1 開放采空區壓注膠體泥漿防滅火的機理
向開放采空區注膠體泥漿的防滅火機理是：采空區有“三帶”，即散熱帶、自燃危險帶、窒息帶，煤炭自燃發生在自燃危險帶內。最易自燃深度一般為30~60m。若在距工作面30～60 m的采空區內的最易自燃區域前的某一固定地點，壓注膠體泥漿，通過控制凝膠配比和成膠時間來控制膠體泥漿的流動范圍，使膠體泥漿與矸石等共同形成一道較寬的隔離帶，在隔離帶內輔以注漿。隔離帶可以阻止黃泥漿流向工作面，迫使黃泥漿向采空區更深方向流動，向火源點流動。隨著工作面的向前推進，采空區頂板冒落的逐漸嚴實，空間逐漸減小，采空區漏風量逐漸減少，火源點也逐漸下移；隨著隔離帶的加高，流向火源點的注漿量也逐漸增加，使采空區充填更趨于嚴實，溫度逐漸降低，使得注漿防滅火效果能更好地發揮作用。
概括地說，就是在采空區內最易自燃區域前注膠體泥漿，形成一道隔離帶，在隔離帶內大量注漿，從而破壞漏風供氧和蓄熱環境，消滅煤炭自燃。膠體泥漿是其核心技術，起到形成隔離帶的作用，即起到：①阻擋作用，是防止注漿漿液流向工作面，影響正常生產；②隔離作用，隔斷火源向工作面延伸；③密封作用，密封堵漏風。
2 膠體泥漿防滅火特性
膠體泥漿防滅火技術，常用于防治開放采空區和無煤柱(或小煤柱)開采的綜放鄰近采空區(封閉采空區)的煤炭自燃，具有用料省、施工強度低、防滅火效果顯著等特點。在姚橋煤礦，應用膠體泥漿防滅火技術，分別成功地防治了7513綜放面、7003綜放面、7507綜放面的各自鄰近采空區(封閉采空區)的煤炭自燃。
膠體泥漿的特性：
膠體泥漿是由基料(如水玻璃等)、促凝劑(碳氨、鋁酸鈉等)和黃泥漿(或粉煤灰漿及矸石制漿)按一定比例混合而成，可控制在一定時間內發生膠凝固化，并吸熱降溫；膠體中加人充填劑，可使之增加強度、耐熱性和延長有效期。膠體泥漿主要具有如下性能：①高固水性，固水量在80%以上；②強滲透性，滲透距離可超過5 m；③吸熱降溫快，基料濃度為6%時，膠體吸熱量為4×104 kJ/m3上；④密封堵漏效果好；⑤阻化性能高；⑥耐熱穩定性能好；⑦強度高，在井下穩定1 a以上時間；⑧成本低、工藝簡單、設備輕便，操作方便靈話。
3 應用無氨膠體泥漿防滅火技術治理7005綜放面開放采空區自燃
3.1 綜放工作面概況
7005綜放面為姚橋煤礦中央采區首采面，走向長1649m，傾斜長159 m，煤層厚度5.8～4.27 m，煤層傾角9?～19?，標高為-676～-730m，工作面采用下行“U”型通風系統，正常供風量為741～639m3/min。該面有10余條較大斷層，斷層處煤體疏松、易自燃。在掘進過程中，材料道、切眼和刮板輸送機道曾多處遇斷層發生煤層自燃現象。在回采過程中出現2次自燃。
3.2 上隅角采空區自燃原因分析
在7005工作面推進至1190 m，突然發現該工作面上隅角出現CO，且高達220×10-6，在工作面第85#~110#架尾也有少量CO，并隨后呈上升之勢，而工作面下隅角CO一直穩定在(20~50)×10-6。經調查分析，其主要原因是：
(1)工作面上出口附近有3～5個支架不放煤
或放煤量很少，老空區遺煤量大，留下自燃隱患。
(2)雖然元月份工作面推進速度較快，達156m，但頂板冒落仍不嚴實，采空區注漿量小(因工作面較長時間微俯采，無法正常注漿)，采空區漏風竄風現象嚴重，即具備供氧蓄熱條件。
(3)近期外圍巷道貫通多，通風系統不穩定，工作面風量變化幅度大，風量最小時不到300 m。／min(當時工作面配風量為620 m3/min)，形成拉風箱效應，誘發了采空區遺煤自燃。
3.3 自燃的處理
由于工作面是微俯采，所以針對上述情況，決定采取注膠體泥漿和輔以注漿技術措施滅火。該措施的關鍵技術之一是確定膠體泥漿的配比，經實驗，選?。孩冱S泥漿水土比為3：1(體積比)；②凝膠的配比為水：水玻璃：無氨促凝劑=94：4：2(質量比)，成膠時間約為4～5 min。其工藝是在現有的靜壓埋管注漿系統中，在井下利用添加泵，按一定比例向注漿管路中添加促凝劑，形成一道膠體泥漿隔離帶，并在隔離帶內注漿。
具體實施方案和過程為：突擊運、裝注膠泵，并增鋪2趟?76 mm注漿管路約600 m，其中第一趟管路在798#棚處開口用于注膠體泥漿，第二趟管路在732#棚處開口作注膠體泥漿備用管，原108 mm管路在884#棚處開口仍作注漿管用。采取每天早班壓注膠體泥漿1 h、中夜班注漿各3 h、加強放煤、保持正常推進度和穩定工作面風量并增加至830m3/min等措施，共注膠體泥漿1382 m3、注漿4436m3、工作面推進86 m，上隅角老空區CO降至15×10-6以下，在106#、96#、85#支架尾部查無CO，隱患基本消除，并一直維持到工作面回采結束封閉。
3.4 防滅火治理綜合分析
7005綜放面是非標準的“U”型通風工作面(工作面后尾有放水巷、材溜后尾均有尾巷，雖然尾巷被封閉，但受回采動壓影響，墻體壓酥漏風)，回采了11個月推進760 m時，刮板輸送機道后尾(老巷)出現自燃，自燃的主要原因是工作面向后尾老空區漏風量大。同時說明：7005采空區自燃危險帶的帶寬遠)35～110m。在本次煤炭自燃前，雖然工作面的推進速度分別是110 m/月、150 m/月和156 m/月，遠>60 m，仍未能避免工作面上巷采空區發生自燃。
鑒于此，7005綜放面配風為830 m3/min，如采空區漏風率按1%計算，進風隅角采空區漏風量可達8.3 m3/min，要惰化這么大的漏風量，需注氮300m3/h以上。而7005制氮機的最大制氮能力不到300 m3/h，很難惰化采空區進行防滅火。因此，實現注氮防滅火是不可能的，惟有堵漏風和破壞蓄熱環境的方法可行。
所以，在距工作面的40 m的最易自燃點前的798#棚處(固定地點)壓注膠體泥漿，在采空區距工作面51.6 m的884#棚處壓注黃泥漿。這樣，在798#棚的附近區域，注膠體泥漿，形成一道隔離帶；在隔離帶內的最易自燃區域注漿，共同阻止自燃向工作面方向延伸擴展；隨著工作面的向前推進，采空區頂板冒落的逐漸嚴實，使得注漿防滅火效果更好，達到堵漏風和破壞蓄熱環境的目的，從而最終滅火。
膠體泥漿起到隔離帶的作用：①隔斷火源向工作而方向擴展延伸；②密封堵漏風；③防止注漿漿液流向工作面，迫使注漿漿液流向火源點，破壞蓄熱環境，降溫滅火。
4 采空區兩道阻燃墻防火技術
工作面采空區的內部漏風主要是由上下兩道壓差造成。上下兩巷道因支護原因在回采過程中冒落不實，特別是采用錨網、錨索支護形式的巷道，回采后冒落滯后，使采空區的漏風深度加大。當上下隅角建墻后，有效封堵了因兩巷造成的漏風，起到了縮小采空區漏風寬度的作用。
工作面在回采過程中，每推進10～15 m在工作面上下兩道冒落處建立阻燃墻。建墻材料可就地取碎煤，按比例在碎煤中加人阻燃劑裝袋進行全砌，對墻面噴涂聚胺脂或用黃泥摸面處理后注入凝膠材料或羅克休材料，嚴禁風流從兩道漏進或漏出，減少采空區的漏風量，縮小漏風的寬度。
5 結論
(1)綜放工作面防止開放采空區煤炭自燃的根本性措施是推進度，設計合理的工作面長度，加強工作面的管理，確保月推進不低于60 m。
(2)壓注膠體泥漿可在采空區內形成隔離帶，便于采空區大量注漿，可防止工作面推進慢時采空區煤炭自燃。
(3)膠體泥漿能否達到預期效果，關鍵是成膠比例的控制。因此在實施壓注膠體泥漿技術措施時，根據不同采空區的具體情況，有針對性的采取不同配比，嚴格控制成膠時間，以達到預想目的。
