一直以来我国都是世界上最大的煤炭生产国和消费国,然而采空区遗煤自燃却严重危害了矿井的正常生产和工人的人身安全。干冰治理遗煤具有冷却降温、吸附惰化及覆盖隔氧的三重作用。本文通过理论分析、实验室实验和数值模拟的方法对干冰的升华进行了研究,根据干冰在自然条件下的相变特点以及在加热驱动的条件下的相变特点得到适合煤矿井下生产的供需关系。首先,利用搭建好的干冰升华模型进行不同粒度形状的干冰升华实验,将优选出来符合实验要求的干冰进行模拟采空区环境条件的升华实验,分析并计算两组实验过程中干冰的升华速率以及干冰升华的吸热量,通过实验得到升华速率最快的是颗粒状干冰,且干冰颗粒的半径越小升华速率越快;通过对干冰升华过程中温度的监测发现干冰升华在垂直方向上存在明显的温度梯度,且由于干冰升华产生的CO₂重气特性导致气体滞留在升华位置附近,距离升华表面越近温度越低。然后,针对干冰在自然条件下升华速率较慢的问题,设计制作干冰升华加热驱动装置并通过实验研究加热驱动剂不同水灰比及不同初始水温对水热反应的影响,结果表明:当水灰比为1.8时是最佳配比,最有利于水热反应的进行,不同初始温度的水对水热反应的影响很小,为后期在实验室或在井下环境中进行加热驱动干冰升华提供了理论依据。为防止干冰升华使环境温度迅速降低使供水管路结冰,因此向水中加入一定比例的盐类试剂,通过实验发现:30%的Ca Cl₂溶液具有最佳效果。最后,利用FLUENT数值模拟的方法进行加热驱动干冰相变实验,为得出水热反应中最佳注水速度首先设置不同的注水流速,发现在水灰比为1.8的情况下当注水流速小于等于0.000144L/s时,既能起到加速升华干冰又无热量向周围环境逸散的情况,且相比于自然条件下的干冰升华速率提升了7倍。以此工况进行加热驱动下不同质量的干冰升华实验求得投放干冰质量、CO₂产生量以及所需氧化钙质量之间的数量关系。该论文有图47幅,表18个,参考文献77篇