采空区低温CO2注入：流量与温度耦合效应研究

"惰化降温耦合作用下的采空区低温CO2注入流量与温度研究" 在煤矿安全生产中，采空区煤自燃是一项重大安全隐患，可能导致严重的安全事故。针对这一问题，郝朝瑜、王继仁等研究人员进行了深入的理论与实践探索，其研究的核心是利用低温二氧化碳（LCO2）注入技术来预防采空区煤自燃。该研究基于宣东二号煤矿Ⅲ3煤层209工作面的实际情况，借助FLUENT软件进行数值模拟，以分析低温CO2的不同注入流量和温度对采空区氧化带内温度分布及宽度的影响。 首先，研究发现注入CO2的流量大小对采空区氧化带的温度有显著影响。随着注入流量的增加，氧化带的宽度和最高点温度起初会逐渐降低，但当流量达到一定值后，这种降低趋势趋于平缓。这意味着在初期，增大注入流量可以有效地抑制氧化带的扩展，降低高温区域，然而过大的流量并不能进一步显著改善这一状况。 其次，低温CO2的注入温度变化对采空区的影响则有所不同。研究指出，注入温度的下降对回风侧的高温点影响相对较小，但能显著降低入风侧采空区的最大高温区域温度。这表明，通过调整注入温度，可以在一定程度上针对不同区域的温度进行控制，尤其是对于入风侧可能存在高温发火危险的采空区，低温注入可以起到较好的降温效果。 然而，值得注意的是，虽然注入流量的增大在初期能有效缩小氧化带宽度，但当流量达到一定阈值后，继续增大流量对抑制氧化带的作用减弱。同时，对于回风侧那些已经处于高温状态的采空区，仅靠降低注入温度可能不足以有效降温，需要采取更为综合的措施。 该研究揭示了低温CO2注入在采空区煤自燃防治中的作用机制，并为实际操作提供了重要的参考依据。通过合理调控CO2的注入流量和温度，可以更有效地控制采空区的氧化过程，从而降低煤自燃的风险。此外，这些发现也对其他类似的矿井火灾防治工作具有一定的指导意义，有助于提升煤矿的安全管理水平。