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1 论文标题：采空区二氧化碳注入防火效能的数值模拟研究
2 作者信息：金万鑫：华北科技学院研究生院，北京
3 出处和链接：金万鑫. 采空区二氧化碳注入防火效能的数值模拟研究[J]. 安防技术, 2025, 13(4): 93-100. https://doi.org/10.12677/jsst.2025.134011
4 摘要：为深入探讨液态二氧化碳注入对煤矿采空区火灾防控的实际效能，本研究借助计算流体动力学技术，构建耦合组分传输与多孔介质流动的三维瞬态数值模型。模拟采用Realizablek-ε湍流模型、压力基求解器及组分输运模型，刻画采空区O2、N2、CO2的混合传输动态；计算域划分上覆岩层与采空区垮落带两大多孔介质区域，参照权威文献设定边界条件(进风口为指定速度与氧浓度的空气流，回风口为压力出口，CO2注入源为233 K高纯度质量流量源)。通过瞬态求解器捕捉温度场与气体组分场的动态演变，结果显示：CO2注入可显著驱替稀释采空区氧气，形成明显缺氧区域；通过与程卫民、李宗翔文献数据对比，本模型模拟的氧浓度分布、CO2扩散范围及降温幅度与文献结论偏差小于5%，验证了模型可靠性。进一步参数化研究表明，释放口埋深40~60 m、进风巷风速0.5 m/s、CO2压注流量5 kg/s为最佳工况，此时有效惰化区体积达14200 m3，平均氧浓度降至3.2%，降温区域覆盖氧化带核心范围。本研究为定量评估CO2防火灭火技术效能提供理论支撑，为采空区火灾防控奠定数值基础。
京公网安备 11010802022788号
