易自燃煤层采空区N2 与CO2 惰性耦合气体运移规律

柳东明

（1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺113122）

煤矿火灾是煤矿安全生产面临的主要灾害之一[1]，是一种较难控制且十分复杂的灾害。煤矿火灾严重威胁井下人员的生命安全、设备或工程设施的财产安全，极易造成煤炭资源损失、地表环境破坏、影响正常生产，造成经济损失，而且火灾还会造成通风系统紊乱，使正常风流发生逆转，更严重的会引燃瓦斯、煤尘爆炸[2]。为了克服传统单一惰性气体（N2或CO2）防灭火技术缺点，研究N2与CO2惰性耦合气体防灭火技术，并采用数值模拟的方法，对耦合气体在采空区运移规律进行了研究，以致更有效地抑制采空区煤层自燃。

1 惰性耦合气体防灭火机理

N2与CO2惰性耦合气体是将N2与CO2按照一定比例，经特定耦合气体制备装置制成。N2与CO2惰性耦合气体对煤炭自燃抑制作用主要体现在以下几个方面[3-4]：①惰化；②抑制爆炸；③吸附阻化；④吸热降温；⑤正压驱氧；⑥包围隔氧[5-6]。

2 惰性耦合气体防灭火技术

按照灌注耦合气体环境的不同，耦合气体灌注工艺分为2 种，即开放式灌注耦合气体和封闭式灌注耦合气体。开放式灌注耦合气体是指在工作面正常开采的情况下，将耦合气体注入工作面后部采空区内；封闭式灌注耦合气体则是指封闭工作面或其它区域内灌注耦合气体，由于目标区域相对封闭，耦合气体长时间滞留，起到更为显著的防灭火效果。

2.1 惰性耦合气体防灭火装备系统

惰性耦合气体防灭火装备系统由地面液态CO2槽车、制氮机、输气管、惰气耦合高强度防灭火装置构成[7]，惰性耦合气体防灭火装备系统如图1。……