火灾是影响煤矿安全生产的主要灾害之一,是我国煤矿企业安全开采面临的难题。采空区遗煤自燃会造成很大的经济损失,而二氧化碳防灭火技术在防治遗煤自燃方面发挥了很大作用,干冰防灭火技术具有冷却降温、吸附惰化、隔氧的特点,然而目前对干冰防灭火技术的研究比较少,而且干冰升华速率太小无法满足矿山防火的要求。本文从理论和实验等方面对干冰升华速率进行了研究,并对如何加速干冰升华进行了设计。本文首先从理论方面计算分析了定量干冰升华所需的时间及热量,分析出干冰堆积成圆柱时干冰升华速率和圆柱高度之间的变化规律。当干冰的平铺厚度为0.282m～0.427m或者堆积圆柱高度为0.565～0.855m时,干冰升华速率为0.856g/s～0.899g/s(即4.28×10-4m3/s～4.50×10-4m3/s)。干冰圆柱高度为0.565m-0.58m时干冰的升华速率最快,为0.899g/s。在有风条件下,其进风巷风速为1m/s～4m/s,且离平板前缘为0.1m～0.8m时,干冰升华速率为0.00138m3/s～0.00783m3/s。通过实验验证干冰自然堆积时密闭无风情况下的升华速率要比有风流通过时慢,装置中通入的风流越大干冰的升华速率越快。从实验结果可以看出干冰自然状态下的升华速率很小,通过改变通入装置的风流,干冰的升华速率也发生了改变,当风速为0.5m/s时干冰的升华速率最大为0.0404g/s。根据干冰升华速率的理论分析和相关实验研究并结合实际采空区特点,设计出干冰相变防灭火装置,其中包括干冰储存装置、加热驱动装置、防冻装置三部分的设计。设计出装置的大小为200cm×100cm×100cm,加热驱动装置原料采用质量比1:1.3的氧化钙和水,防冻液选用浓度为30%的氯化钙水溶液。最后通过数值模拟分析采空区未投放干冰及投放干冰之后采空区流场分布情况,模拟了不同流量的二氧化碳、不同释放位置、不同进风量对采空区流场和氧浓度场的影响。该论文有图32幅,表8个,参考文献102篇。