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近年来，随着综采和综放采煤方法的大量应用，工作面倾斜长度不断增加，采空区浮煤大量存在，采空区常出现自燃发火现象。由于煤层平均埋深较浅采空区地表裂隙大部分在沟壑地段，人与机械难以回填,加上采空区热量的不断积聚和遗留的大量浮煤等影响导致采空区自燃发火现象严重。此外，大多数煤矿都存在着长臂后退式开采采空区防灭火的问题，加之煤炭市场不景气大部分煤矿已经存在以销定产的现象，促使部分煤矿采空区自燃发火现象更加严重，综上所述，采空区防灭火工作显得尤为重要，采空区防灭火技术的研究迫在眉睫，采空区防灭火技术的研究对使用综采和综放采煤方法的矿井的安全生产具有深远意义。 本文采用了理论分析和现场实践相结合的方法进行研究，将整个采空区看作二维流场，通过Fluent流体模拟软件模拟采空区风速流场和氧气浓度流场。以工作面实际参数为基本依据，结合采空区自然三带现场监测结果修正Fluent中不确定参数，使采用Fluent模拟的氧化带范围与实测的氧化带范围一致,在此基础上通过比较注氮前后的氧化带范围来分析注氮防灭火效果 经过研究井下应用膜分离制氮技术，选择输氮管路外径为133mm，内径为123mm或者更大直径的管路，通过Fluent模拟注氮前后采空区氧气浓度场的变化情况来验证注氮效果。得到22204工作面注氮前氧化带最大范围约为165m，注氮后氧化带最大范围约为110m，通过注氮明显缩小了氧化带最大范围，变化幅值为55m；42105工作面注氮前氧化带最大范围约为125m，注氮后氧化带最大范围约为84m，通过注氮明显缩小了氧化带最大范围，变化幅值为41m。说明在工作面通风风量不变、工作面日推进度不变的情况下，通过注氮能减少采空区浮煤处于氧化带范围内的时间，最终得出注氮可以有效减少采空区浮煤处于氧化带范围内的时间，对矿井的安全回采有利的结论。 本文创新点在于应用Fluent流体模拟软件模拟采空区风速流场和氧气浓度流场，为本文结论提供了重要的理论支持。本文的研究成果为使用综采和综放采煤方法的类似矿井处理采空区煤炭自燃发火现象提供了重要的理论和实践依据。