正断层影响下采空区注CO2防灭火数值模拟研究
来源：中国安全科学学报杂志2025年第4期北京时间：
作者：张嘉勇, 吕祖欣, 崔啸, 郭立稳, 武建国, 付京斌
单位：1 华北理工大学 应急管理与安全工程学院,河北 唐山 063210；2 河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北 唐山 063210；3 开滦(集团)有限责任公司,河北 唐山 063000；4 冀中能源峰峰集团有限责任公司,河北 邯郸 056001
摘要：为解决正断层地质构造下采空区遗煤自然发火的问题,利用程序升温氧化装置测定煤样的耗氧速率和放热强度,基于采空区多孔介质模型与气体组分运输方程,构建正断层影响下采空区进风侧压注CO2数值模型,模拟工作面距断层位置变化对采空区自燃氧化带宽度的影响机制,并分析不同注CO2位置和注CO2流量下采空区内气体运移特征。研究结果表明:随着工作面与断层距离的增加,采空区氧化带宽度呈先增大后减小的趋势,在距断层70 m处时,氧化带宽度达到最大。随着CO2注入位置的深入,氧化带宽度呈先减小后增加的趋势,当CO2注入位置距工作面40 m时,氧化带宽度达到最小;随着CO2注入量的增加,氧化带宽度呈负指数减小趋势,当CO2注入量为1 000 m3/h时,且在工作面CO2体积分数低于0.4%的安全前提下,氧化带宽度达到最小。
关键词：采空区,正断层,CO2防灭火,数值模拟,煤自燃,氧化带宽度
基金资助：国家自然科学基金资助(52174182); 河北省省级科技计划项目(21376202D); 河北省自然科学基金资助(E2020209074)
