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一、矿井基本条件
矿井井田内可采煤层共3层，分别为9#、14#、15#煤层，其中15#煤层全井田可采，是井田内主要可采煤层。
15#煤层：全区稳定可采，可采性指数为1。厚度6.75～8.22m，平均7m，厚度变异系数4.9%，属井田内主要可采煤层。结构简单，含夹矸1～4层，夹矸岩性为炭质泥岩。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩、石灰岩；底板为泥岩、铝质泥岩。15#煤层的煤质各指标见表1。
二、液态CO2防灭火系统参数确定
只要二氧化碳的浓度在15111采空区内达到10%时就达到了防灭火作用。当采空区内二氧化碳的浓度达到10%时就具有防灭火作用，二氧化碳汽化体积迅速膨胀约450倍，15111工作面长度约157m，煤层平均厚度约7.33m，在推进速度在1.5m/d～2.0m/d，试验期间遇到无碳柱，推进速度在1.5m/d，其余时间接近2.0m/d，回采率在80%～90%。
每个杜瓦罐可装液态二氧化碳的体积为：250L。
通过计算得出：在回采率为90%，推进速度为2m/d时所需要的液态二氧化碳量最大为0.46m3，若每隔4天注一次，那么每次需要注入液态二氧化碳的体积为1.84m3。按回采率为80%，推进速度为1.5m/d时所需的液态二氧化碳量最小为0.307m3。若每隔4天注一次，那么每次需要注入量为1.228m3。杜瓦罐能装250L液态二氧化碳，依此计算可得，根据推进速度的变化，每次注入两个杜瓦罐液态二氧化碳基本可满足防灭火要求，本次现场试验采用的时两杜瓦罐交替注入。
本次试验在进行二氧化碳的输送时，采用外径70mm、壁厚5mm的20#无缝钢管，长度为20m。
选择注二氧化碳位置的原则是要根据火区的条件、火源的位置选择最短的管道使得二氧化碳到达火源。参考注氮防灭火技术的释放口的确定，研究注二氧化碳释放口不同位置综放采空区自燃“三带”的分布规律所得的结果，选择注二氧化碳口在进风侧距离空区工作面20m时取得的效果最佳，氧化升温带最短。
三、采空区注入二氧化碳数据采集
1、测温采气系统布置
根据现场试验的需求，在试验工作面建立一套测温采气观测系统，主要监测采空区内部温度、一氧化碳和二氧化碳的变化情况。观测系统主要由2寸铁管、束管、传感器及引线、数字仪表和测采站等部分组成，15111工作面的系统布置示意图见图1所示。
在进风、回风分别沿外侧煤壁布置四个测点，每个测点利用二寸三通接头盒干管相连，每个测点设置一个温度探头和取样束管。图2中带圆环圈的线条代表测温导线、普通线条代表束管。
2、取样方式
（1）人工取样方式
测温采气观测系统布置好后，根据工作面推进情况，委派专人到观测系统采集点进行人工取样。本观测系统取样束管和温度，分别监测采空区内气体成分和温度。对于取样束管，取样员携带取样气泵或者取气唧筒，先将束管内的残存气体排净，然后抽取样气装入气袋中，用气样色谱仪分析样气的气体成分，每天做好数据记录。同时记录由数字测试仪表显示的温度数据。
（2）束管监测系统取样
根据束管检测系统，在工作的进风巷、回风巷、内错尾巷、防灭火巷设立监测分站，利用地面束管监测系统取样，分析数据，具体实施与现场实际情况相结合。
3、测温取气系统布置步骤
（1）首先根据进风、回风所示线路铺设形式在地面展开。
（2）并将每个测点的胶管、测试探头、导线编号。
（3）在采集站将每个胶管和每组测温探头集束起来，并编号，使其号码与每个测点的胶管、测温探头保持一致。
（4）随着每个测点的胶管和测温导线汇集于保护干管，对于干管中的胶管、测温导线用胶带捆绑在一起，以利于在干管中穿线。
（5）将二寸保护干管在地面进行加工，将干管加工成6m长，大约75根；0.5m长的四寸保护短管的7根。
（6）将捆绑好的各测点胶管和测温探头及测温导线带到工作进、回风两巷、内错尾巷、防灭火巷的铺设地点。
四、液态二氧化碳试验效果分析
先后共向15111采空区注入液态CO23.5m3。为了更好的观察注液态CO2过程中各种气体的浓度变化，便于更好的检查实施效果，选在注浆管道外侧处开设一直径为25mm的阀门，利用安全监测、束管监测和人工采样相结合的方法实时检测压注过程中火区的各种气体浓度变化来检测火区火势情况。下图3、图4、图5、图6分别是CO2、CO在注二氧化碳前后的浓度变化图。
通过对比图3和图4，我们可以看出向采空区充注液态二氧化碳后，采空区的二氧化碳浓度有着明显的上升趋势，说明煤炭和氧依然有复合反应产生二氧化碳；一段时间后趋于平稳，之后随着工作面的推进，二氧化碳浓度趋于稳定，且浓度一直高于向采空区充注液态二氧化碳之前的浓度，说明煤炭的燃烧已经被抑制。但第八天后二氧化碳浓度又有少量的增加，则可认为抑制减弱。
一氧化碳作为矿井火灾监测的指标性气体，它的浓度变化能充分反应采空区内煤炭燃烧情况。通过对比图5和图6，我们可以看出向采空区充注液态二氧化碳前，第二天遇到无碳柱，随着工作面的推进，一氧化碳浓度保持升高趋势，最高浓度达到42ppm。向采空区充注液态二氧化碳后，一氧化碳出现减少趋势，保持在30ppm以下，并略低于工作面遇到无碳柱前的浓度。说明采空区注入液态二氧化碳后，對采空区遗煤具有很好的防灭火效果。但是第八天后一氧化碳浓度又有增加的趋势，说明防灭火效果减弱。
五、结论
通过上述分析可得到本次井下注液态二氧化碳防灭火试验取得了比较好的防灭火效果。但是向采空区充注液态二氧化碳第八天后情况出现稍微反弹，因此可得出本次试验注二氧化碳量还需要少量增加。
矿井井田内可采煤层共3层，分别为9#、14#、15#煤层，其中15#煤层全井田可采，是井田内主要可采煤层。
15#煤层：全区稳定可采，可采性指数为1。厚度6.75～8.22m，平均7m，厚度变异系数4.9%，属井田内主要可采煤层。结构简单，含夹矸1～4层，夹矸岩性为炭质泥岩。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩、石灰岩；底板为泥岩、铝质泥岩。15#煤层的煤质各指标见表1。
二、液态CO2防灭火系统参数确定
只要二氧化碳的浓度在15111采空区内达到10%时就达到了防灭火作用。当采空区内二氧化碳的浓度达到10%时就具有防灭火作用，二氧化碳汽化体积迅速膨胀约450倍，15111工作面长度约157m，煤层平均厚度约7.33m，在推进速度在1.5m/d～2.0m/d，试验期间遇到无碳柱，推进速度在1.5m/d，其余时间接近2.0m/d，回采率在80%～90%。
每个杜瓦罐可装液态二氧化碳的体积为：250L。
通过计算得出：在回采率为90%，推进速度为2m/d时所需要的液态二氧化碳量最大为0.46m3，若每隔4天注一次，那么每次需要注入液态二氧化碳的体积为1.84m3。按回采率为80%，推进速度为1.5m/d时所需的液态二氧化碳量最小为0.307m3。若每隔4天注一次，那么每次需要注入量为1.228m3。杜瓦罐能装250L液态二氧化碳，依此计算可得，根据推进速度的变化，每次注入两个杜瓦罐液态二氧化碳基本可满足防灭火要求，本次现场试验采用的时两杜瓦罐交替注入。
本次试验在进行二氧化碳的输送时，采用外径70mm、壁厚5mm的20#无缝钢管，长度为20m。
选择注二氧化碳位置的原则是要根据火区的条件、火源的位置选择最短的管道使得二氧化碳到达火源。参考注氮防灭火技术的释放口的确定，研究注二氧化碳释放口不同位置综放采空区自燃“三带”的分布规律所得的结果，选择注二氧化碳口在进风侧距离空区工作面20m时取得的效果最佳，氧化升温带最短。
三、采空区注入二氧化碳数据采集
1、测温采气系统布置
根据现场试验的需求，在试验工作面建立一套测温采气观测系统，主要监测采空区内部温度、一氧化碳和二氧化碳的变化情况。观测系统主要由2寸铁管、束管、传感器及引线、数字仪表和测采站等部分组成，15111工作面的系统布置示意图见图1所示。
在进风、回风分别沿外侧煤壁布置四个测点，每个测点利用二寸三通接头盒干管相连，每个测点设置一个温度探头和取样束管。图2中带圆环圈的线条代表测温导线、普通线条代表束管。
2、取样方式
（1）人工取样方式
测温采气观测系统布置好后，根据工作面推进情况，委派专人到观测系统采集点进行人工取样。本观测系统取样束管和温度，分别监测采空区内气体成分和温度。对于取样束管，取样员携带取样气泵或者取气唧筒，先将束管内的残存气体排净，然后抽取样气装入气袋中，用气样色谱仪分析样气的气体成分，每天做好数据记录。同时记录由数字测试仪表显示的温度数据。
（2）束管监测系统取样
根据束管检测系统，在工作的进风巷、回风巷、内错尾巷、防灭火巷设立监测分站，利用地面束管监测系统取样，分析数据，具体实施与现场实际情况相结合。
3、测温取气系统布置步骤
（1）首先根据进风、回风所示线路铺设形式在地面展开。
（2）并将每个测点的胶管、测试探头、导线编号。
（3）在采集站将每个胶管和每组测温探头集束起来，并编号，使其号码与每个测点的胶管、测温探头保持一致。
（4）随着每个测点的胶管和测温导线汇集于保护干管，对于干管中的胶管、测温导线用胶带捆绑在一起，以利于在干管中穿线。
（5）将二寸保护干管在地面进行加工，将干管加工成6m长，大约75根；0.5m长的四寸保护短管的7根。
（6）将捆绑好的各测点胶管和测温探头及测温导线带到工作进、回风两巷、内错尾巷、防灭火巷的铺设地点。
四、液态二氧化碳试验效果分析
先后共向15111采空区注入液态CO23.5m3。为了更好的观察注液态CO2过程中各种气体的浓度变化，便于更好的检查实施效果，选在注浆管道外侧处开设一直径为25mm的阀门，利用安全监测、束管监测和人工采样相结合的方法实时检测压注过程中火区的各种气体浓度变化来检测火区火势情况。下图3、图4、图5、图6分别是CO2、CO在注二氧化碳前后的浓度变化图。
通过对比图3和图4，我们可以看出向采空区充注液态二氧化碳后，采空区的二氧化碳浓度有着明显的上升趋势，说明煤炭和氧依然有复合反应产生二氧化碳；一段时间后趋于平稳，之后随着工作面的推进，二氧化碳浓度趋于稳定，且浓度一直高于向采空区充注液态二氧化碳之前的浓度，说明煤炭的燃烧已经被抑制。但第八天后二氧化碳浓度又有少量的增加，则可认为抑制减弱。
一氧化碳作为矿井火灾监测的指标性气体，它的浓度变化能充分反应采空区内煤炭燃烧情况。通过对比图5和图6，我们可以看出向采空区充注液态二氧化碳前，第二天遇到无碳柱，随着工作面的推进，一氧化碳浓度保持升高趋势，最高浓度达到42ppm。向采空区充注液态二氧化碳后，一氧化碳出现减少趋势，保持在30ppm以下，并略低于工作面遇到无碳柱前的浓度。说明采空区注入液态二氧化碳后，對采空区遗煤具有很好的防灭火效果。但是第八天后一氧化碳浓度又有增加的趋势，说明防灭火效果减弱。
五、结论
通过上述分析可得到本次井下注液态二氧化碳防灭火试验取得了比较好的防灭火效果。但是向采空区充注液态二氧化碳第八天后情况出现稍微反弹，因此可得出本次试验注二氧化碳量还需要少量增加。