松散煤体内低温N2载运微米级干冰降温惰化规律研究

张铎; 贾国宪; 孔祥俊; 张强; 孙晓光; 吴普豪; 庞清华; 文虎; 樊世星

doi:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2026.0315

西安科技大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (03) : 641 -652. DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2026.0315

松散煤体内低温N₂载运微米级干冰降温惰化规律研究

张铎, 贾国宪, 孔祥俊, 张强, 孙晓光, 吴普豪, 庞清华, 文虎, 樊世星

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摘要

针对采空区松散煤体中传统惰性介质难以高效降温的难题，提出低温N₂载运微米级干冰的复合防灭火方法。基于欧拉-欧拉多相流理论，采用Fluent数值模拟方法，构建涵盖传质传热、多孔介质渗流特性的三维多场耦合模型，分析不同压注位置下干冰对松散煤体的降温特性及惰化规律，确定最佳压注位置。结果表明:不同压注位置下，CO₂有效惰化区面积及显著冷却区体积均随时间呈非线性增长，分别可用韦伯函数与逻辑函数进行表征;压注位置显著影响降温及惰化效果，当注入口距高温区约5 cm时，有效惰化区面积增长速率常数λ和显著冷却区体积增长速率常数k分别为0.058 s^-1和0.190 s^-1，降温与惰化效果最优。研究为采空区微米级干冰防灭火技术的现场应用与参数优化提供参考。