兗礦綜合機(jī)械化放頂煤工作面煤層自然發(fā)火防治技術(shù)
我國煤層自然發(fā)火情況嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計國有重點煤礦中大約有56%的礦井存在煤層自然發(fā)火危險，而特厚煤層開采自然發(fā)火更為嚴(yán)重。近年來，隨著我國特厚煤層綜采放頂煤技術(shù)的試驗和推廣，煤炭的產(chǎn)量和效益大幅度提高，日產(chǎn)原煤高達(dá)1.0－1.6萬t，日產(chǎn)值達(dá)200多萬元，工作面設(shè)備投資在4000－5000萬元，年產(chǎn)500萬t的礦井基本上可實現(xiàn)一礦一面，確保工作面安全生產(chǎn)顯得尤為重要。但這種采煤法的開采強(qiáng)度大、采空區(qū)遺留殘煤多、冒落高度大、漏風(fēng)嚴(yán)重，隨之出現(xiàn)了難以解決的火災(zāi)、瓦斯、粉塵等一系列問題。據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦有50%以上的綜采放頂煤工作面存在著自然發(fā)火危險，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。因此，防滅火技術(shù)的研究工作也是綜放工作面安全生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。
1、我國煤層自然發(fā)火防治技術(shù)概況
1.1防滅火技術(shù)
20世紀(jì)50年代我國開始研究并在煤礦推廣黃泥灌漿防滅火技術(shù)，60-70年代研究阻化劑防火、均壓通風(fēng)、高倍數(shù)泡沫滅火等技術(shù)，80－90年代研究礦井自然發(fā)火預(yù)測系統(tǒng)、惰氣防滅火、快速高效堵漏風(fēng)、帶式輸送機(jī)火災(zāi)防治等技術(shù)，并逐步形成適應(yīng)普通采煤法和高產(chǎn)高效采煤法的綜合防滅火技術(shù)。目前我國煤礦煤層開采時期采用的火災(zāi)防治技術(shù)措施，從總體上說有惰化、阻燃、堵漏、降溫及其綜合防治技術(shù)，共同發(fā)揮作用來實現(xiàn)防滅火的目的。
1.1.1惰化防滅火技術(shù)
惰化技術(shù)主要是指將惰性氣體送入擬處理區(qū)，抑制煤自燃的技術(shù)。主要用在當(dāng)發(fā)生外因火災(zāi)或因煤自燃火災(zāi)而導(dǎo)致的封閉區(qū)。我國研制了燃油型DQ－150、DQ－1000型惰氣發(fā)生裝置，裝備了我國煤礦救護(hù)隊，成為滅火救災(zāi)的重要設(shè)備。此外還研制了BGP－200型高倍發(fā)泡機(jī)以及YZWP－180型惰泡發(fā)生裝置。
近年來，注氮防滅火技術(shù)已在我國煤礦迅速推廣應(yīng)用。除部分煤礦用深冷固定制氮機(jī)組和管輸下井注氮系統(tǒng)外，有些礦井開始裝備近年來新研制的地面移動式碳分子篩變壓吸附制氮機(jī)組（BXND－500型、KYZD－800型）、井下移動變壓吸附制氮機(jī)組（JXZD－400)、膜分離制氮機(jī)組（KMDS－600型）等。由束管監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測測定，確定采空區(qū)氧化、自燃、窒息三帶寬度后，用埋管或打鉆向采空區(qū)自燃帶連續(xù)注氮，惰化自燃帶，達(dá)到防火的目的。在撲滅巷道火災(zāi)中，建臨時密閉后，向封閉區(qū)注氮氣，使火區(qū)氣體氧濃度降至10%以下可滅明火，降至1％－2%可快速滅火，燃燒深度大的火源，注氮量應(yīng)達(dá)到火區(qū)體積的2－3倍。
1.1.2阻燃物質(zhì)防滅火技術(shù)
阻燃物質(zhì)防滅火技術(shù)主要是指將一些阻燃物質(zhì)送入擬處理區(qū)，從而達(dá)到防滅火目的。除已作為常規(guī)防滅火措施使用的黃泥漿外，近年來發(fā)展起來的有粉煤灰、頁巖泥漿、選煤廠尾礦漿、阻化劑和阻化泥漿等，已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用。
1.1.3堵漏風(fēng)防滅火技術(shù)
工作面推過后，及時封閉和采空區(qū)相連通的巷道、無煤柱工作面順槽巷旁充填隔離帶、隔離煤柱裂隙注漿堵漏風(fēng)等均屬于堵漏風(fēng)防滅火。我國近年研究了雙料型高水速凝充填料和液壓快速注漿設(shè)備，并進(jìn)行了無煤柱工作面順槽巷旁充填隔離帶的試驗，已獲成功。還研制了KBJ一100/5, KBJ一50/3型速凝粉煤灰漿設(shè)備和注漿工藝，灰漿輸送距離達(dá)800m，用于構(gòu)筑永久密閉、煤壁裂隙、巷道高冒區(qū)灌注、膠結(jié)等作業(yè)。該設(shè)備和材料還可用于快速構(gòu)筑密閉。
1.1.4災(zāi)變時期風(fēng)流穩(wěn)定、控制及救災(zāi)指揮技術(shù)
我國研究火災(zāi)時期風(fēng)流穩(wěn)定性和風(fēng)流控制還處于建立物理數(shù)學(xué)模式進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)路解算和災(zāi)變風(fēng)流模擬的階段，未達(dá)到實用化階段。近年來還開展了救災(zāi)專家系統(tǒng)的研究，試圖將眾多防滅火專家的技術(shù)經(jīng)驗，經(jīng)計算機(jī)軟件形成人工智能，組成救災(zāi)專家決策系統(tǒng)，以便在各火災(zāi)發(fā)生時快速選擇救災(zāi)方案，避免人為因素的片面性。由于該研究的工作量大、難度大，還沒有正規(guī)產(chǎn)品間世。自動防火監(jiān)控風(fēng)門、自控防火水幕也是開發(fā)研究的內(nèi)容，已達(dá)實用化階段。
1.2火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報技術(shù)
1.2.1煤自然發(fā)火危險性的判定
20世紀(jì)80年代前，煤自然發(fā)火危險性的判定沿用前蘇聯(lián)的著火溫度法鑒定煤自然發(fā)火傾向，其結(jié)果和開采后證實的情況基本相符，但對于高硫煤差異較大。
近年來，研究色譜動態(tài)吸氧法測定吸氧量和吸氧速度，判定自然發(fā)火傾向，并研制了ZRJ－1型色譜自燃性測定儀，在煤礦已推廣使用。
在研究煤的自然發(fā)火期及其影響因素中，近年來采用了2種技術(shù)途徑：一是用煤堆實驗裝置在模擬條件下測定并解算發(fā)火期；二是測定煤的吸氧速度、氧化反應(yīng)速度，以熱傳導(dǎo)及熱平衡原理推算最短自然發(fā)火期，并結(jié)合地質(zhì)、開采、通風(fēng)等影響因素的修正系數(shù)確定煤的發(fā)火期。
1.2.2自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報
(1)預(yù)測預(yù)報指標(biāo)
過去礦井火災(zāi)預(yù)測預(yù)報指標(biāo)主要采用CO，但最新研究表明CO已不是在任何情況下都可作為惟一的和最靈敏可靠的判別煤自燃火災(zāi)的指標(biāo)。最新的研究結(jié)果為：使用CO、C2H4及C2H2 3個指標(biāo)，綜合地將煤自然發(fā)火分為3個階段：①礦井風(fēng)流中出現(xiàn)10-6級CO時的緩慢氧化階段；②出現(xiàn)10-6級CO和C2H4時的加速氧化階段；③出現(xiàn)10-6級CO、C2H4和C2H2的激烈氧化階段，此時即將出現(xiàn)明火。應(yīng)用這3個指標(biāo)，不僅可預(yù)測火災(zāi)，而且還可判別其階段，據(jù)此而采取不同的防滅火技術(shù)措施。本項技術(shù)已在較多礦井中得到應(yīng)用，但對不同的煤層必須分別進(jìn)行模擬實驗，優(yōu)選其指標(biāo)的具體應(yīng)用值，才能正確地應(yīng)用該項技術(shù)。
(2)預(yù)測預(yù)報手段
預(yù)報自然發(fā)火的手段，在20世紀(jì)70年代前是用井下人工采氣樣、地面儀器分析，并結(jié)合溫度檢測和人的感知來判斷發(fā)火危險性。80年代煤礦普及氣相色譜分析方法，并研究應(yīng)用束管監(jiān)測系統(tǒng)抽吸井下氣體、地面集中分析、微機(jī)自動數(shù)據(jù)處理和預(yù)報自然發(fā)火。束管監(jiān)測系統(tǒng)已成為工作面自然發(fā)火預(yù)報和采空區(qū)注氮防火的主要監(jiān)測手段。
1.2.3外因火災(zāi)檢測系統(tǒng)
我國煤礦近年曾發(fā)生膠帶輸送機(jī)或機(jī)電硐室火災(zāi)，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失或人員重大傷亡。為此，近年相繼開發(fā)出幾種裝置和儀器設(shè)備，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院研制開發(fā)的KHJ－1型礦井火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及自動滅火裝置以及MPZ－1A型膠帶輸送機(jī)自動滅火裝置，它們由速差、溫度、煙霧、紫外線、熱敏電纜等5種傳感器和電源控制箱聯(lián)接，控制箱由單片微機(jī)實現(xiàn)監(jiān)測控制、智能判斷、控制噴灑泡沫或水噴霧滅火，為我國煤礦外因火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報及防治增添了新的手段和能力。這些系統(tǒng)都是我國自己研制開發(fā)的產(chǎn)品，適應(yīng)我國的具體情況，可供有關(guān)礦井選用。
2、煤層自然發(fā)火機(jī)理
2.1煤體自燃的起因和過程
煤自燃的發(fā)生和發(fā)展是一個極其復(fù)雜的動態(tài)變化的物理化學(xué)過程，其實質(zhì)就是一個緩慢地自動放熱升溫最后引起燃燒的過程。該過程的關(guān)鍵有兩點：一是熱量的自發(fā)產(chǎn)生；二是熱量的逐漸積聚。
導(dǎo)致煤在常溫下產(chǎn)生熱量的因素很多，如水對煤的潤濕熱、煤分子的水解熱、煤中含硫礦物質(zhì)水解及氧化熱、煤中細(xì)菌作用放出的熱量、煤對氧的物理吸附熱、煤對氧的化學(xué)吸附熱以及煤與氧的化學(xué)反應(yīng)熱等等。這些因素對于煤體自發(fā)產(chǎn)生熱量都起著一定的積極作用，在某些條件下甚至是決定性的作用。但大量的研究工作發(fā)現(xiàn)煤的自燃主要是由煤氧復(fù)合作用放出熱量而引起，煤與空氣接觸后首先發(fā)生煤體對氧的物理吸附，之后又發(fā)生煤氧化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)。
導(dǎo)致煤體自燃除熱量的自發(fā)產(chǎn)生之外，另一關(guān)鍵要素就是自發(fā)產(chǎn)生的熱量被逐漸積聚。煤體自燃所需熱量的積聚不但與煤氧復(fù)合作用放出熱量有關(guān)，還與煤體的散熱條件有關(guān)。實際條件下，煤體的放熱與煤體表面活性結(jié)構(gòu)種類和數(shù)量、煤體的溫度、氧氣濃度等因素有關(guān)；自燃煤體的散熱條件則主要包括煤體的空隙率、漏風(fēng)強(qiáng)度以及周圍環(huán)境的溫度等。當(dāng)煤體的放熱量大于煤體的散熱量時，煤體熱量被積聚，煤體溫度上升；當(dāng)煤體放熱量小于散熱量時，則煤體溫度保持穩(wěn)定。煤體熱量積聚過程，也就是煤體自然的發(fā)展過程，而自燃正是煤體放熱與散熱這對矛盾運動發(fā)展過程的結(jié)果之一。
綜上所述，煤自然發(fā)火主要是由空氣滲透進(jìn)入松散煤體，空氣中的氧與煤分子表面的活性結(jié)構(gòu)接觸，發(fā)生物理吸附、化學(xué)吸附及化學(xué)反應(yīng)，同時放出熱量，在一定的蓄熱環(huán)境下，煤體不斷地氧化、放熱、升溫，當(dāng)煤溫超過臨界溫度后，煤體繼續(xù)升溫，達(dá)到煤的著火點溫度，最終導(dǎo)致煤體燃燒。
巷道在掘進(jìn)過程中，煤體暴露于新鮮空氣中，在采動壓力作用下受壓而破碎、離層，風(fēng)流在各種動力作用下滲透進(jìn)入煤體，使煤體氧化放熱。當(dāng)煤體放熱速率大于周圍環(huán)境散熱速率時，引起升溫，最后導(dǎo)致自燃。由于巷道煤層所處位置、松散煤體堆積形態(tài)、漏風(fēng)動力、散熱條件等與一般煤層不同，具有自己的特性，尤其是綜放無煤柱開采。因此，巷道煤層自燃除了具有一般煤層自燃的共性之外，還有自己的特性。
2.2煤層自燃特點
2.2.1由于受煤礦開采條件及采煤工藝的限制，工作面布置走向長度大，上千米煤巷采用綜掘一次完成，因而巷道煤體暴露于空氣的時間較長，一般均超過煤層最短自然發(fā)火期。
2.2.2巷道內(nèi)因火災(zāi)大多起始于距巷道表面一定深度的中部。在采動壓力的作用下，暴露面處的煤體破碎程度較大，漏風(fēng)阻力小，漏風(fēng)強(qiáng)度較大，超過引起煤自燃的上限漏風(fēng)強(qiáng)度，熱量不能積聚，無法形成自熱高溫點；離暴露面較遠(yuǎn)的深部煤體，由于漏風(fēng)通道不暢通，漏風(fēng)阻力較大，氧氣滲透到該處時濃度已很小，低于煤自燃的下限氧濃度，處于窒息狀態(tài)，亦無法形成自熱高溫點；而在距暴露面一定深度的中部，漏風(fēng)強(qiáng)度適中，風(fēng)流速度慢，氧氣濃度適宜，最容易滿足煤自燃的條件而形成自熱高溫點。
2.2.3煤體導(dǎo)熱性差，火源隱蔽，往往是在發(fā)現(xiàn)巷道煤體表面溫度異常時，內(nèi)部火勢已形成。自燃火源點逆著風(fēng)流方向發(fā)展，有害氣體順著風(fēng)流方向流動，有時只見有毒有害氣體而不見明火，使尋找火源點的工作非常困難。
2.2.4巷道外因火災(zāi)，火勢發(fā)展迅猛，很快就會形成大火，但只要氧濃度小于12％火勢就熄滅。在發(fā)火初期只有著火處煤溫很高，由于煤（巖）體導(dǎo)熱性差，周圍煤（巖）體的溫度升高緩慢，煤體的熱容量小，因此出現(xiàn)外因火災(zāi)初期，火勢易于撲滅。巷道松散煤體自燃火災(zāi)則不同，它是煤氧結(jié)合放出熱量引起自然升溫而形成的火災(zāi)，由于煤體的長期氧化，逐漸地向周圍煤（巖）體散熱，同時自身熱量也逐漸積聚，煤（巖）體溫度升高，儲存了很大的熱能，火源點周圍煤（巖）體的溫度很高，欲降低如此大范圍高溫煤（巖）體的溫度難度很大，且易使暫時撲滅的火災(zāi)復(fù)燃。
2.2.5井下巷道屬于半封閉空間，煤自燃產(chǎn)生的有毒有害氣體和滅火時產(chǎn)生的水蒸氣等只能朝一個方向移動，救災(zāi)人員工作空間回旋余地小，給救災(zāi)人員帶來很大威脅。
2.2.6厚煤層綜放開采順槽沿底板掘進(jìn)，巷道頂煤自然發(fā)火較多，火源位置高。頂煤受礦壓和采動影響，易破碎離層；有些煤層煤質(zhì)松軟，掘進(jìn)過程中時常冒頂形成空洞區(qū)；有的上分層已采，下分層采用綜采放頂煤技術(shù)，由于煤層起伏變化、中間煤層破碎等原因，使綜放順槽與頂部采空區(qū)連通。
2.2.7無煤柱開采留小煤皮的沿空巷道與鄰近層采空區(qū)連通，火源沿巷道頂板及沿空側(cè)（或頂部）采空區(qū)發(fā)展迅速，火勢控制困難。
2.2.8兩道頂煤在回采前破碎區(qū)已受到長時間的氧化升溫，由于端頭頂煤放出率低，該頂煤垮落采空區(qū)后，產(chǎn)生5－8m寬的丟煤帶，采空區(qū)這2條遺煤帶相對其他地點溫度更高，自然發(fā)火期縮短；當(dāng)接近停采線時，為了撤架而不放頂煤，使得采空區(qū)形成較大面積懸空，且留有大量浮煤，而撤架時間又較長，使自燃性增強(qiáng)。當(dāng)相鄰綜放面沿空送巷和回采時，由于一次采落煤層厚度大，采動影響范圍廣，相應(yīng)漏風(fēng)量增加，容易引起巷道自燃火災(zāi)。
2.2.9巷道自然發(fā)火主要發(fā)生在巷道高冒區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造帶、煤體破碎帶、裂隙發(fā)育之處，以及巷道有突變的區(qū)域（巷道變形、起伏、擴(kuò)大、縮小、轉(zhuǎn)彎、分叉、匯合及巷道內(nèi)安設(shè)風(fēng)門、風(fēng)窗、風(fēng)嶂、堆放雜物等）。這些區(qū)域漏風(fēng)強(qiáng)度變化較大，浮煤易自燃。
2.3煤自嫩的危險區(qū)域
2.3.1采空區(qū)遺煤帶
工作面開采初期，以工作面開切眼附近采空區(qū)為主；工作面開采過程中，以靠近工作面順槽的相鄰采空區(qū)遺煤帶為主；工作面停采撤架期間，以停采線附近采空區(qū)為主。
2.3.2巷道頂煤
極易自燃區(qū)為煤巷頂板局部高冒區(qū)、煤巷地質(zhì)構(gòu)造破壞區(qū)、煤巷起坡破碎區(qū)、煤巷煤柱沿空側(cè)廢棄硐室及開切眼、停采線；易自燃區(qū)為煤巷地質(zhì)構(gòu)造軸部破碎區(qū)、巷道硐室及溜煤眼、煤巷頂部破碎區(qū)、工作面回采期間煤巷超前變形區(qū)；可能自燃區(qū)為煤巷上幫中部破碎區(qū)、煤巷上幫上部破碎區(qū)、煤巷下幫破碎區(qū)。
3、煤層自然發(fā)火防治技術(shù)
3.1膠體材并防火技術(shù)
3.1.1凝膠堵漏技術(shù)
凝膠是具有粘塑性的膠體化合物，它由主劑和促凝劑兩種溶液經(jīng)混合后反應(yīng)而形成。其混合液在凝固前粘度近似于水，但滲透到煤和巖石裂隙中，成膠后粘度則是水的1500倍．能有效地防止漏風(fēng)，如主劑濃度為6％的100mm厚的膠體層可抵抗4000Pa的空氣壓力，因而凝膠是一種很好的“內(nèi)部堵漏”材料，用來進(jìn)行頂板裂隙的封堵及冒落空洞的充填，效果很好。凝膠除密封性能外，還具有良好的固水和吸熱降溫性能，因而也常用作直接的滅火材料。
凝膠壓注工藝簡單，操作方便，如圖4－4－1所示。系統(tǒng)采用TBW－50/15型泥漿泵2臺；0.5m3水箱4個，其中2個配液、2個壓注。材料由主劑（水玻璃）、促凝劑（銨鹽）和水按一定比例混合而成，通過調(diào)整三者的配比來控制成膠時間和膠體硬度，以適應(yīng)滅火和防火的不同需要，一般成膠時間能夠控制在幾十秒至幾十分鐘不等。
3.1.2膠體泥漿滅火技術(shù)
(1)膠體泥漿滅火機(jī)理
膠體泥漿利用基料、促凝劑的膠凝作用，以黃泥漿作充填劑，增加膠體強(qiáng)度、耐溫性能和增強(qiáng)有效期。以水玻璃為基料形成的膠體是二氧化硅的膠體，其膠體結(jié)構(gòu)如圖4-4-2所示。膠體內(nèi)部充滿黃泥漿、水和部分NaHCO3、Na2CO3、NH4OH等分子，硅膠起骨架作用，黃土起稠化充填作用．把易流動的水固定在硅膠內(nèi)部。
未成膠的混合液在泵壓和自重的作用下，通過鉆孔和煤體裂隙進(jìn)入高溫區(qū)，有一小部分混合液由于未成膠就遇到高溫，其中的水分迅速汽化，快速降低煤表面溫度，殘余的固體形成一層膜，阻礙煤氧接觸而進(jìn)一步氧化自燃。隨后流動的混合液隨著液體溫度升高，成膠速度加快，在不遠(yuǎn)的周圍形成膠體。該膠體包裹煤體，隔絕煤氧接觸，使煤的氧化放熱過程立即中止，煤氧化產(chǎn)生的有害氣體消失?；旌弦簼B入煤體孔隙形成膠體。膠體泥漿吸收大量熱能后，膠體緩慢失水蒸發(fā)，以蒸汽形式排放大量熱能，煤體溫度進(jìn)一步下降，使煤體氧化放熱性能大量降低，火勢熄滅。隨著膠體混合液的不斷注入，成膠范圍不斷擴(kuò)大，火勢熄滅圈增大，直至整個火源熄滅。當(dāng)膠體泥漿完全干涸失水后，殘余物中的孔隙較多，雖大大降低了原煤體的孔隙率，但仍能使一部分空氣通過。煤體經(jīng)膠體泥漿處理過后氧化放熱性能大為降低，但在較高溫度下仍能復(fù)燃。一般在常溫下，經(jīng)過膠體泥漿處理過的碎煤所產(chǎn)生的氧化熱不足以引起煤體升溫，故不會再自燃。因此，采用膠體泥漿滅火后的火區(qū)，仍應(yīng)使火區(qū)溫度逐漸下降，儲存的熱能充分釋放，否則仍有復(fù)燃危險。
(2)膠體泥漿的滅火工藝
膠體泥漿滅火系統(tǒng)是在黃泥灌漿系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加促凝劑添加系統(tǒng)，如圖4－4－3所示。地面漿池制漿水土比為4：1－5：1,基料添加比例為90－100kg/m3漿，攪拌均勻。井下促凝劑添加比例視所需的成膠時間而定，一般成漿時間為7－8min時促凝劑比例為20kg/m3漿；成膠時間為3－4min時凝劑比例為30kg/m3 漿;成膠時間為25s時促凝劑比例為50kg/m3漿。
(3)膠體泥漿滅火技術(shù)的特點
a膠體泥漿穩(wěn)定性好。膠體泥漿熱穩(wěn)定性比純膠體更好，在高溫火炭中不熔化、失水速度很慢。完全失水后的殘渣是耐火的黃土和SiQ2，仍然充填著煤體孔隙，增加漏風(fēng)供氧阻力，降低煤體氧化放熱性能。膠體泥漿耐壓穩(wěn)定性隨著含土量的增加而增高，黃土不僅起充填作用，黃土本身也是一種膠體材料，當(dāng)黃土與硅膠形成復(fù)合膠體泥漿時耐壓性能比任何一種單質(zhì)膠體性能都好。因此高濃度（含土量為25%－40%）膠體泥漿可充填高冒空頂區(qū)，而純凝膠或純泥漿都不能。
b成膠時間可控制。成膠時間可根據(jù)促凝劑的添加量加以控制，最快成膠時間為25s，慢的可控制在1-2d。根據(jù)火區(qū)不同條件、需要輸送的距離及鉆孔滲透的范圍，選擇不同的成膠速度。膠體泥漿進(jìn)入火源高溫區(qū)，由于溫度升高，成膠速度會加快。
c大量浮煤堆積高處的火源采用水和泥漿難以撲滅。灌漿和注水滅火，漿和水往低處流，形成一定的泄漏通道，通道上部和周圍的火難以撲滅，且注水和注漿的管路中都帶有一定的空氣，形成的通道一旦停注也成為暢通的漏風(fēng)通道，使火難以撲滅。另外，漿水經(jīng)過塊煤表面，只能帶走一部分表面溫度，煤內(nèi)部溫度短時間內(nèi)不會下降，停水后溫度迅速上升，一旦供氧馬上復(fù)燃。采用膠體泥漿滅火技術(shù)，能有效地克服上述缺點。它能在碎煤中充填空隙，很快使煤氧隔離窒熄，控制好成膠速度不會形成泄漏通道。即使高溫蒸烤失去水分，仍有25％左右的黃土存在于空隙中，可起防火作用。
d利用地面灌漿系統(tǒng)配制膠體泥漿，實現(xiàn)大流量連續(xù)注膠，勞動強(qiáng)度低，井下運輸量少，比井下注膠系統(tǒng)優(yōu)越，尤其對大面積火區(qū)的滅火更顯其優(yōu)勢。
3.1.3新型復(fù)合膠體材料防滅火技術(shù)
(1) XK2－PR稠化劑合成材料及配方
XK2－PR稠化劑是一類復(fù)合材料，它的生產(chǎn)過程包括原料精制、溶液聚合、水解、低溫干燥、混合、粉碎等過程。為降低防火成本，在選擇滅火材料時，應(yīng)以原料易得、合成方便、用料省、效果好為原則。根據(jù)上述原則，采用有機(jī)、無機(jī)材料和復(fù)合材料的混合物稠化劑。
配方：
基料І 8-12份
基料Ⅱ 50-70份
引發(fā)劑 微最
添加劑 少量
成膜助劑 少量
高純水 23-27份
調(diào)節(jié)劑 適量
(2)合成步驟及工藝
XK2—PR高效水膠體添加劑的合成步驟流程如圖4－4－4所示。
將圖中所述原料（調(diào)節(jié)劑除外）按一定比例在配料槽內(nèi)配好，再流入混合器均勻混合，將混合產(chǎn)物在進(jìn)料溫度控制器中預(yù)熱到50°C后，再進(jìn)入聚合反應(yīng)釜。在反應(yīng)釜內(nèi)引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，單體在引發(fā)劑引發(fā)下發(fā)生自由基鏈反應(yīng)，也就是聚合反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行10h，即得到塊狀柔軟的高聚物、單體、引發(fā)劑及溶液的混合物。將混合物中的單體在脫單體塔內(nèi)脫去，就得到了較純的共聚物。脫去的單體再返回混合器進(jìn)行回收利用，反應(yīng)得到的共聚物送至水解池，在堿性介質(zhì)中水解。水解產(chǎn)物再經(jīng)流動床干燥器干燥后，與CMC、分散劑一并粉碎混合，即得到所需粒度的稠化劑粉末。
(3)配套設(shè)備
a、井下移動式壓注設(shè)備。對于井下膠體用量較少的火災(zāi)防治地點，可使用XK－5型稠化膠體壓注機(jī)（圖4－4－5)在井下直接對煤層高溫區(qū)域壓注稠化膠體的注膠工藝（如圖4－4－6）。XK一5型稠化膠體壓注機(jī)上部有2個料斗，一個是振動加料料斗，一個是加水?dāng)嚢杌旌狭隙贰Ｓ眉恿仙撞粩嗟叵蛘駝恿隙穬?nèi)加入稠化劑，通過變換下料口的大小控制下料量，并通過篩板均勻地灑入到混合料斗內(nèi)，與水混合均勻后進(jìn)入壓注泵?；旌狭隙穬?nèi)采用水?dāng)嚢瑁瑪嚢枇Φ拇笮】捎蓴嚢杷芎脱a水水管上的閥門相互配合來控制。混合后液體吸入主泵，然后經(jīng)分流器注入發(fā)火區(qū)域。
該膠體壓注工藝及設(shè)備操作簡便，物料全自動配比，不需人工配料，設(shè)備體積小，易于運輸，使用、維護(hù)方便。
b、利用地面灌漿系統(tǒng)壓注工藝。有時井下煤層著火面積很大、火勢兇猛，或支架后部大范圍著火，則需要大流量的注膠滅火工藝。該工藝主要是利用煤礦現(xiàn)有的地面灌漿防滅火系統(tǒng)、注砂防滅火系統(tǒng)及防塵水管路系統(tǒng)，用自動配比給粒器按比例往地面灌漿池出漿口添加XK2－PR稠化劑，通過灌漿管路運送到井下用膠地點，再壓注到火區(qū)。其注膠滅火工藝如圖4一4一7所示。
該稠化膠體壓注工藝不需要向井下運輸材料，總流量通常在30－100m3/h,尤其適用于煤礦井下大面積火區(qū)或高瓦斯礦井火災(zāi)的治理。地面自動配比給料機(jī)電機(jī)功率200W,重量25kg,操作簡單，使用、維護(hù)方便。
(4)復(fù)合膠體材料的特點
a、 XK2－PR稠化膠體添加劑的濃度為3‰時，就能與傳統(tǒng)的膠體滅火材料（如凝膠）濃度為10％時的性能相當(dāng)，在滅火中采用該材料可使在井下的運輸量減少30倍以上，大大降低工人勞動強(qiáng)度；
b、稠化膠體添加劑對水質(zhì)的依賴性小，在pH值大于4的水中XK2一PR都可形成較好的膠體，一般的鹽對膠體性能的影響不大；
c、根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)材料的溶解速度，可以滿足不同的工藝要求，材料的溶解速度可通過改變粒度、添加劑等手段來調(diào)節(jié)，可根據(jù)需要制成系列產(chǎn)品；
d、稠化膠體耐火性能很好；
e、具有一定的強(qiáng)度，膠體能夠滲透到煤層的裂隙中，堵住漏風(fēng)；在煤層間隙受力發(fā)生蠕變，不會破裂；由于膠體有粘彈性，它能緊密充填于煤層間隙，即使煤層壓裂破碎也不會產(chǎn)生漏風(fēng)裂隙；
f、由于它有觸變性，在用泵進(jìn)行運輸時粘度較低，運輸阻力不大，而進(jìn)入煤層靜止后粘度增大，可滯留在煤層中吸熱堵漏；由于材料受熱粘度降低，使其在煤層中向高溫點的流動變得容易，而從高溫點向外流相對較困難，這對滅火有利；
g、稠化膠體材料在常溫下脫水很慢、不變質(zhì)，可長期保存在煤層中，防止煤層自然發(fā)火或火區(qū)復(fù)燃。
3.4粉煤灰凝膠料堵漏技術(shù)
3.4.1粉煤灰凝膠料的組成
粉煤灰凝膠料是在凝膠的基礎(chǔ)上加入粉煤灰骨料混合后反應(yīng)而成，其成分有粉煤灰、凝膠材料和水。經(jīng)鍋爐嫉燒后的粉煤灰，是一種次生礦物。其主要化學(xué)成分為：二氧化硅(SiO2）平均含量48.5%；其次為三氧化二鋁（Al2O3）和三氧化二鐵，平均含量分別是22.62%和6.87%；再次是氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO）、三氧化硫（SO3）和二氧化鈦（TiO2），其他成分含量很少。粉煤灰的燒失量約為11％，本身含可燃物的數(shù)量較低。粉煤灰顆粒粒徑較小，且均勻度高，容易形成漿，便于輸送，適合于作密閉充填材料。
我國煤礦目前使用的凝膠材料主要由水玻璃、碳酸氫按和水組成，在成膠過程中放出大量的氨氣，其濃度超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)環(huán)境惡劣，對操作工人的身體健康極其不利。
兗礦集團(tuán)公司東灘煤礦與煤科總院重慶分院研究了一種新型凝膠。凝膠由基料、膠凝劑和水組成，是通過對10多種基料和膠凝劑進(jìn)行性能分析、配比試驗及對比試驗，在綜合分析比較后，優(yōu)化出基料A和膠凝劑B。這2種材料均為液體，其中基料A是一種阻化劑，膠凝劑B是一種無機(jī)物鹽類。
2)粉煤灰凝膠灌注工藝
粉煤灰凝膠灌注采用KPZ－1型井下移動式噴注設(shè)備，粉煤灰、基料A和膠凝劑B等材料用礦車運送下井，以一定材料配比的粉煤灰、基料A和水在KPZ－1型噴注設(shè)備的攪拌機(jī)中攪拌成漿后，經(jīng)過過濾器過濾，由注漿泵將漿液經(jīng)無縫鋼管輸送到注漿點附近，與計量泵翰送來的膠凝劑B在混合器混合均勻，最后通過鉆孔灌注到相鄰采空區(qū)丟煤帶（或其他堵漏地點），工藝流程如圖4－4－8所示。
3）粉煤灰凝膠料的特點
粉煤灰凝膠料具有高水、速凝、阻化降溫、無毒、無味等特點，可替代黃泥漿和純凝膠等灌注堵漏防滅火材料，克服了使用有氨凝膠井下環(huán)境受氨氣污染的缺點，有利于保障工人的身心健康，另外利用了電廠粉煤灰廢棄物，降低了材料成本。粉煤灰凝膠料適于相鄰采空區(qū)丟煤帶、密閉、高溫點等灌注充填堵漏。
（二）注氮防滅火技術(shù)
1.注氮防滅火的原理
氮氣是空氣中的主要成分，因此是一種取之不盡、用之不竭的氣體，它具有無毒、無臭、易于與空氣相混合等優(yōu)良特性。氮氣滅火時，可以充滿任何形狀的空間，并將氧氣排擠出去，從而使火區(qū)中因氧含量不足而將火源熄滅，或者使采空區(qū)中因氧含量不足而使遺煤不能氧化自燃；在有瓦斯和火災(zāi)氣體爆炸危險的火區(qū)內(nèi)，注入氮氣能使可燃性氣體失去爆炸性；液態(tài)氮還可以吸收大量的熱量，降低火區(qū)溫度；氮氣滅火不會損壞或污染機(jī)械設(shè)備和井巷設(shè)施，火區(qū)可較快恢復(fù)生產(chǎn)。
注氮防滅火技術(shù)的應(yīng)用是與均壓和其他堵漏風(fēng)措施相配合使用，如果注入氮氣的采空區(qū)或火區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，氮氣會隨漏風(fēng)流失，就難以起到防滅火的作用。
2.綜放無煤柱開采注氮工藝
綜放無煤柱開采的工作面，在其不同的回采階段有著不同的防滅火重點，而對于一個具體的工作面，其開采布局及通風(fēng)方式的不同，采取的注氮方法也應(yīng)有所不同。所以，在對一個無煤柱綜放工作面做注氮防滅火方案設(shè)計時，應(yīng)首先分析工作面不同回采時期的重點防滅火區(qū)域，再根據(jù)工作面開采布局及通風(fēng)系統(tǒng)，按照不同開采階段采取相應(yīng)的注氮手段來防止自然發(fā)火。在工作面開采初期，以開切眼為重點防火區(qū)域；工作面開采過程中，防滅火的重點為相鄰采空區(qū)的遺煤帶；在工作面停采后，為保證采煤設(shè)備及支架能夠安全撤出，停采線為重點防火區(qū)域。
1)埋管注氮工藝
對工作面開切眼及停采線附近，由于需要強(qiáng)化注氮，所以應(yīng)采用埋管式注氮，使氮氣直接惰化這2個區(qū)域的遺煤，防止其自燃。
過去使用的埋管注氮方法是在工作面進(jìn)風(fēng)順槽沿巷道側(cè)幫鋪一根注氮管路，在管路上每隔一定距離留一個三通作為氮氣釋放口，氮氣釋放口在埋入采空區(qū)之前打開，以備向采空區(qū)注氮。這種注氮方法簡單易行，但無法對管路上的氮氣釋放口進(jìn)行控制。由于埋入采空區(qū)的氮氣釋放口無法關(guān)閉，在其剛剛埋入采空區(qū)、處在散熱帶不需注氮時無法停止其注氮，當(dāng)其進(jìn)入采空區(qū)窒息帶時同樣因不能關(guān)閉氮氣釋放口而停止其注氮，因此埋入采空區(qū)內(nèi)的注氮管路只能按各氮氣釋放口的阻力大小自由分配注氮量，而不能將氮氣完全注入到所需惰化的采空區(qū)位置。兗州礦區(qū)在使用埋管注氮工藝時，對氮氣釋放口的控制作了研究，確定了2種埋管注氮工藝，即主管－分支管路注氮和主管一遙控裝置注氮。
(1)主管－分支管路注氮。注氮支管預(yù)先由進(jìn)風(fēng)順槽埋入采空區(qū)，前端接連0.5m左右的堵頭花管，花管斜向上指向采空區(qū)，并用木垛加以保護(hù)，以免堵塞注氮口。每個氮氣釋放口均與一根注氮支管連接，氮氣釋放口進(jìn)入采空區(qū)窒息帶不需注氮時，應(yīng)在工作面順槽內(nèi)將其關(guān)閉，并切斷與注氮主管路的聯(lián)系。每個注氮支管與主管路之間用三通連接，若要考察每個支管的注氮量，還應(yīng)安裝流量計。當(dāng)工作面推過30m（即氮氣釋放口間距），埋入下一個注氮釋放口及支管，以此類推，其注氮管路布置如圖4－4－9所示。
當(dāng)一個氮氣釋放口進(jìn)入窒息帶停止注氮時，其外部與主管路連接處的三通、控制閥、流量計及一段主管可回收。
(2)主管－遙控裝置注氮。與主管－分支管路注氮工藝相比，主管－遙控裝置注氮工藝的主要特點是在氮氣釋放口的控制上采用遙控裝置，實現(xiàn)了對埋入采空區(qū)內(nèi)氮氣釋放口的遠(yuǎn)程控制。
遙控裝置的主體是一個防爆電磁閥，它的一端通過三通與主管路連接，另一端接0.5m長的堵頭花管作為氮氣釋放口，電磁與花管等隨注氮主管路一起埋入采空區(qū)，電源線從注氮管路中引出，外部設(shè)一控制開關(guān)。電磁閥斷電關(guān)閉，需注氮時電磁閥通電，閥門打開，通過花管向采空區(qū)注氮。遙控裝置在工作面及采空區(qū)的布置如圖4－4－10所示。
2)旁路鉆孔注氮工藝
在工作面的開采過程中，隨著工作面的推進(jìn)，后方采空區(qū)不斷被甩到窒息帶內(nèi)而失去自燃的可能性。根據(jù)兗州礦區(qū)的經(jīng)驗，只要工作面正常推進(jìn)，工作面后方采空區(qū)形成自然發(fā)火的可能性不大。但相鄰采空區(qū)尤其是靠近工作面順槽的遺煤帶及開切眼、停采線，這些地方的浮煤在經(jīng)歷了揭煤、氧化、窒息等漫長的過程后，一旦外部漏風(fēng)供氧滿足其自燃的條件，很快會形成自然發(fā)火；而綜放面回采前方采動超前壓力會破壞巷道的噴涂層，形成裂隙后構(gòu)成漏風(fēng)供氧的條件，工作面回采過后，自身采空區(qū)與相鄰采空區(qū)連成一片，漏風(fēng)供氧更為充分，此時的防滅火重點為相鄰采空區(qū)的遺煤帶。
旁路鉆孔注氮就是通過工作面順槽向相鄰采空區(qū)遺煤帶打鉆孔進(jìn)行預(yù)防性注氮惰化采空區(qū)的一種手段，正常情況下以惰化超前工作面100m以內(nèi)巷道旁側(cè)遺煤帶為主。因為這一段巷道開始接近或正處于工作面采動超前壓力的影響范圍內(nèi)，巷道受壓后裂隙增加，漏風(fēng)隨之增大，遺煤帶漏風(fēng)供氧條件好，易造成自燃或復(fù)燃。因此，旁路鉆孔注氮開始注氮的位置是距工作面80－90m。
在工作面順槽內(nèi)向旁側(cè)遺煤帶打鉆孔，一般孔深8-l0m，下1寸套管，靠鉆孔里邊一節(jié)為堵頭花管，外邊通過軟管用快速接頭與注氮主管路連接，套管與巷道壁之間要封堵嚴(yán)，避免注入的氮氣外泄，并防止漏風(fēng)。鉆孔及管路布置如圖4－4－11所示。鉆孔一般應(yīng)提前打好并下套管，當(dāng)其接近注氮區(qū)域時將注氮鉆孔與主管路接通，開始注氮，鉆孔接近工作面隅角時，拆下連接軟管，將套管外部封死，停止注氮。
3.3防滅火技術(shù)綜合應(yīng)用實例
3.3.1火區(qū)概況
興隆莊煤礦 4322綜放面1999年11月開始回采，至2000年10月底采至設(shè)計停采線。為減少斷層損失煤量，依據(jù)4303綜放面過8m斷層的成功經(jīng)驗，將停采線向外延長70m,推過王樓一號斷層（該斷層落差5m）。
在過斷層過程中和過聯(lián)絡(luò)巷（4322－2號聯(lián)絡(luò)巷和4324－2號聯(lián)絡(luò)巷）時頂板難以控制，冒頂頻繁，工作面壓力大、頂板破碎，普遍丟失頂煤，丟煤厚度最厚達(dá)5.9m。工作面沒提起刀來，造成割底板進(jìn)入全巖，導(dǎo)致工作面推進(jìn)速度慢，特別是從10月11日到11月20日只推進(jìn)了29.6m，4322面被迫于11月20日在4322二號聯(lián)巷上停采。
12月12日13時10分支架后煤層自然發(fā)火，并快速發(fā)展，煙霧迅速蔓延，采取調(diào)壓措施后仍不能將煙霧逼退，直接滅火無法進(jìn)行，13日2時決定封閉處理。
3.3.2滅火過程
整個滅火過程可以分為4個階段：
第一階段，對火區(qū)進(jìn)行封閉。12月11日13時西風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)停風(fēng)15 min后，發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)隅角和43號、44號架（支架編號自下而上）后有微量青煙，認(rèn)為是霧氣，進(jìn)行注漿注水處理后霧氣消失，同時44號架后局部出現(xiàn)58℃的高溫，經(jīng)向44號、43號架后播管注水后高溫點消失。12月12日11時左右，在109號架和進(jìn)風(fēng)隅角后部發(fā)現(xiàn)煙霧，又進(jìn)行了注水注漿處理。13時10分進(jìn)入工作面觀察，發(fā)現(xiàn)煙霧往外擴(kuò)散到工作面上口，立即采用水沖直接滅火，但未找到火點，煙霧逐漸擴(kuò)大。反風(fēng)結(jié)束到恢復(fù)通風(fēng)后約7min時間，煙霧進(jìn)一步擴(kuò)大?；謴?fù)正常通風(fēng)后，煙霧擴(kuò)至工作面上出口以外約20m處，用水沖散煙霧，并開啟工作面上順風(fēng)機(jī)，人員已能到達(dá)工作面上口。但此時煙霧大、氣溫高，人員被迫撤出，已無法進(jìn)行處理?，F(xiàn)場采取建立調(diào)壓氣室升壓后仍不見效，工作面回風(fēng)流中的一氧化碳濃度迅速上升。為了防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，13日2時決定采取封閉火區(qū)措施，上順第一道密閉墻距工作面出口約60m，第二道閉在三叉門以里約5m處；下順第一道密閉墻距工作面出口約30m，第二道閉在三叉門以里。13日中班完成火區(qū)封閉，上、下兩頭風(fēng)機(jī)停止運轉(zhuǎn)。接著對各道密閉墻進(jìn)行了噴漿堵漏。
第二階段，采取綜合滅火措施，對封閉火區(qū)進(jìn)行滅火。
(1)設(shè)檢測點并封堵漏風(fēng)通道。為了隨時掌握火區(qū)氣體變化情況，重點設(shè)了5個檢測點：4322停采線下頭、4324二號聯(lián)絡(luò)巷、4322停采線上頭、4322二號聯(lián)、四采下部運煤巷，同一測點使用同型號的儀器并固定人員檢測。對與4322采空區(qū)相通的聯(lián)絡(luò)巷、溜煤眼、各種鉆孔進(jìn)行詳細(xì)的檢查，對上述漏風(fēng)或可能漏風(fēng)的地點重新進(jìn)行封堵，防止有害氣體泄漏。
(2)注氮控制火勢發(fā)展。12月13日從濟(jì)寧三號礦調(diào)用了一套SM5110型井下移動式注氮設(shè)備，在2號軌道下山向4322上頭外15m的上順槽中施工了2個注氮孔。15日夜班開始注氮，27日反映火區(qū)氣體變化的3個測點的一氧化碳濃度趨近于零，氧氣濃度在1%－2%之間。
(3)使用“測氛法”判斷高溫火點位置，提出了4個自燃隱患區(qū)，即A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)，其中B區(qū)是最大的懷疑區(qū)（參見圖4－4－12)。
(4)針對懷疑區(qū)打鉆探滅火。從12月13日開始施工探滅火鉆孔，在二號軌道下山累計施工鉆孔15個，其中打向B區(qū)2個；二號膠帶下山累計施工鉆孔21個，其中打向A區(qū)2個、B區(qū)2個、C區(qū)2個、D區(qū)5個；在消火道施工鉆孔71個。
(5)施工消火道。12月14日下午提出3個施工消火道的方案：a. 4322號聯(lián)排放瓦斯，抽沙袋垛，施工的總工程量44.6m，其中巖巷19.6m；b.在二號軌道下山重新開門口，按450施工巖巷27m；c.4322上順槽門口密閉排放瓦斯，然后在第一道密閉外下幫施工60m煤巷?？紤]到時間和經(jīng)濟(jì)的因素，采用了第一個方案，于是在12月19日大班4322二號聯(lián)排放瓦斯，沒有出現(xiàn)異常情況。20日開始施工消火道，施工期間考慮B區(qū)是重點懷疑區(qū)，故消火道延長20m，12月30日消火道竣工，總長度60.1 m.
(6)對施工完的鉆孔注泥漿和壓注凝膠。考慮到工作面采空區(qū)丟煤以及支架頂煤都已經(jīng)達(dá)到發(fā)火期，因此需對整個工作面進(jìn)行防滅火處理，重點在工作面上部。為了使4322二號聯(lián)上門口能與火區(qū)隔離，12月17日夜班向4322二號聯(lián)上變坡點施工的2個鉆孔壓注凝膠90m3。
12月24日在二號軌道下山向4322停采線上頭和B區(qū)鉆孔注凝膠145 m3。從12月25日開始，在二號軌道下山和二號膠帶下山向打到A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和其他架后鉆孔循環(huán)壓注黃泥漿，截止到2001年1月10日累積壓注泥漿2900 m3。
2001年1月5日消火道施工出的鉆孔開始壓注凝膠，截止到1月10日累計壓注凝膠2100 m3。
第三階段，火區(qū)啟封。
2001年1月12日中班，4322面上頭開始按計劃排放瓦斯，局部通風(fēng)機(jī)正常通風(fēng)后，工作面溫度和氣體沒有出現(xiàn)異常情況，從工作面上的情況來看高溫火點在面上頭往下20m的范圍。第二天上午4322面下頭也按計劃排放瓦斯，經(jīng)測量下順槽回風(fēng)量約60 m3，氣體溫度沒有異常情況。13日11時通風(fēng)人員發(fā)現(xiàn)14號－19號（此時，為了工作方便，將工作面支架編號改為自上而下）間窩以及頂板溫度達(dá)到34-39℃，上順槽和下順槽回風(fēng)流一氧化碳10×10-6，13日20時16號－17號架間一氧化碳40×10-6，當(dāng)時認(rèn)為這是高溫火點的余熱，并準(zhǔn)備在14日大班從消火道向該區(qū)域壓注凝膠。14日8時下順槽回風(fēng)流一氧化碳是24×10-6，上順槽一氧化碳15×10-6，9時發(fā)現(xiàn)工作面上部1號－3號架間風(fēng)流中一氧化碳達(dá)到50×10-6, 16號－17號架間鉆孔中一氧化碳高達(dá)6000×10-6。7時50分壓注凝膠開始，但是工作面漏膠嚴(yán)重，隨后采用增大化肥添加量防止漏膠的措施。10時45分工作面一氧化碳迅速升高，上順槽回風(fēng)流一氧化碳高達(dá)100×10-6，逐對10號－20號支架壓注凝膠，甚至不加化肥注凝膠，但是10號和24號架間沒有凝膠和淋水，已有鉆孔對目前高溫點不起作用。分析認(rèn)為這是由于凝膠遇高溫能迅速凝結(jié)，在10號和24號架間已經(jīng)形成凝膠“鍋蓋”，即使注水也很難滲漏，故必須重新設(shè)計和施工鉆孔。12時20分16號－20號架間開始冒煙，13時50分16號－17號后尾梁見明火。由于準(zhǔn)備土作不到位，在被動中實施直接滅火，同時由于下順槽回風(fēng)量小，煙霧和有毒有害氣體主要從上順槽回出，更增加了直接滅火的難度。21時25分人員撤出，并關(guān)閉上順槽外側(cè)的風(fēng)門。15日夜班重點利用消火道鉆孔壓注凝膠，到中班累計注凝膠1100m3，但工作面上火勢沒有減小趨勢，15日12時40分決定救護(hù)隊再封閉下頭，同時把上頭風(fēng)門堵嚴(yán)。15時2號膠帶下山開始向16號、17號架附近施工鉆孔，17時B系列鉆孔開始注水。16日夜班又開始注氮，到啟封前累計注氮17720m3。16日中班2號膠帶下山施工的17號鉆孔回水溫度最高達(dá)到36°C，說明注水已經(jīng)產(chǎn)生效果。18日早班根據(jù)17日的探險情況，又重點對B系列鉆孔壓注凝膠200m3。18日10時由救護(hù)隊進(jìn)入工作面?zhèn)刹椋瑳]有發(fā)現(xiàn)異常情況，已經(jīng)具備啟封撤面的條件，決定立即恢復(fù)撤面準(zhǔn)備和防滅火保障工作。
第四階段，工作面短鉆孔密集注凝膠，保證工作面的安全撤除。
建立了工作面煤層自然發(fā)火快速處理系統(tǒng)，即在工作面布置了漿、水管各1路，通過鉆孔與消火道的管路、注膠設(shè)備相連接，并根據(jù)現(xiàn)場情況對注膠效果不好的架間及防火重點區(qū)域都補打鉆孔，可隨時對工作面支架間實施快速大流量注凝膠或水。在架間用電煤鉆施工鉆孔80個，短鉆孔長度一般在3-7m，全部下1寸套管，最前一節(jié)下帶尖花管。2001年1月20日發(fā)現(xiàn)工作面以及上順槽回風(fēng)流一氧化碳一段時間忽高忽低，經(jīng)檢查40號架以下部分架間鉆孔有一氧化碳，鉆孔中一氧化碳濃度最高達(dá)400×10－6，工作面風(fēng)流中一氧化碳最高達(dá)50×10－6，45號、46號架前頂板有熱氣。21日利用消火道鉆孔和工作面鉆孔同時壓注凝膠200m3，工作面鉆孔及風(fēng)流中一氧化碳消失。
2001年1月24日開始撤架，期間工作面氣體溫度基本正常，只是在26日21時55分發(fā)現(xiàn)65號架后出現(xiàn)0.2－0.3m3明火，用水很快澆滅，沒有影響以后的撤架工作。到2月7日早班，工作面支架全部撤出，2月8日停采線上下頭密閉施工完成永久封閉。
