1、立项背景   4-2101工作面为黄陵建庄矿业有限公司的首采工作面，设计走向长度1650米，倾斜宽度200米，平均煤厚7.6m，地质储量265.4万吨。可采走向长度1596米，倾斜195m，平均采高6米，可采储量为220.3万吨，生产能力230万t/a，服务年限11.5个月。于2010年6月20日完成安装调试投产。4-2101工作面回采4-2煤层，地质构造简单，煤层赋存平缓，煤层厚度5～10米，平均倾角3°左右，煤尘具有爆炸性危险，极易自燃。4-2101工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板的采煤方法。4-2101工作面采用三巷式布置方式，沿煤层底板平行布置运输巷、回风巷、辅助运输巷。工作面采用"U+L"型，两进一回通风方式，配备风量1200m3/min。   综放面在回采过程中，由于工作面机械设备功率大，散热量大，生产集中，开采强度大，冒落空间高，采面配风量加大，漏风强度增大，供氧充足；两道顶煤放出率低，采空区两道堆积大量松散煤体，使得采空区遗煤自燃危险性增加。工作面煤层自燃主要存在以下几个方面的特点：1）工作面开采强度大，配风量大，漏风强度增强，采空区渗透系数、漏风范围及自燃危险区域范围增大，防火区域大，需要有效地封堵隅角漏风，缩小自然氧化带的范围；2）综放采空区尤其是工作面"两道两线"丢煤多、即：上、下顺槽，停采线、开切眼等，由于上下顺槽采用锚网支护，顶煤难以跨落，采空区漏风严重，极易造成采空区浮煤自然发火；3）一旦采空区浮煤有自然发火的迹象，自燃火源将会迅速发展，危及整个矿井的生产，防灭火难度更大；4）工作面三巷式布置方式，沿煤层底板平行布置运输巷、回风巷、辅助运输巷。辅助运输巷维护时间长，巷道煤体破碎区域易自然发火。5）工作面正常回采期间，隅角始终有CO气体，影响了自燃预测预警及工作面的安全生产。6）工作面回采期间，巷道底板遇水易膨胀，变形大，工作面撤架速度慢。7）对该煤层自燃的特性参数，自燃预测预报指标还未能系统的研究。   2、详细科学技术内容、特点及应用推广情况   本项目的研究拟采用理论与现场实际相结合的研究方法，根据建庄矿101综放面煤层自燃火灾的特点，以煤层自燃特性实验测试和现场观测为基础，以煤层火灾的早期预测和预报为指导，采用以注三相泡沫、灌浆为堵漏降温为主、以注氮惰化采空区为辅的综合防灭火技术措施，建立井下移动注胶应急防灭火系统，建立完善的工作面防灭火系统，确保101综放面安全生产。   1）在工作面正常开采期间，根据自燃危险区域判定及煤自然发火预报系统，结合现场观测数据的分析，判定工作面采空区和巷道煤层自然发火条件和自燃危险区域，预测其自然发火期，确定危险程度及灾变区域，并根据判定和预测结果，有的放矢地提前采取有效防火措施；   2）建立注氮、灌浆为主的防灭火系统、应用三相泡沫及胶体防灭火技术，充分发挥注氮、灌浆的效率，实现有针对性的防灭火；   3）由快速灭火材料、快速打钻机具和快速灭火机具构成，形成工作面应急防灭火系统的防灭火体系，为有效采取防灭火措施和应急救灾，提供技术保障。   4）完善建庄矿防灭火管理措施，保障防灭火工作的顺利有序进行。   3、发现、发明及创新点   1）实验测定了建庄煤矿开采煤自然发火过程中相关参数及其变化规律，确定自然发火期及特征温度，掌握了煤自燃指标气体；   2）掌握了特厚煤层综放开采煤层自燃影响因素，研究了综放面采空区煤层自燃危险性；   3）基于实验测定的自燃特性参数及现场观测，划分了建庄煤矿101综放面采空区自燃"三带"，掌握了综放开采煤层自燃危险区域；掌握了101面综放开采采空区的漏风特征，解决了工作面漏风与采空区防火的难题；   4）提出了以煤自燃预测预报为基础，以灌浆、注氮、注三相泡沫等主要技术手段相结合，形成了以"预防为主，监测为辅"的综放面预防技术体系，建立了易自燃特厚煤层综放开采自燃预防模式。   5）建立了井下火灾快速控制系统，主要采用快速成孔钻机与井下移动式注胶设备联合使用，满足井下发生火灾时的快速及时控制，为控制火区创造更有力的条件；   4、本项目使用的ZMR-15大型煤自然发火实验装置，完全依靠煤自身氧化蓄热，实现了从常温至燃点以上煤自然升温全过程的模拟，实验炉内测点多、分布广，可反映出温度和气体浓度的空间分布和变化情况。国内外煤自燃数学模型中的关键参数（不同煤温时的放热强度和耗氧速度）多采用经验公式确定，误差大，为便于确定边界条件，研究对象为整个采空区；本项目使用的数值实验方法建立在自燃危险区域判定基础上，仅对危险区域内的煤体进行数值实验，模拟范围缩小，精度提高，且模型中关键参数由实验测出。近年发展起来的凝胶材料防灭火效果好，但其成本高，很难推广应用于煤层火灾的预防，且成胶原料用量大、配比复杂，用于火灾快速控制时，存在系统安装和材料运输准备时间长的缺点。本课题开发的新型胶体防火材料，结合了泥浆和凝胶的优点，成本低，还具有粘弹性，可对移架、矿压造成的新裂隙进行二次封堵，防火效果佳；开发的高分子灭火胶体，成胶原料种类少、用量小、工艺简单，灭火准备时间短，适用于煤层火灾的快速控制和熄灭；开发的松散煤体灌浆注胶灭火钻孔快速成孔机具未见报道。    5、建庄煤矿开采煤层煤厚达到8m以上，采用综放开采，由于煤层开采厚度大，采空区丢煤量大，采空区容易引起自燃发火，煤层自然发火是矿井主要灾害之一。本课题采用实验研究、现场观测、数值模拟和工业性试验相结合的方法，掌握了建庄矿煤自然发火特性参数；在自燃监测预报的基础上，充分发挥注氮、注浆防灭火技术的惰化、降温特色，形成以注三相泡沫、灌浆注胶为主，局部区域注胶和瑞米封堵为辅的防灭火技术模式。建立了井下移动注胶和快速打钻相结合的应急防灭火技术体系，实现了煤层火灾由被动治理向超前预防的转变；由分散实用煤层火灾防治技术向成套化适用技术的转变。   6、2012年6月被蒲白矿业公司评为蒲白矿业公司（2006-2011）年度科技项目二等奖。