较好的惰化效果，说明注氮流量的选择对防火效果有显著影响，不同位置可能存在不同的最佳注氮策略。 此外，抽放巷的存在导致模型的回风侧出现氧气富集区，仅依靠注氮难以彻底稀释这里的氧气浓度。因此，需要结合工作面的长距离封堵措施，以减少高抽巷引发的漏风问题，从而提高防火效率。在实际操作前，必须充分考虑采空区的规模、通风条件以及制氮设备的能力，进行预先评估，以制定合理的防火方案。 这项研究对于预防煤矿采空区自燃火灾具有重要意义，提供了理论依据和技术指导，有助于优化注氮防火措施，确保煤矿安全生产。同时，对于同类矿山的防火设计也具有一定的参考价值，强调了定量分析在解决实际工程问题中的重要性。 关键词：采空区注氮；三维流场；惰化效果；注氮位置；氧气富集区 中图分类号：TD752.2 文献标识码：A DOI：10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2015.03.013 目前，机械化放顶采煤方式在国有大型煤矿中广泛应用，导致大量遗煤滞留在采空区，与氧气接触，存在自燃风险。因此，采空区注氮技术作为一种有效的防火手段，其参数设计和流场分析显得尤为关键。这项工作为改善矿井防火措施、保障矿工生命安全和矿产资源的可持续开采提供了理论支持。