崔传发

(郑州信息科技职业学院 建筑工程学院，河南 郑州 450000)

0 引言

矿井瓦斯灾害和煤体自燃是制约我国煤矿安全高效开采的主要问题[1-2]。对于高瓦斯易自燃煤层，常采用钻孔抽采、高抽巷抽采、埋管抽采等措施消除回采工作面上隅角瓦斯积聚，解决回风流中瓦斯浓度超限问题[3-5]。然而，若瓦斯抽采方式不当，会引起大量漏风，造成采空区遗煤自燃。目前，矿井实际生产中应对采空区自燃的预防和控制措施主要包括注氮防灭火、灌浆防灭火、均压防灭火、凝胶阻化剂等[6-7]。其中注氮防灭火方式通过向采空区内注氮来降低采空区内部氧气体积分数，减小氧化带宽度，可有效降低自燃危险。氮气具有来源丰富、易提取、成本低的特点，因此成为实现采空区防灭火的首选气体。

近年来，国内外学者对注氮防灭火工艺进行了大量研究。罗新荣等[8-9]以某矿综采工作面为原型，设计了带有抽采孔的计算流体力学模型，得出在相同注氮流量下，采空区深部注氮比浅部注氮惰化效果更好。曹镜清等[10]通过布置束管和温度监测系统，并划分采空区自然发火危险区域，发现将注氮口位置延伸至工作面后方150 m 处时，惰化效果最佳。朱红青等[11]设计了非间隔式注氮防灭火工艺，实现了采空区中氮气的连续性分布。然而，对钻孔抽采条件下采空区注氮工艺的研究较少。瓦斯抽采引起煤体自燃问题是制约矿井安全开采的重要问题，研究瓦斯抽采情况下的注氮防灭火工艺对于治理煤自燃问题具有重要意义。……