LN2/CO2復合制干冰對松散煤體降溫特性

張鐸，孫藝，趙得福，冶平，文虎，張首石

摘要：為研究LN2/CO2復合制備干冰對松散煤體的降溫特性并實現最優復配，利用自主設計搭建的可視化凝華試驗臺，系統分析LN2和CO2在不同注輸比下對管道內溫度、壓力及干冰成核效果的影響；以可視化凝華試驗為基礎，設計搭建松散煤體降溫試驗臺，系統分析不同注輸比下LN2和CO2在注輸停注過程的傳熱特征及對松散煤體溫度場的抑溫效果。結果表明：CO2凝華需要LN2提供足夠過冷度，當CO2注輸量不變，增大LN2/CO2注輸比，管路內制冷溫度降低，壓力升高，LN2和CO2的混合流體換熱效率增加，凝華發生時間提前；相變潛熱引起的冷卻能量具有時間-空間特征，壓注階段，箱體內各測點溫度隨時間持續下降，平面一降溫速率明顯快于平面二，低溫區域逐漸呈錐形擴大；回溫階段干冰顆粒在煤層堆積，持續發揮降溫惰化作用，注入口附近煤體與高溫煤體之間存在溫差進行換熱，箱體中部溫度逐漸升高、四周溫度逐漸降低直至平衡；當LN2、CO2注輸比為4∶1時，持續降溫能力呈現較高水平。研究成果促進了干冰相變冷卻技術在礦井防滅火領域的深入應用。

關鍵詞：LN2/CO2；注輸比；干冰；相變；滅火性能

中圖分類號：TD 75文獻標志碼：A

文章編號：1672-9315（2024）01-0023-11

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2024.0103開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Cooling characteristics of LN2/CO2 composite preparation of dry ice on loose coal

ZHANG Duo1，2，SUN Yi1，2，ZHAO Defu3，YE Ping4，WEN Hu1，2，ZHANG Shoushi1，2

（1.College of? Safety Science and Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China；2.Key? Laboratory? of? Western? Mine and? Hazard? Prevention，Ministry of Education，Xian University? of? Science? and? Technology， Xian 710054，China；3.Qinghai Energy Development （Group） Co.，Ltd.，Xining 810000，China；4.Qinghai Energy? Yuca? Co.，Ltd.， Haixi 817000，China）

Abstract：In order to study the cooling characteristics of LN2/CO2 composite preparation of dry ice on loose coal and achieve the optimal combination，the visualized condensation test platform designed and built by ourselves was used to systematically analyze the effects of LN2 and CO2 on the temperature，pressure and nucleation effect of dry ice in the pipeline under different injection and delivery ratios.Based on the visual condensation test，the loose coal cooling test platform was designed and built to systematically analyze the heat transfer characteristics of LN2 and CO2 during the injection stop process and the temperature inhibition effect on the loose coal temperature field under different injection and delivery ratios.The results show that LN2 is required to provide sufficient undercooling degree for CO2 condensation，when the CO2 injection and delivery volume remains unchanged，the LN2/CO2 injection and delivery ratio increases，the cooling temperature in the pipeline decreases，the pressure increases，the heat transfer efficiency of the mixed fluid of LN2 and CO2 increases，and the time of condensation is advanced.The cooling energy caused by the latent heat of phase transition has the characteristics of time-space;during the injection stage，the temperature of each measuring point in the box continues to decrease with time，the cooling rate of Plane 1 is obviously faster than that of Plane 2，and the low temperature area gradually expands in a conical shape.The dry ice particles accumulate in the coal seam in the recuperation stage，and continue to play the role of cooling inerting.There is a temperature difference between the coal body near the injection port and the high temperature coal body for heat exchange，and the temperature in the middle of the box gradually increases，and the temperature around the box gradually decreases until equilibrium.When the LN2/CO2 injection/delivery ratio was 4∶1，the continuous cooling capacity shows a higher level.The research results promote the deep application of dry ice phase-change cooling technology in the field of mine fire prevention.

Key words：LN2/CO2；injection and delivery ratio；dry ice；phase change；fire-extinguishing performance

0引言

隨著開采深度和強度的增加，采空區面積不斷擴大，采空區間裂隙發育、漏風復雜，煤自燃隱患增多，防治難度增大，嚴重制約著煤礦行業的安全生產和發展[1-3]。注水、灌漿、噴灑阻化劑、惰氣注入等傳統防火技術已經進入技術發展的瓶頸，如水在高溫作用下生成水蒸汽有可能導致蒸汽爆炸；阻化劑在極高溫下會失活，失去滅火效果；惰氣注入在氣體噴射時卷席噴口附近大量空氣，導致射流速度迅速下降[4-6]。

近年來，相變流動及傳熱技術在礦井防滅火領域得到發展，為礦井防滅火高效冷卻散熱開辟了新的研究方向[7-8]。相比氣態，液固兩相具有驅氧惰化、冷卻降溫等多種作用的綜合防滅火效果，能夠持續降溫惰化高溫煤體和火區，防止復燃，同時有效避免了注入惰氣過程中卷吸大量空氣而導致噴射速度下降[9-11]。孫連勝等向西部某礦22303工作面實施采空區注液氮（LN2）技術，有效遏制了上覆采空區自然發火事故，驗證了LN2降溫惰化的防滅火效果[12]；WEN等使用成本較低且對阻礙煤氧反應能力更強的液態二氧化碳（LCO2）替代LN2進行注惰，獲得更好的防滅火效果和經濟效益[13]；LIU等提出利用干冰儲存釋放裝置將干冰滯留在采空區，通過釋放干冰升華后的低溫CO2氣體進行滅火，已成功撲滅陽煤五煤礦幾次早期自燃[14]；QIN等在干冰儲存釋放裝置的基礎上進行改良，開發出一種可以顯著提高干冰升華的速度的干冰相變裝置，從而實現低溫CO2氣體的快速釋放[15]。然而，LCO2狀態不穩定，在地下運輸和操作LCO2也存在高風險，干冰雖運輸方便且相變潛熱更大，但堆放的干冰自然升華產生CO2氣體大多會隨風流漏走，無法進入煤體，使得此類技術的應用受到了明顯的限制[16-18]。

為兼顧礦井自燃煤層防火的高效、安全及經濟性，CHAIKEN等首次提出將干冰小顆粒分散在LN2中同時注入火區，干冰與煤之間換熱性強，可達到有效的降溫降氧效果[19]；姜曉波等利用N2/CO2二元系可視化凝華試驗臺得到CO2升華和凝華過程中冰晶發展圖像，對不同形態晶體的成核率進行了探討[20]；張辛亥等利用數值模擬軟件與試驗結合的方法研究了LN2/CO2二元系在管道輸送過程中的凝華結晶過程和流動特性[21]。然而，目前關于LN2/CO2制干冰的研究多集中于熱物性參數測試及管路流動狀態，LN2/CO2制干冰技術的滅火效果不清晰。含有固體顆粒的氣固混合物，其冷卻性能受固體顆粒的物理性質和比重的影響[22]，研究不同注輸比下的干冰制備及防滅火效果對該技術發展具有重要意義。

鑒于此，基于相關前期研究的基礎上，自主設計搭建了可視化凝華試驗臺及松散煤體降溫試驗臺，系統開展不同注輸比的LN2/CO2復合制備干冰試驗；同時研究LN2/CO2在不同階段對煤體溫度的影響，以期制得最優比例的惰性漿液，并得出該技術對煤燃燒全過程的抑制和滅火效果。

1LN2/CO2復合制干冰試驗

1.1試驗設計

1.1.1試驗系統

干冰制備由自制可視化凝華試驗臺進行，LN2/CO2干冰制備系統及實物如圖1所示。

該系統由注入系統、低溫凝華系統以及數據采集系統3部分組成。供氣系統由分別承裝純凈度高達99.99%的高純度LN2和CO2的DPL絕熱氣瓶、低溫軟管等組成，供氣時，氣瓶通過自增壓裝置向管路注入LN2和CO2。低溫凝華系統由三通管路及可視化石英玻璃管路法蘭連接組成，數據采集系統由數顯天平、秒表、溫度變送器、壓力變送器、LU-U1300分布式無紙記錄儀、高速攝像機和筆記本電腦組成。開始前，打開LN2閥門對管路進行預冷，使管道內溫度降低約至凝華溫度，即管路溫度達到200 K時開啟CO2閥門，充注壓力為2 MPa，以此為0時刻開始記錄。測點布置如圖1所示。

1.1.2試驗方法和工況

CO2相態如圖2所示。常壓下，CO2僅以氣、固2種相態存在[23-25]，利用CO2氣體遇冷生成干冰顆粒，向充滿CO2的支管中注輸LN2提供一定過冷度，打破CO2的平衡狀態，CO2分子在LN2提供的外部冷源作用下運動減慢，溫度低于-78.5 ℃時，在分子作用力下聚集凝華結晶，此時CO2從氣態亞穩定相轉變為固態穩定相，之后隨著溫度的降低，凝華壓力呈指數下降[26]。

為制得最優比例的惰性漿液，使CO2成核率達至最優，對CO2凝華消耗LN2量進行計算。標況下，LN2汽化潛熱為198 kJ/kg，定壓比熱容（Cp）為1.038 kJ/（kg·℃），定容比熱容（Cv）為0.741 kJ/（kg·℃）；CO2升華潛熱為573.6 kJ/kg，定壓比熱容（Cp）為0.85 kJ/（kg·℃），定容比熱容（Cv）為0.651 kJ/（kg·℃）。LN2入口溫度為-196 ℃左右，氣態CO2入口溫度為-36 ℃左右，理想狀態下，欲使二者混合，溫度降至-78 ℃左右，二者比例約為

[-78-（-36）]·0.85+573.61.038·[-78-（-196）]≈4.3

若考慮到LN2的氣化潛熱，則需要的N2量遠低于上述值。即

[-36-（-78）]·0.85+573.61.038·[-78-（-196）]+198≈1.68

經計算，通過控制CO2流量不變增大LN2流量，在管型為90°的管路中開展注輸比為2∶1、3∶1、4∶1的3組試驗，記錄干冰制備過程各測點溫度和壓力的變化，觀測干冰生成的過程。試驗工況見表1。

1.2結果分析

1.2.1不同注輸比制干冰管路溫度變化

控制CO2流量不變增大LN2流量，分別進行3組試驗，圖3為不同注輸比下各測點溫度變化曲線。

不同注輸比下，管路內溫度變化趨勢趨近一致，表現為先下降后趨于穩定。初始階段管路內通入大量LN2與CO2，由于溫差較大，LN2與CO2及管路內壁發生強制對流換熱，管路內部換熱效率高，此時降溫速率較快；約至30～40 s，由于溫差減小，換熱效率降低，降溫速率隨之變緩，60 s后管路中2種流體基本達到對流換熱平衡，管路中部分CO2凝華生成干冰小顆粒，但由于管路內仍在持續通入LN2和CO2，物質系統仍在不斷運動和變化，系統此時達到宏觀平衡，注輸比為4∶1狀態下，LN2注入流速較快，溫度較低，導致在對流換熱平衡狀態下，較于注輸比為2∶1及3∶1時，測溫元件測試結果的波動更為明顯。不同注輸比下不同測點換熱結束后溫度存在差異，是由于LN2注輸量增大，管路內LN2提供的冷源增多，LN2和CO2的混合流體換熱效率增加，溫度急劇下降，導致管內溫度下降速率增大，凝華發生時間提前。

1.2.2不同注輸比制干冰管路壓力變化

干冰的生成由溫度和壓力共同控制，不同注輸比下各測點管路壓力變化曲線如圖4所示。

分別觀察不同注輸比的壓力變化趨勢，3處測點趨于一致，全過程可概括為迅速增壓期和壓力平緩期。注輸初始階段，LN2預冷結束，通入CO2，杜瓦罐出口大量LN2遇CO2迅速升華使管路入口處氣體體積迅速膨脹，造成管路入口附近壓力急劇升高，另一方面杜瓦罐出口壓力為2 MPa，管內壓力為0 MPa，壓差的存在同樣使管內壓力迅速上升；LN2總量的增加使管路內混合氣體總量增加，導致壓力峰值有所不同。30 s后管內溫度逐漸達到凝華溫度，部分CO2相變凝華成為干冰小顆粒，管內氣體總量減少，總壓降低，隨即管內壓力達到平衡狀態，注輸比為4∶1時，混合管路壓差最大。不同注輸比下測點3的壓力均低于測點1，壓力在迅速增壓后經歷小幅度下降和波動，這是由于在30 s左右時壓力升高至最大值，同時在該時刻管路內溫度已達到凝華溫度，部分CO2發生凝華相變生成干冰顆粒，使得管路內氣體總量減少，隨即壓力降低。在持續輸入LN2與CO2后，管內干冰顆粒生成速率達到平衡狀態，升壓速率保持穩定。

2松散煤體降溫試驗

2.1試驗設計

采用自主設計的LN2/CO2松散煤體降溫試驗系統進行惰性三相混合物防滅火特性研究，該系統以LN2/CO2干冰制備系統為基礎，增添了松散煤體升溫系統，如圖5所示。松散煤體升溫系統由熱電偶、溫度傳感器、箱體、箱蓋、加熱棒組成，箱體尺寸為600 mm×400 mm×400 mm。

首先利用顎式碎煤機篩選粒徑為0～0.9，0.9～3，3～5，5～7，7～9 mm的煤樣各100 g組成混合煤樣，放入箱內。將T型熱電偶與箱體內各個測點及主機連接，利用加熱棒對煤樣品進行預熱后，打開杜瓦罐閥門，持續注入CO2及LN2，并將該時刻作為開始時間，450 s后關閉閥門停止漿液注入。松散煤體升溫系統內共布置4個測點（圖5），通過記錄測點溫度、壓力等參數的變化，研究不同注輸比對干冰制備對滅火效能的影響。

2.2結果分析

2.2.1注輸時煤溫變化規律

選取平面一1#、2#，平面二3#、4# 4個測點，分析不同注輸比對于箱體內部煤溫變化的影響。如圖6、圖7所示。

從圖6、圖7可以看出，不同注輸比下，50～100 s內1#、3#均呈現出急劇下降的趨勢，隨著壓注時間的增長，約至100 s，溫度降低幅度逐漸減緩，但平面一的溫降速率明顯快于平面二，注輸完成后1#在不同注輸比下溫度趨于一致，達到-195 ℃，而3#在注輸結束后溫度出現差異，注輸比為4∶1時，溫度最低，達到-169 ℃；2#和4#較于1#、3#，溫度降低過程更加平緩，不同注輸比下平穩時溫度不同，4#平穩溫度分別為-106，-96，-98 ℃，均高于2#的溫度。

平面二2處測點降溫速率具有明顯的非線性特征，這是由于松散煤體為多孔介質，顆粒間的空隙是滲流的主要通道。注入階段，由于受到煤體的阻隔，主要受流體驅動力的影響沿著壓力降低的方向運移，并在不斷的運移過程中改變煤體溫度，而幾乎可以忽略擴散換熱作用。滲流環境中粒度、空隙率的不均勻，滲流阻力則不盡相同。

注輸比為4∶1時，對煤體降溫效果最好，選擇4∶1具體分析。注輸比為4∶1時平面一降溫階段不同時刻溫度分布如圖8所示。

完成加熱后，箱體內溫度處于50～85 ℃。隨著混合流體逐漸向箱體內壓注，快速形成低溫區，在溫度差的作用下煤層熱量持續向低溫區傳導，逐漸在區域間形成溫度梯度。此時火區高溫提供外部能量，干冰分子的熱運動加劇，分子間碰撞激烈，當分子經過多次碰撞后，獲得了擺脫分子作用力的束縛后成功打破壁壘，干冰分子升華生成CO2，與N2一同起到持續降溫降氧的作用，在50 s時注入口附近溫度降至-20～-90 ℃，而距離注入口較遠的區域溫度下降幅度稍小，處于15～50 ℃。100 s時，可以看到注入口附近由于冷源充足、混合煤體與煤溫間的溫差大，局部溫度已降至-160～-195 ℃。隨著壓注的持續進行，觀察到注入口附近的溫度逐漸趨于穩定，達到-195 ℃，遠離注入口的部位溫度下降則較為緩慢。

觀察云圖8（c）至云圖8（i）注入過程中低溫區域呈錐形逐漸擴大，這是由于LN2與CO2由杜瓦罐釋放時具有一定的初始速度，呈高速射流狀態由注入口向松散煤體泄放，惰性混合物在節流膨脹和閃蒸作用下釋放大量的相變潛熱，迅速形成制冷區域，另一方面干冰顆粒在煤層堆積，注入口附近煤樣與惰性混合物隨著換熱的進行導致溫差逐漸減小，在注入時間超過150 s后混合流體儲存了更多冷量與箱體中部的煤進行換熱，由于溫差作用不斷向周圍擴散延伸，由此低溫區域呈錐形不斷擴大。注輸比4∶1時降溫階段平面二不同時刻溫度分布，如圖9所示。

箱內平面二初始平均溫度略高于平面一，隨著惰性混合物的注入，平面二溫度逐漸降低，但溫降速率明顯小于平面一。分析是由于平面一更接近注入口，由于輸入的惰性混合物可直接與平面一煤體進行接觸，并充分換熱，而平面二中的煤體降溫則需要依靠降溫后的平面一中的低溫煤體進行換熱，以及通過CO2及N2向下滲流，但滲流至平面二的CO2由于換熱的進行，其所蘊含的冷量大幅度減小，這就導致不同平面的煤體進行換熱時的溫差不同、換熱效率不同，進而導致溫度分布不同，驗證了對流換熱對降溫的作用[27]。

2.2.2停注后溫度變化規律

停注后不同注輸比下平面一、二回溫階段溫度及溫降速率變化如圖10、圖11所示。從圖10，圖11可以看出，回溫階段2個平面內不同測點均呈現溫度上升趨勢。從圖10（a）和圖11（a）發現，在停注后的初始階段，溫度回升速率較大。在注入階段，1#距離注入口更近，獲得冷源更充足，停止注入后，該區域與其他區域煤體間溫差較大，因此換熱效率更高，此時，壓力流作用消失，干冰顆粒相變換熱及傳導換熱成為煤體溫度變化的主要途徑。

在回溫結束時刻，即10 h，1#溫度低于3#，推測是由于注入結束時，平面一的溫度本身低于平面二，同時生成的干冰顆粒堆積于平面一，回溫時干冰升華優先提供給平面一冷量，導致在回溫結束時，1#溫度仍高于2#。當注輸比為4∶1時，LN2/CO2對煤體回溫的抑制效果更好。選擇注輸比4∶1具體分析，圖12為注輸比為4∶1時回溫階段平面一的不同時刻溫度分布。從圖12可以看出，停止注輸后，注入口附近區域的煤溫最低，回溫2 h后注入口區域的溫度由于與其余煤體和周圍環境的溫差大，因此溫度明顯上升，從-168～-195 ℃逐漸升高到-60～-87 ℃。

隨著時間的增加，注入口區域附近的溫度進一步下降，箱體四周區域溫度則逐漸降低，則是由于周圍煤體與高溫煤體間存在溫差產生換熱，干冰顆粒也同時釋放冷量，因此在回溫階段，箱體中間區域溫度逐漸升高、箱體四周區域溫度逐漸降低。注輸比為4∶1時回溫階段平面二的不同時刻溫度分布，如圖13所示。當注輸比不變時，兩平面溫度變化趨勢基本一致，表現為箱體中部升溫、四周降溫。但平面二在箱體中間區域的溫度回升速率明顯大于平面一，同時溫度升高的范圍相較平面一也明顯增加。平面一中溫度基本分布于-5～-43 ℃，平面二中的溫度則主要集中于3～-29 ℃。造成2個平面之間出現溫度差異的原因為平面二初始溫度較平面一略高，同時平面二無法與干冰直接接觸，干冰升華所吸收的熱量大多來自于平面二以上的煤體，驗證了相變潛熱及傳導換熱對冷卻效果的作用，試驗過程未出現堵管現象。

3結論

1）LN2提供冷源使CO2在管路中凝華生成干冰小顆粒，以惰性三相混合物形式輸送至高溫火區，混合物到達火區后，由于壓力、溫度發生變化，LN2首先揮發，干冰堆積在煤層逐漸吸熱升華，起到持續降溫降氧的作用，本研究具有較好的滅火前景。

2）混合流體在不同注輸比下，管路內溫度、壓力變化趨勢趨近一致。注輸比越大，管道內提供冷量增加，溫度降低速率加快，生成干冰顆粒增多，凝華發生時間提前，更易凝華。綜合評定成本、持續降溫降氧能力及恒溫效果，LN2/CO2注入流量為4∶1時，滅火效果最佳。

3）注入過程低溫區域呈錐形逐漸擴大，注入結束后溫度回升速率減慢，換熱達到平衡后箱體內溫度更低，由于煤體對CO2強的吸附性，該技術對煤體回溫具有較強的抑制效果。

參考文獻（References）：

[1]張鐸，唐瑞，王振，等．基于熱重分析的紅慶河煤自燃熱動力學研究［J］.西安科技大學學報，2020，40（6）：974-980．

ZHANG Duo，TANG Rui，WANG Zhen，et al． Thermodynamics characteristics of spontaneous combustion of Hongqinghe coal based on thermogravimetric analysis［J］.Journal of Xian University of Science and Technology，2020，40（6）：974-980．

[2]張洪偉，胡兆鋒，程敬義，等.深部高溫礦井大斷面巖巷TBM智能掘進技術——以“新礦1號”TBM為例［J］.煤炭學報，2021，46（7）：2174-2185.

ZHANG Hongwei，HU Zhaofeng，CHENG Jingyi，et al.TBM techniques for intelligent excavating large-section rock roadway in the deep high-temperature coal mines： Application of TBM in Xinkuang No.1［J］.Journal of China Coal Society，2021，46（7）：2174-2185.

[3]鄭寶鑫，李庭斌，寧麗坤.采空區分隔治理在礦井防滅火工程中的作用［J］.煤炭科學技術，2022，50（S1）：152-158.

ZHENG Baoxin，LI Tingbin，NING Likun.Role of goaf separation management in mine fire prevention ［J］.Coal Science and Technology，2022，50（S1）：152-158.

[4]ZHOU B，YANG S，YANG W，et al.Variation characte-ristics of active groups and macroscopic gas products during low-temperature oxidation of coal under the action of inert gases N2 and CO2[J].Fuel，2022，307：121893.

[5]SI J，LI L，CHENG G，et al.Characteristics and safety of CO2 for the fire prevention technology with gob-side entry retaining in goaf[J].ACS Omega，2021，6（28）：18518-18526.

[6]LIU H，WANG F.Thermal characteristics and kinetic analysis of coal-oxygen reaction under the condition of inert gas[J].International Journal of Coal Preparation and Utilization，2022，42（3）：846-862.

[7]CAO N F，LIANG Y T.Mechanism of fire prevention with liquid carbon dioxide and application of long-distance pressure-holding transportation technology based on shallow buried and near-horizontal goaf geological conditions ［J/OL］.Journal of Chemistry，2021，https：//doi.org/10.1155/2021/5572963.

[8]YU Z，GU Y，YANG S，et al.Temperature characteristic of crushed coal under liquid coolant injection：A comparative investigation between CO2 and N2[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2021，144（2）：363-372.

[9]QIN Y P，GUO W J，LIU W，et al.Precise positioning and inert processing of the high-temperature zone in a longwall gob during a mining-stopped period： An application case ［J］.Energy Sources，Part A： Recovery，Utilization，and Environmental Effects，doi： 10.1080/15567036.2021.1987589.

[10]于志金，張志鵬，楊淞，等.松散煤體內液N2/CO2注入過程的降溫特性對比實驗［J］.西安科技大學學報，2021，41（6）：1006-1013.

YU Zhijin，ZHANG Zhipeng，YANG Song，et al． Comparative experiment on the temperature characteristics of loose coal under the liquid N2/CO2 injection［J］． Journal of Xian University of Science and Technology，2021，41（6）：1006-1013．

[11]LI H，ZHANG G，JIA B，et al.Experimental investigation on extinguishing characteristics of liquid nitrogen in underground long and narrow space[J].Tunnelling and Underground Space Technology，2021，114：104009.

[12]孫連勝，陳寶義.近距離煤層工作面上覆采空區注液氮防滅火效果研究［J］.煤礦安全，2019，50（4）：154-157.

SUN Liansheng，CHEN Baoyi.Study on fire extinguishing effect of liquid nitrogen lnjection in overlying goaf of close distance coal seams［J］.Safety in Coal Mines，2019，50 （4）：154-157.

[13]WEN H，CHENG X，CHEN J，et al.Micro-pilot test for optimized pre-extraction boreholes and enhanced coalbed methane recovery by injection of liquid carbon dioxide in the Sangshuping coal mine[J].Process Safety and Environmental Protection，2020，136：39-48.

[14]LIU W，QIN Y，YANG X，et al.Early extinguishment of spontaneous combustion of coal underground by using dry-ices rapid sublimation：A case study of application[J].Fuel，2018，217：544-552.

[15]QIN Y，GUO W，XU H，et al.A comprehensive method to prevent top-coal spontaneous combustion utilizing dry-ice as a fire extinguishing medium：Test apparatus development and field application[J].Environmental Science and Pollution Research，2021，29：19741-19751.

[16]LI Q W，XIAO Y，ZHONG K Q，et al.Overview of commonly used materials for coal spontaneous combustion prevention[J].Fuel，2020，275：117981.

[17]朱建芳，耿瑤，李東明等.煤礦CO2防滅火技術研究進展［J］.煤礦安全，2021，52（3）：197-203.

ZHU Jianfang，GENG Yao，LI Dongming，et al.Research progress of coal mine fire prevention and control techno-logy by CO2［J］.Safety in Coal Mines，2021，52 （3）：197-203.

[18]張辛亥，竇凱，張國偉，等.深冷惰氣漿液防滅火實驗研究［J］.煤礦安全，2021，52（10）：51-56.

ZHANG Xinhai，DOU Kai，ZHANG Guowei，et al.Experimental study on fire prevention and extinguishing of cryogenic inert gas slurry ［J］.Safety in Coal Mines，2021，52 （10）：51-56.

[19]CHAIKEN R F，KIM A G，KOCIBAN A M，et al.Cryogenic slurry for extinguishing underground fires： U.S.Patent 5，368，105[P].1994-11-29.

[20]姜曉波，王雅寧，邱利民.二氧化碳凝華及升華初步實驗研究［J］.低溫工程，2019（3）：29-34.

JIANG Xiaobo，WANG Yaning，QIU Limin.Preliminary experiment investigation on carbon dioxide desublimation and sublimation process ［J］.Cryogenics，2019（3）：29-34.

[21]張辛亥，張首石，竇凱，等.復合惰氣漿液二氧化碳相變特征研究［J］.煤礦安全，2022，53（6）：57-62，68.

ZHANG Xinhai，ZHANG Shoushi，DOU Kai，et al.Study on phase transformation characteristics of carbon dioxide in composite inert gas slurry ［J］.Safety in Coal Mines，2022，53 （6）：57-62，68.

[22]WANG W，LI R，RUAN Y，et al.Experimental research on sublimation spray cooling of dry-ice particles with array nozzle[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2023，148（12）：5733-5745.

[23]PROUD L，TAPOGLOU N，SLATTER T.A review of CO2 coolants for sustainable machining［J/OL］.Metals，2022，12，283.https：//doi.org/10.3390/met12020283.

[24]寧靜紅，孫朝陽，鮑春秀，等.高熱通量芯片干冰冷卻降溫性能的理論分析［J］.化工學報，2021，72（4）：2047-2056.

NING Jinghong，SUN Chaoyang，BAO Chunxiu，et al.Theoretical analysis on the cooling performance of high heat flux chip with dry ice ［J］.CIESC Journal，2021，72（4）：2047-2056.

[25]郭曉璐，喻健良，閆興清，等.超臨界CO2管道泄漏特性研究進展［J］.化工學報，2020，71（12）：5430-5442.

GUO Xiaolu，YU Jianliang，YAN Xingqing，et al.Research progress on leakage characteristics of supercritical CO2 pipeline ［J］.CIESC Journal，2020，71（12）：5430-5442.

[26]郭建春，詹立，茍波，等.不同相態二氧化碳前置酸壓碳酸鹽巖裂縫形成規律［J］.石油勘探與開發，2021，48（3）：639-645.

GUO Jianchun，ZHAN Li，GOU Bo，et al.Formation of fractures in carbonate rocks by pad acid fracturing with different phases of carbon dioxide ［J］.Petroleum Exploration and Development，2021，48（3）：639-645.

[27]吳星輝，蔡美峰，任奮華，等.深部礦井高溫巷道熱交換降溫技術探討［J］.中南大學學報（自然科學版），2021，52（3）：890-900.

WU Xinghui，CAI Meifeng，REN Fenhua，et al.Heat exchange cooling technology of high temperature roadway in deep mine ［J］.Journal of Central South University （Science and Technology），2021，52（3）：890-900.

（責任編輯：劉潔）