一、工程概況
地質(zhì)條件
工作面推進(jìn)長度1865m，工作面長度355.2m，煤厚3.7～4.2m，平均3.9m。末采200m范圍，煤層埋深110～145m。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?br> 名稱 巖石名稱 厚度/m 巖? 性? 特? 征
老頂 中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖 14.2～25.2
19.5 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(xì)粒砂巖：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(xì)粒砂巖、粉砂巖 4.1～11.2
7.3 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(jiān)硬。細(xì)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(xì)粒砂巖、 粉砂巖 2.4～5.5
3.9 細(xì)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。

工作面主要配套設(shè)備
支架：鄭煤ZY18000/25/45D液壓支架，工作阻力18000kN。
煤? 機(jī)：JOY－7LS6C，采高2.2～4.4m。
刮板運(yùn)輸機(jī)：SGZ1000/3600。
轉(zhuǎn)載機(jī)：SGZ1350/500。
破碎機(jī)：PLM5000。
（三）工作面礦壓情況
初次來壓：步距為76.3m。
整個(gè)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(hù)情況
主回撤通道頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式為錨索+W鋼帶+鐵絲網(wǎng)，錨索間排距為2.1×1.5m，每排3根錨索;錨索規(guī)格均為Φ17.8×8000mm。W鋼帶規(guī)格為3×230×4800mm(主回撤通道)和3×230×4600mm（順槽及聯(lián)巷）兩種。網(wǎng)片為8#鉛絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格45×45mm。支護(hù)布置圖如圖1a所示。
主回撤通道幫補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式為錨索+W鋼帶，錨索支護(hù)分為正常段和聯(lián)巷段間排距分別為2.0×1.0m（正常段）和1.0×1.0m（聯(lián)巷段），每排3根錨索; 錨索規(guī)格均為Φ17.8×8000mm。支護(hù)布置圖如圖1所示。
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???? a頂板支護(hù)???????????????????????????????? b幫支護(hù)
采用18000kN工作阻力垛架進(jìn)行支護(hù)，主回撤通道內(nèi)放置垛架144臺，5個(gè)聯(lián)巷各放置2臺，共10臺，累計(jì)使用垛架154臺。
通過錨索和垛架聯(lián)合支護(hù)后,回撤通道支護(hù)強(qiáng)度為1.53Mpa。
二、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(jī)運(yùn)網(wǎng)，工作面30～55#漏頂，最大漏頂高度400～500mm，工作面采高3.8～4.1m。1月1日早班組織人員掛網(wǎng)，下午14點(diǎn)30分左右開機(jī)生產(chǎn)，生產(chǎn)第一刀（距回撤通道10.5m）25～55#架有壓，個(gè)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135～150#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，80～90#架、120～160#架存在漏矸，漏矸高度500～600mm，壓力普遍在300bar左右，機(jī)頭懸頂4m，機(jī)尾懸頂1m。結(jié)合地表裂隙圖，工作面54～84#架地表并未出現(xiàn)明顯裂隙，認(rèn)為繼續(xù)生產(chǎn)存在貫通時(shí)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(diǎn)30分左右工作面停采等壓。
1月2日早8點(diǎn)30分，綜采一隊(duì)技術(shù)員匯報(bào)，工作面15～165#架存在不同程度的片幫，最大片幫深度500～600mm，40～60#壓力上升，個(gè)別安全閥開啟，回撤通道正幫片幫嚴(yán)重，工作面來壓征兆明顯。
等壓6.5小時(shí)后，于9點(diǎn)左右，開機(jī)生產(chǎn)，煤機(jī)割煤到100#架左右，工作面30～90#架來壓，其中60～80#架平均壓力450bar，大部分安全閥開啟，90～110#架工作面漏頂500～800mm，第1刀割煤完畢后（距回撤通道4.7m），35～135#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。回撤通道壓力顯現(xiàn)情況如圖3所示。
表2?? 貫通后工作面采高統(tǒng)計(jì)表
架號 采高 架號 采高 架號 采高
5 3.02 65 2.72 125 2.68
10 2.92 70 2.78 130 2.62
15 3.08 75 2.76 135 2.80
20 2.80 80 2.69 140 2.92
25 2.76 85 2.74 145 2.98
30 3.02 90 2.77 150 2.95
35 2.88 95 2.70 155 2.66
40 2.65 100 2.70 160 2.77
45 2.79 105 2.78 165 3.10
50 2.87 110 2.81 170 3.05
55 2.79 115 2.82 175 3.05
60 2.82 120 2.78?
表3? 回撤通道垛式支架立柱下沉統(tǒng)計(jì)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 33 932
18# 1040 645 395 103# 1050 94 956
30# 1015 370 645 115# 850 33 817
42# 850 47 803 127# 970 77 893
54# 1010 85 925 139# 1100 310 790
67# 1160 212 948 151# 1070 513 517
79# 890 52 838 165# 900 810 90

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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(jì)分析可知，31202分面后貫通期間來壓強(qiáng)度不大，其余三個(gè)面長均超過300m，來壓顯現(xiàn)非常劇烈，工作面來壓強(qiáng)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(shí)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(yán)重。
對31204工作面受接續(xù)面影響，推進(jìn)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(jì)，后300m綜采采空區(qū)下回采周期來壓步距最大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(shí)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(shí)，由于未來壓，推進(jìn)一刀即剩余5.5m時(shí)開始停機(jī)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(qiáng)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(cuò)位。31煤老頂來壓時(shí)，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(cuò)位砌體梁-單回轉(zhuǎn)巖塊”結(jié)構(gòu)條件下，整個(gè)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(jì)算，目前且在相當(dāng)長的一段時(shí)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(jì)分析，在工作面末采貫通前就已經(jīng)預(yù)計(jì)最后一次來壓強(qiáng)度會很強(qiáng)烈，雖然已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)測并采取了提前更換立柱和加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)、等壓等措施，但仍然在強(qiáng)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：在工作面回采至距主回撤通道200m時(shí)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9～16刀）及掛網(wǎng)前最近一次來壓位置分析，掛第一茬鋼絲繩時(shí)（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；70～120#架無壓段9刀，有壓段7刀，70～120#架先來壓，后轉(zhuǎn)移至20～70#架。
鑒于上述來壓規(guī)律，預(yù)計(jì)距主回撤通道4.3m處70～120#架來壓，三刀后20～70#架來壓，為保證貫通結(jié)束支架處于無壓區(qū)，并且在貫通過程中最大程度縮短來壓步距，計(jì)劃在5～6m處進(jìn)行等壓。
頂?shù)装蹇刂疲貉仨斞氐淄七M(jìn)，保證兩端頭及工作面起伏段過渡平緩，當(dāng)推進(jìn)至距主回撤通道15m時(shí)，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(jī)滾筒和鉆孔（距底板2.0m）相對位置進(jìn)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(biāo)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(jìn)，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(diǎn)采高保證在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(biāo)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(qiáng)排點(diǎn)，工作面留設(shè)1趟159排水管，在30～50#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(hù)管理，確保擋風(fēng)簾子貼頂貼幫，擋風(fēng)嚴(yán)密；機(jī)尾導(dǎo)風(fēng)簾拆除后，機(jī)尾嚴(yán)禁人員逗留，跟班隊(duì)長和專職瓦檢員監(jiān)督檢查；凡進(jìn)入工作面作業(yè)人員必須按照過上覆集中煤柱標(biāo)準(zhǔn)佩戴勞動保護(hù)用品及完好氧氣便攜儀，否則嚴(yán)禁入內(nèi)，跟班隊(duì)長及機(jī)頭、機(jī)尾崗位工、馬蒂爾司機(jī)對進(jìn)入工作面作業(yè)人員進(jìn)行檢查。
五、事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
設(shè)計(jì)方面
充分認(rèn)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(qiáng)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(jì)中嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)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(hù)垛架工作阻力為18000kN，通過二盤區(qū)幾個(gè)工作面來壓現(xiàn)象情況看，無法滿足長工作面來壓顯現(xiàn)劇烈時(shí)工作阻力要求，在貫通過程中，會出現(xiàn)了不同程度的下沉和損壞現(xiàn)象，建議公司購置更大工作阻力的垛式支架。
（三）技術(shù)方面
進(jìn)一步認(rèn)真做好礦壓觀測，掌握好來壓步距，根據(jù)工作面壓力情況，合理調(diào)整等壓位置，確保上網(wǎng)期間及貫通后工作面沒有壓力。
（四）管理方面
31煤二盤區(qū)各工作面掛網(wǎng)前，思想上必須高度重視，對來壓強(qiáng)度的預(yù)計(jì)上要做好充分的估計(jì)和準(zhǔn)備，提前制訂應(yīng)對支架壓死和冒頂?shù)奶幹梅桨福坏脠?bào)有任何的僥幸心理。
貫通期間工作面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈時(shí)，必須予以高度重視并及時(shí)采取措施，確保貫通質(zhì)量。

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