1 礦井及自然發火概況
鄒莊礦井生產能力202萬噸/年，立井開拓，在工業廣場佈置主、副、井三個井筒，一水平標高-720m。礦井主採煤層32具有煤與瓦斯突出危險性，吸氧量0.74cm3/g，為Ⅰ類容易自燃煤層，自然發火期最短33天。採空區“三帶”為進風側散熱帶＜16.5m，自然帶16.5-59.5m，窒息帶＞59.5m；迴風側散熱帶＜11m，自然帶11-53.5m，窒息帶＞53.5m。礦井建立了完善的束管監測、灌漿、注氮等防滅火系統。
2 工作面及隱患概況
3408工作面位於34採區右翼第四區段，上下區段均未開採。該面走向長1275米，傾斜長199米，煤厚平均2.27m，回採率為95%。一次採全高回採，“U”型通風，風量為1032m3/min。採用高位攔截鑽孔抽放和老空區埋管相結合瓦斯抽放方法。工作面面內共129架，16年10月17日開始鋪網，10月28日開始使大棚，11月2日使棚結束。10月29日，工作面83架附近檢查出CO氣體，11月30日工作面檢查出CO最大為34ppm。
3 原因分析
1、工作面停採線位置75-85架附近處於34F6斷層帶處，採空區留有遺煤，同時煤質鬆軟，存在大量裂隙增加了煤的氧化性。
2、工作面進風風量大，採空區漏風多；同時伴隨着風巷老塘埋管瓦斯抽放，工作面上下端頭壓差達70Pa。
3、工作面臨近收作期間，地質條件差，工作面推進速度減緩。
綜上所述，3408工作面停採線位置存在較大的發火隱患，若不及時採用有效快速的防治措施，將對3408工作面綜採設備、支架回收工作帶來較大的安全隱患，甚至將導致被迫封面，給礦井安全生產帶來威脅。
4 防治方案
按照“堵漏、降氧、降温”的防治思路。
在“堵漏”上採取：①在上下端頭分別重新構築袋裝碎煤或矸石的垛牆，垛牆不少2道，厚度不少於2米，中間間隔1米，外側垛牆在中上部埋設三根一寸的注膠管，兩牆之間注凝膠進行充填。②通過每2架向架後採空區預埋的注膠管，在面內上下各15架要壓注凝膠充填，注膠管周圍擠出凝膠為準，使架後形成一道密實的膠牆，將採空區與外部隔絕。
在“降氧、降温”上採取：③將液態CO2槽車運送至機巷入口處，槽車出口閥通過高壓膠管與工作面機巷向採空區預埋的措施管路相連，向採空區持續壓注液態CO2.。與上下端頭附近密實的膠牆配合，將CO2“包裹”在採空區，置換採空區沉入底部的氧氣、吸熱降温。
5 火災防治工藝
5.1 凝膠壓注
凝膠防滅火技術集堵漏、降温、阻化、固結水等性能於一體，較好地解決了灌漿、注水的泄漏流失問題；
（1）凝膠材料選擇及配比
凝膠由基料（水玻璃）、促凝劑和水按比例混合而成。設計比例基料（水玻璃）：促凝劑：水=20：8：72（重量比）。混合過程中發生“膠凝作用”化學反應，形成無流動性、半固體狀的凝膠。
（2）注膠設備 ：雙液注膠泵。
該設備是一種用來輸送凝膠（水+基料+促凝劑）的泵組。它可自動地將水、基料、促凝劑按一定比例混合後，經出液口輸送到用膠地點。
5.2 液態CO2灌注
液態CO2的密度隨温度的變化而變化較大，-20℃時，其密度是1.01kg/L，在温度為15℃、0.1 MPa下，1t液態CO2體積膨脹約640倍，液態二氧化碳 “吸附阻氧、吸熱降温、惰化降氧”於一體。液態CO2灌注入火區空間會瞬間體積膨脹氣化，並吸收大量熱，使得火區温度和氧氣濃度降低加快，降温效果明顯。 礦用移動式液態CO2防滅火系統和裝置由液態CO2槽車、液態CO2儲罐、礦用移動式液態二氧化碳防滅火裝置，以及流量、壓力等監測和控制裝置組成。設備在井口附近，進行充灌。充灌結束後，將裝液態CO2儲罐的槽車運送至井下灌注地點，通過管路連接，將液態CO2灌注於火區。
6 效果分析
單一使用注膠堵漏防滅火技術，只能起到覆蓋、堵漏、隔氧、防復燃的作用，卻很難置換採空區內氧氣，降温效果一般。單一使用液態CO2防火技術，操作簡單、易於施工、能夠達到快速降温，快速氣化膨脹採空區內氧氣的效果。但侷限於氣化後的CO2受漏風通道的影響，在採空區內存留時間不長，不能長時間 “包裹”在採空區，流失嚴重，易造成面內作業地點的缺氧，經濟成本高，難能達到快速治理採空區發火隱患的效果。綜上所述，將兩種技術聯合使用，起到了互補、配合的作用，在3408工作面取得了良好治理效果和經濟效益。
7 結語
工作面收作過程中，始終對採空區採取注氮、灌漿措施，但是收穫效果不佳，採空區氧氣濃度未出現明顯下降。11月2日開始，領導高度重視，決策得力，果斷調整防治方案，採取上下端頭及面內注膠封堵與液態CO2灌注配合應用。12月10日，採空區內氧氣濃度開始持續下降，12月10日氧氣濃度降至最低值1.81%。12月6日開始至工作面收作結束未監測出CO氣體，整個防治過程，共完成注膠430.3m3, 灌注液態CO2130噸。工作面順利完成封閉，收到了預期的治理效果。
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