近日，应急管理学院通导遥一体化应急管理团队骨干成员吴春雷博士与团队负责人、国际欧亚科学院院士、国际宇航科学院院士薛勇教授一起，联合中国矿业大学等机构，在煤矿安全领域取得重要研究进展。团队针对采空区煤自燃防控难题，研究成果“CO2-N2混合惰气配比及氧气体积分数对煤低温氧化特性的影响”发表在安全科学领域中文卓越核心T1期刊《中国安全科学学报》2025年第3期，为优化惰气防灭火技术提供了关键理论支撑。
煤自燃是煤矿安全生产的重大隐患，每年造成巨额经济损失并严重威胁矿工生命安全。传统防灭火技术存在成本高、效果不稳定等问题，而CO2-N2混合惰气因兼具流动性与惰性优势，成为近年研究热点。然而，混合惰气配比与氧气浓度的协同作用机制尚不明确，制约了技术优化。
研究团队以甘肃东峡矿长焰煤为对象，通过程序升温试验系统与气相色谱分析，模拟不同CO2/N2配比（0:10至10:0）及氧气浓度（6%~18%）条件下的煤低温氧化过程。结果表明：在相同氧气浓度下，CO2/N2配比增加可显著抑制煤的耗氧速率与CO产生率，且抑制作用随温度升高而增强；表观活化能分析显示，CO2/N2配比为4:6时，煤氧化反应最难进行，是惰气防灭火的最佳配比。此外，氧气浓度升高会线性提升煤氧化活性，但在CO2存在时，其促进作用被显著削弱。
该研究首次系统揭示了CO2/N2配比与氧气浓度对煤氧化反应的竞争吸附机制及动力学规律，为采空区混合惰气注入策略提供了科学依据。团队建议，在工程应用中优先采用CO2/N2=4:6的混合比例，并结合动态监测技术优化惰气流量，以实现高效、经济的煤自燃防控。未来，团队将进一步探索多煤种、多场景下的惰化效果，推动智能化防灭火技术的研发。
论文信息：
吴春雷,史波波,薛勇*,郭庆旭.CO2/N2配比及O2体积分数对煤低温氧化特性的影响[J/OL].中国安全科学学报,1-8[2025-03-12].
https://link.cnki.net/doi/10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.03.1568
