矿井CO化学消纳新方法:理论模型与试验
周福宝1
李佳2
洪瑶2
申志远2
温国祥3
陈星百2
王骁3
1.中国安全生产科学研究院,北京 100020;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 2211162.中国安全生产科学研究院,北京 1000203.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116
摘要：柴油机运输、爆破作业、煤自燃、外因火灾和瓦斯/煤尘爆炸是矿井CO的主要来源,导致井下CO浓度超限报警频发,严重影响矿井安全生产.现阶段矿井CO防控主要依赖呼吸防护与物理通风,其本质为被动隔离或稀释CO,应急处置效率和响应能力有限,难以实现CO危害的根本性控除.针对上述问题,团队于2017年提出了矿井CO化学消纳新思路,并在消纳材料研制、理论模型构建、装备研发及工程应用方面取得系列突破.基于前期研究成果,阐述了"分源治理、环境适配"的矿井CO化学消纳技术内涵,提出了 CO化学消纳效果量化评估的3项关键指标:CO消纳率、CO消纳速率和CO消纳量;基于过滤式与喷洒式CO消纳的物理特征,结合消纳材料表面CO氧化反应机理,建立了矿井CO化学消纳过程动力学演化理论模型,实现了 CO化学消纳规律的定量刻画;开展了无轨胶轮车尾气与高温腔室CO消纳试验,8.03 L消纳材料可将怠速工况下尾气CO排放体积分数降低至23×10-6以内,100 g消纳材料喷洒量可将200 ℃腔室内CO体积分数在60s内从2.5％降低至0.09％,CO消纳率均超过93％,证实了 CO化学消纳法的有效性.此外,构建的理论模型预测的CO体积分数演化过程及CO消纳率、CO消纳速率和CO消纳量与试验结果吻合良好,误差在20％以内.矿井CO化学消纳法具有较好的应用前景,研究成果可为CO致灾风险的超前化解与灾害应急处置的实践应用提供理论基础.
关键词：矿井CO化学消纳关键指标理论模型工程试验
分类号：TD711(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52234006)国家重点研发计划(2023YFC3009100)国家自然科学基金(52404254)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 539-550 )
英文信息