石圪臺煤礦綜采面末采貫通壓架事故

1、石 圪 臺 煤 礦 3 1 2 0 4 綜 采 面 末 采 貫 通 壓 架 事 故、工程概況地質(zhì)條件工作面推進長度1865m工作面長度355.2m，煤厚3.74.2m，平均3.9m。末采200m范圍，煤層埋深110145m工作面上覆條件復(fù)雜，存在房采采空區(qū)、旺采采空區(qū)、綜采采空區(qū)等多種采空區(qū)；存在10組煤柱，包括 5組 22煤集中煤柱和 5組順槽煤柱。31204 工作面頂?shù)装迩闆r如表 1 所示。表 1 煤層頂?shù)装迩闆r表頂?shù)装迕Q 巖石名稱 厚度 /m 巖 性 特 征老頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 14.2 25.219.5 中粒砂巖：灰白色，分選磨圓中等，泥質(zhì)膠結(jié)，局部含植物葉化石。細粒砂巖

2、：淺灰色灰色，含植物碎片化石，中厚層狀，水平層理，泥質(zhì)膠結(jié)，暗色礦物含量較高。粉砂巖：上部灰黑色，下 部淺灰色，頂部含植物根化石，下部含植物莖葉化石碎片。直接頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 4.1 11.27.3 中粒砂巖：灰白色，石英為主，長石次之，暗色礦物含量較高，分選磨圓差，泥質(zhì)膠結(jié)，厚層 狀層理發(fā)育，巖石致密堅硬。細粒砂巖：淺灰色，水平層理發(fā)育。粉砂巖：灰色，水平層理，含大 量煤屑及植物化石碎片。偽頂直接底 細粒砂巖、粉砂巖2.45.53.9 細粒砂巖：淺灰色，暗色礦物含量較高，中部含大量煤屑及植物根化石，水平層理。粉砂巖： 淺灰色，頂部含大量植物根化石，水平層理，可見滑動面。工作面主

3、要配套設(shè)備支架：鄭煤 ZY18000/25/45D 液壓支架，工作阻力 18000kN煤機：JOJ 7LS6C 采高 2.2 4.4m。刮板運輸機： SGZ1000/3600。轉(zhuǎn)載機： SGZ1350/500。破碎機： PLM5000。三）工作面礦壓情況初次來壓：步距為 76.3m整個工作面回采過程中周期來壓：最小步距5.2m，最大步距28.5m，平均來壓步距14.4m。最大和最小步距均在綜采采空區(qū)下測得。四） 31204 通道支護情況主回撤通道頂板補強支護方式為錨索+W鋼帶+鐵絲網(wǎng)，錨索間排距為 2.1 X 1.5m，每排3根錨索；錨索規(guī)格均為 17.8 X 8000mm W鋼帶規(guī)格為3X

4、230X 4800mm主回撤通道）和3X 230X 4600m（順槽及 聯(lián)巷）兩種。網(wǎng)片為 8#鉛絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格 45X 45mm支護布置圖如圖1a所示。主回撤通道幫補強支護方式為錨索 +W/鋼帶，錨索支護分為正常段和聯(lián)巷段間排距分別為2.0 X 1.0m（正常段）和1.0 X 1.0m （聯(lián)巷段），每排 3根錨索；錨索規(guī)格均為 17.8 X 8000mm支護布置圖如 圖 1 所示。a 頂板支護 b 幫支護采用18000kN工作阻力垛架進行支護，主回撤通道內(nèi)放置垛架144臺，5個聯(lián)巷各放置2臺，共10臺，累計使用垛架 154臺。通過錨索和垛架聯(lián)合支護后 , 回撤通道支護強度為 1.53Mpa。

5、、事故經(jīng)過及造成的損失31204工作面末采95m范圍內(nèi)，直到掛網(wǎng)位置（120刀處），共經(jīng)歷3次周期來壓，第1次無壓段19 刀，來壓 17刀；第 2次無壓段 21 刀，來壓 11 刀；第 3次無壓段 22刀，來壓 14刀，平均無壓段 21 刀，來壓段13刀。第3次周期來壓于12月30日夜班結(jié)束。31204工作面末采100m礦壓分布曲面如 圖 2 所示。2017年1月1日夜班，工作面剩余11.3m位置停機運網(wǎng)，工作面 3055#漏頂，最大漏頂高度 400 500mm工作面采高3.84.1m。1月1日早班組織人員掛網(wǎng)，下午14點30分左右開機生產(chǎn)，生產(chǎn)第一刀（距回撤通道10.5m） 2555#架有壓

6、，個別支架壓力 450bar以上，生產(chǎn)4刀后（距離回撤通道 8.3m），工作面135150#來壓，持續(xù)3刀，最大壓力468bar。生產(chǎn)7刀后（距離回撤通道5.5m）, 工作面壓力正常，工作面采高 3.8 4.0m， 8090#架、 120 160#架存在漏矸，漏矸高度 500600mm， 壓力普遍在300bar左右，機頭懸頂4m,機尾懸頂1m結(jié)合地表裂隙圖，工作面5484#架地表并未出現(xiàn)明顯裂隙，認為繼續(xù)生產(chǎn)存在貫通時中部來壓劇烈，造成壓架事故的可能性，決定采取等壓措 施。 1 月 2 日晚 2 點 30 分左右工作面停采等壓。1 月 2 日早 8 點 30 分，綜采一隊技術(shù)員匯報，工作面15

7、165#架存在不同程度的片幫，最大片幫深度 500600mm， 4060#壓力上升，個別安全閥開啟，回撤通道正幫片幫嚴重，工作面來壓征兆明 顯。等壓 6.5 小時后，于 9 點左右，開機生產(chǎn)，煤機割煤到100#架左右，工作面 3090#架來壓，其中6080#架平均壓力450bar,大部分安全閥開啟，90110#架工作面漏頂500800mm第1刀割煤完 畢后（距回撤通道4.7m）, 35135#架來壓，最大壓力 510bar，平均450bar以上，立柱出現(xiàn)下沉。 此次來壓一直持續(xù)到工作面貫通，貫通后工作面采高如表 2所示，掛網(wǎng)前及貫通后回撤通道垛架立柱 行程對比如表 3 所示?；爻吠ǖ缐毫︼@現(xiàn)情

8、況如圖 3 所示。表 2 貫通后工作面采高統(tǒng)計表架號 采高 架號 采高 架號 采高5 3.02 65 2.72 125 2.6810 2.92 70 2.78 130 2.6215 3.08 75 2.76 135 2.8020 2.80 80 2.69 140 2.9225 2.76 85 2.74 145 2.9830 3.02 90 2.77 150 2.9535 2.88 95 2.70 155 2.6640 2.65 100 2.70 160 2.7745 2.79 105 2.78 165 3.1050 2.87 110 2.81 170 3.0555 2.79 115 2.82

9、175 3.0560 2.82 120 2.78表3 回撤通道垛式支架立柱下沉統(tǒng)計表對應(yīng)工作面架號 初始行程（mm來壓后行程（mm 立柱下沉（mm對應(yīng)工作面架號 初始行程（mm 來壓后行程（ mm） 立柱下沉（ mm）6# 1110 1040 70 92# 965 33 93218# 1040 645 395 103# 1050 94 95630# 1015 370 645 115# 850 33 81742# 850 47 803 127# 970 77 89354# 1010 85 925 139# 1100 310 79067# 1160 212 948 151# 1070 513 51

10、779# 890 52 838 165# 900 810 90圖 3 31204 回撤通道貫通后頂、幫壓力顯現(xiàn)情況、壓死支架原因分析通過對 31 煤二盤區(qū)各工作面末采貫通期間壓力顯現(xiàn)情況統(tǒng)計分析可知， 31202分面后貫通期間來壓 強度不大，其余三個面長均超過300m來壓顯現(xiàn)非常劇烈，工作面來壓強度與長度成正比，工作面越長來壓顯現(xiàn)約劇烈。31204面長355.2m,工作面長度最大，決定了來壓持續(xù)時間長，顯現(xiàn)劇烈，導(dǎo) 致工作面及回撤通道頂板下沉、片幫嚴重。對 31204工作面受接續(xù)面影響,推進速度慢,且為間斷性生產(chǎn),周期來壓規(guī)律性差。根據(jù)工作面礦壓觀測統(tǒng)計，后300m綜采采空區(qū)下回采周期來壓步距

11、最大28.5m，最小5.2m，平均20.4m。工作面最后四次來壓步距分別為 28.8m、25.6m、28.8m、26m工作面在剩余40m時按照前兩次來壓情況預(yù)測了 最后一次來壓位置為工作面剩余6.4m時，由于未來壓，推進一刀即剩余5.5m時開始停機等壓。周期來壓不規(guī)律性和末采期間周期來壓步距增大等因素影響致使工作面來壓無規(guī)律、顯現(xiàn)強度增大。（三）初步判斷最后一次來壓過程為 31 煤頂板受到上覆巖層動載壓力作用，關(guān)鍵層在主輔回撤通道 間發(fā)生斷裂，由于上覆 22煤綜采采空區(qū)頂板尚未形成穩(wěn)定關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)， 22 煤頂板超前垮落形成的砌 體梁結(jié)構(gòu)與 31煤頂板巖層形成的砌體梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大范圍的錯位。 31

12、 煤老頂來壓時，老頂斷裂長度與 厚度的比值不滿足形成穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu)的條件，老頂巖層將形成“單回轉(zhuǎn)巖塊”結(jié)構(gòu)，在“大錯位 砌體梁-單回轉(zhuǎn)巖塊”結(jié)構(gòu)條件下，整個回撤通道及工作面將承擔(dān)31 煤頂板及上覆 22 煤超前垮落范圍內(nèi)所有巖層的重量。經(jīng)計算，目前且在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)無法制造出滿足該條件下工作阻力的 支架。（四）通過對 31 煤二盤區(qū)各工作面末采貫通期間壓力顯現(xiàn)情況統(tǒng)計分析，在工作面末采貫通前就已 經(jīng)預(yù)計最后一次來壓強度會很強烈，雖然已經(jīng)進行了預(yù)測并采取了提前更換立柱和加強設(shè)備檢修維 護、等壓等措施，但仍然在強烈來壓顯現(xiàn)條件下出現(xiàn)頂板下沉、支架壓死的情況。四、采取的防范措施礦壓觀測：在工作面

13、回采至距主回撤通道200m時開始做好礦壓觀測，總結(jié)來壓規(guī)律。由于此200m范圍內(nèi)處于過柳根溝過程中，下坡過程來壓不規(guī)律，綜合近126m來壓規(guī)律（無壓段 916刀）及掛網(wǎng)前最近一次來壓位置分析，掛第一茬鋼絲繩時（距主回撤通道11.5m）處于無壓段，因此在距主回撤通道 11.5m 處掛第一茬鋼絲繩。由于近三次來壓較規(guī)律且來壓明顯，通過近三次來壓分析得出如下規(guī)律：20 70#架無壓段 12 刀，有壓段 7刀；70120#架無壓段 9刀，有壓段 7刀， 70120#架先來壓，后轉(zhuǎn)移至 2070#架。鑒于上述來壓規(guī)律，預(yù)計距主回撤通道4.3m處70120#架來壓，三刀后 2070#架來壓，為保證貫通結(jié)束

14、支架處于無壓區(qū)，并且在貫通過程中最大程度縮短來壓步距，計劃在56m處進行等壓。頂?shù)装蹇刂疲貉仨斞氐淄七M，保證兩端頭及工作面起伏段過渡平緩，當(dāng)推進至距主回撤通道15m時,利用水平管測量工作面與主回撤通道相對高差（工作面較主回撤通道低），利用相對高差，工作面整體抬刀，控制抬刀幅度，并根據(jù)煤機滾筒和鉆孔（距底板2.0m）相對位置進行調(diào)整，割最后兩刀煤，煤壁片通后，根據(jù)垛式支架上距底2.2m反光標志調(diào)整工作面底板，并根據(jù)回撤通道頂板調(diào)整工作面頂板，調(diào)整前保證工作面頂板要高于主回撤通道頂板。（三）采高控制：末采貫通過程中要求沿頂沿地推進，由于處在房采采空區(qū)下回采，要求保證采高3.8m以上，變坡點采高保證

15、在3.6m，待最后兩刀與主回撤貫通后根據(jù)主回撤通道頂板及垛式支架上反光標識調(diào)整采高與主回撤通道一致。（四）水害防治：將回風(fēng)順槽14聯(lián)巷設(shè)為強排點，工作面留設(shè)1趟159排水管，在3050#架低洼處留設(shè) 2 臺水泵，保證工作面排水能力。（五）氣體管控：兩端頭擋風(fēng)簾維護管理，確保擋風(fēng)簾子貼頂貼幫，擋風(fēng)嚴密；機尾導(dǎo)風(fēng)簾拆除后， 機尾嚴禁人員逗留，跟班隊長和專職瓦檢員監(jiān)督檢查；凡進入工作面作業(yè)人員必須按照過上覆集中 煤柱標準佩戴勞動保護用品及完好氧氣便攜儀，否則嚴禁入內(nèi)，跟班隊長及機頭、機尾崗位工、馬 蒂爾司機對進入工作面作業(yè)人員進行檢查。五、事故經(jīng)驗教訓(xùn)設(shè)計方面充分認識 31 煤二盤區(qū)工作面開采的特殊性，工作面來壓顯現(xiàn)強度與長度成正比，工作面越長，來壓 越劇烈，在以后的工作面設(shè)計中嚴格控制設(shè)計尺寸，原則上以260m左右為宜。設(shè)備方面工作面支架工作阻力為 18000kN,隨工作阻力較大，但在幾個工作面回采過程中受到不同程度沖擊壓 力作用，盡管更換了部分安全閥、立柱，使設(shè)備狀態(tài)整體良好，但仍無法滿足壓力顯現(xiàn)劇烈時工作 阻力要求，在過煤柱、房采采空區(qū)過程中均會出現(xiàn)立柱下沉量較大的現(xiàn)象，31 煤是石圪臺煤礦主采煤層，建議公司采購更大工作阻力支架以滿足生產(chǎn)需求；通道支護垛架工作阻力為 18000kN,通過二盤區(qū)幾個工作面來壓現(xiàn)象情況看，無