星村煤礦7.26沖擊地壓事故剖析
一、事故基本情況
(一)星村煤礦基本情況
星村煤礦位于山東省兗州市以東約15km，曲阜市西南約10km，主體位于曲阜市陵城鎮(zhèn)境內(nèi)。井田勘探范圍：東起嶧山斷層，西至曲阜井田的31勘探線，北以F40斷層為界，南以滋陽斷層與興隆莊井田和東灘井田相鄰，勘探面積約32.6km2。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為45萬t/年，2014年核定為120萬t/年。礦井主采煤層為3煤，經(jīng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鑒定，3煤及老頂均具有強(qiáng)沖擊傾向性。
(二)3302工作面基本情況
3302工作面位于礦井西翼(-1196m水平)三采區(qū)東翼，北側(cè)有已回采完畢的3308工作面和正在掘進(jìn)的3310面兩順槽；南側(cè)為-1196水平三條開拓大巷；三采區(qū)西翼有已回采完畢的3303工作面、準(zhǔn)備回采的3307工作面和正在掘進(jìn)的3311面運(yùn)輸順槽。
3302工作面走向長(zhǎng)1125m(平距)，面長(zhǎng)100m，煤厚8.2m，傾角平均8度，埋深在1260m左右。由于2013年8月5日3302工作面運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)過程中發(fā)生過沖擊地壓，所以3302工作面在回采以來，全部按照高度危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行防沖監(jiān)測(cè)、卸壓和管理。
(三)3302工作面采取的主要防沖措施
1、3302工作面根據(jù)規(guī)定編制了《3302工作面沖擊危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究報(bào)告》和《3302工作面防治沖擊地壓專項(xiàng)設(shè)計(jì)》。由于3302面運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)期間發(fā)生了一起強(qiáng)沖擊現(xiàn)象，礦邀請(qǐng)相關(guān)專家對(duì)礦防沖工作進(jìn)行了審查，并根據(jù)專家意見編制了《3302工作面防治沖擊地壓變更設(shè)計(jì)》，以上均通過濟(jì)寧市煤炭局組織的專家評(píng)審。
2、防沖監(jiān)測(cè)方面
(1)SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
礦實(shí)行24小時(shí)對(duì)井下發(fā)生的震動(dòng)進(jìn)行全天不間斷監(jiān)測(cè)。當(dāng)回采工作面發(fā)生3×104J以上震動(dòng)時(shí)，及時(shí)組織人員分析和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，根據(jù)不同危險(xiǎn)程度劃分沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，并制定相應(yīng)的防范措施。
(2)沖擊地壓在線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
礦在3302工作面兩順槽和運(yùn)煤巷內(nèi)掘進(jìn)期間安裝了沖擊地壓在線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每幫每組間距為30m，兩幫交錯(cuò)布置，每組應(yīng)力計(jì)深度分別為12m和17m。
(3)電磁輻射監(jiān)測(cè)
工作面生產(chǎn)期間，一直按照防沖專項(xiàng)措施規(guī)定每3天對(duì)兩順超前400m范圍進(jìn)行電磁輻射監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)間距為20m，每點(diǎn)監(jiān)測(cè)2min。中國(guó)礦大給定礦電磁輻射預(yù)警值強(qiáng)度為100mv，脈沖數(shù)為1600。為加強(qiáng)管理，礦將電磁輻射預(yù)警值調(diào)為強(qiáng)度60mv，脈沖數(shù)為960，作為礦的臨危判定指標(biāo)。
(4)鉆屑法監(jiān)測(cè)
工作面生產(chǎn)期間，每天在對(duì)回采工作面超前150m范圍實(shí)施鉆屑法監(jiān)測(cè)，分別在超前50m內(nèi)、超前50～90m和超前90～150m范圍各布置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
3、防沖卸壓方面
(1)工作面順槽在掘進(jìn)期間兩幫已按1.5m的間距施工深度不小于20m的卸壓大孔，大孔直徑110mm。
(2)工作面回采期間，先對(duì)工作面超前150m范圍進(jìn)行煤體和頂板爆破卸壓，爆破孔直徑42mm，深度不小于13m，間距3.0m，煤體爆破孔裝藥量6卷，頂板爆破孔裝藥量8卷。
(3)爆破后再利用大直徑鉆孔對(duì)兩幫進(jìn)行卸壓，卸壓孔直徑110mm，間距1.0m，深度不小于20m，始終超前工作面不少于150m。
(4)在工作面周期來壓、見方時(shí)，對(duì)工作面超前10～50m再次進(jìn)行大孔卸壓，卸壓孔直徑110mm，深度不小于20m，間距3.0m；在工作面過褶曲構(gòu)造時(shí)，對(duì)兩順槽底板進(jìn)行爆破斷底；對(duì)運(yùn)煤巷及兩順槽留設(shè)底煤區(qū)域進(jìn)行底板大孔卸壓。
(四)3302工作面7.26沖擊地壓基本情況
2015年7月26日3302工作面在推采至距停采線還有51m，距運(yùn)煤巷150m(停采線距運(yùn)煤巷100m，距三采區(qū)運(yùn)輸上山150m)時(shí)，軌道順槽發(fā)生了沖擊地壓事故。
2015年7月26日13時(shí)13分，星村煤礦SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到3302工作面軌道順槽回采幫以里7m、運(yùn)煤巷以里11m、底板17m處發(fā)生一次2.03×106J的震動(dòng)。監(jiān)測(cè)到震動(dòng)后，微震室值班人員立即匯報(bào)調(diào)度室，調(diào)度值班人員通知綜采工區(qū)及井下其他單位停產(chǎn)撤人。
沖擊造成3302工作面軌道順槽受影響區(qū)域約220m，巷道內(nèi)部分物料發(fā)生位移。沖擊還造成超前支護(hù)內(nèi)出現(xiàn)一顆支柱爆缸，大部分支柱壓彎或折彎、柱頭損壞，受沖擊波影響超前支護(hù)整體向采空區(qū)方向傾斜；同時(shí)還造成運(yùn)煤巷內(nèi)一風(fēng)門整體被沖擊波沖到，另一風(fēng)門被沖掉。本次沖擊共造成200m巷道出現(xiàn)不同程度的底鼓，有30m巷道底鼓較嚴(yán)重，達(dá)0.8～1.5m；其余地方底鼓量在0.2m～0.6m之間；除超前支護(hù)外原巷道支護(hù)體系良好。
根據(jù)礦生產(chǎn)規(guī)定，中、夜班為生產(chǎn)班，工作面在生產(chǎn)時(shí)超前煤壁150m范圍內(nèi)嚴(yán)禁有人，其它輔助工作不能在此期間進(jìn)行；早班為檢修班，不生產(chǎn)，根據(jù)星村煤礦投產(chǎn)以來總結(jié)的規(guī)律看，工作面在不生產(chǎn)期間不發(fā)生較大震動(dòng)，認(rèn)為在此期間為相對(duì)安全性較高的時(shí)間段，所以利用此時(shí)間段，綜采工區(qū)進(jìn)行超前支護(hù)工作、通防工區(qū)進(jìn)行注漿防滅火工作、防沖工區(qū)進(jìn)行鉆屑法監(jiān)測(cè)和預(yù)防性缷壓工作。
所以沖擊發(fā)生時(shí)，造成綜采工區(qū)7人、通防工區(qū)8人和防沖工區(qū)3人共計(jì)18人在此區(qū)域內(nèi)作業(yè)。其中綜采工區(qū)在工作面溜尾2人正在聯(lián)網(wǎng)工作；在煤壁超前20m處1人正在支護(hù)巡查；在超前150m處有2人正在聯(lián)接防護(hù)網(wǎng)工作；在軌道順槽開門口處有集控司機(jī)1人和物料巡查1人。通防工區(qū)人員在工作面溜尾處回撤注漿管路2人；在煤壁超前85m處有3人正在打設(shè)地錨準(zhǔn)備對(duì)注膠泵進(jìn)行固定；在煤壁超前95m左右有瓦檢員和機(jī)修工2名人員；在煤壁超前160m處有1人正在運(yùn)輸材料。另外防沖工區(qū)在煤壁超前40m處1人正在挪移鉆機(jī)具，準(zhǔn)備施工鉆屑法監(jiān)測(cè)孔；在煤壁超前100m處1人正在挪移風(fēng)水管；在煤壁超前220m處1人正在應(yīng)力計(jì)巡查做記錄工作。
二、事故發(fā)生及搶險(xiǎn)經(jīng)過
2015年7月26日13:13分，礦壓科微震監(jiān)測(cè)室監(jiān)測(cè)到井下發(fā)生較大震動(dòng)波形，經(jīng)過初步計(jì)算震動(dòng)能量在106J以上，于是立即通知調(diào)度機(jī)臺(tái)，并匯報(bào)礦壓科科長(zhǎng)和防沖副總。
調(diào)度值班員接微震室通知后立即行使礦長(zhǎng)十項(xiàng)權(quán)利命令3302工作面人員全部撤離，其余生產(chǎn)隊(duì)伍撤離至開拓大巷安全地點(diǎn)，并通知井下跟班礦領(lǐng)導(dǎo)防治水副總李少軍立即趕往現(xiàn)場(chǎng)指揮人員撤離和實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工作，同時(shí)通知井下值班醫(yī)生趕往事故現(xiàn)場(chǎng)查看人員受傷情況并進(jìn)行應(yīng)急處理。調(diào)度室隨后電話通知礦長(zhǎng)、總工程師、各副礦長(zhǎng)和應(yīng)急指揮部成員，并向集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了匯報(bào)。
集團(tuán)公司和礦領(lǐng)導(dǎo)在接電話通知后立即到礦，在詳細(xì)了解事故時(shí)間、地點(diǎn)、事故現(xiàn)場(chǎng)、受威脅人員以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置等情況后，宣布成立應(yīng)急救援指揮部，并下達(dá)命令應(yīng)急救援小組成員積極開展救援工作。
在沖擊發(fā)生1小時(shí)20分鐘后，井下災(zāi)區(qū)全部人員安全撤離升井，隨后指揮部命令井下救援待命人員升井。隨后安全礦長(zhǎng)先后向山東省煤礦安全監(jiān)察局魯西分局值班室、濟(jì)寧市煤炭局調(diào)度值班室進(jìn)行了匯報(bào)。
災(zāi)區(qū)全部人員自行升井后，礦立即安排災(zāi)區(qū)所有人員到醫(yī)院進(jìn)行查體，經(jīng)排查有2人受傷，其中一名員工牛立聳傷勢(shì)稍重，有2處肋骨骨折，肺部挫傷，另一人孫洪偉左下肢骨折；其余人員未受輕傷以上傷害。
三、事故原因
(一)直接原因
1、我礦煤巖層沖擊傾向性鑒定結(jié)果為3煤層及頂、底板均具有強(qiáng)沖擊傾向性，沖擊具備了自然條件。
2、3302工作面開采深度大，達(dá)到1260m，地應(yīng)力高，經(jīng)地應(yīng)力測(cè)試，垂直應(yīng)力為31.5MPa，水平應(yīng)力為67.9MPa，埋深大、地應(yīng)力高也是沖擊發(fā)生的客觀和直接原因之一。
3、3302工作面處于DF22、F14、SF107和SF108斷層附近，構(gòu)造應(yīng)力集中，受回采應(yīng)力場(chǎng)影響，造成應(yīng)力疊加，也是造成沖擊發(fā)生的直接原因之一。
4、因采區(qū)巷道布置影響，在3302工作面停采線附近巷道集中，同時(shí)受3303、3308工作面采空區(qū)及本工作面采空區(qū)的影響，造成該區(qū)域采掘應(yīng)力疊加集中，是沖擊發(fā)生的主要誘因。
(二)間接原因
1、3302工作面受巷道布置影響，需從煤層頂板過渡到底板穿煤施工，沖擊段留有底煤，是沖擊造成在底煤段顯現(xiàn)較重的主要原因。
2、因沖擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)難度大，仍為世界性難題，且我礦現(xiàn)有技術(shù)人員分析能力有限，對(duì)防沖監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性有所欠缺，未達(dá)到?jīng)_擊地壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的效果。
3、對(duì)沖擊地壓發(fā)生的時(shí)間判斷有誤，未意識(shí)到在檢修且沒有采掘活動(dòng)情況下能夠發(fā)生沖擊，致使18名人員在順槽內(nèi)作業(yè)，是造成涉險(xiǎn)人員較多的主要原因。
四、事故教訓(xùn)
1、首先思想上要高度重視，人員在進(jìn)入煤巷巷道內(nèi)時(shí)，不管有無采掘活動(dòng)，均需加強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)區(qū)域的限員管理和時(shí)段管理，充分認(rèn)識(shí)沖擊地壓的突發(fā)性。
2、其次在工作面設(shè)計(jì)上減少巷道布置，避免造成巷道集中；同時(shí)在巷道設(shè)計(jì)上避免或減少留有底煤。
3、在現(xiàn)場(chǎng)管理上，加強(qiáng)在沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)物料管理，除生產(chǎn)必備物料，其余物料挪移至巖巷段或無沖擊危險(xiǎn)區(qū)域。
4、在沖擊地壓危險(xiǎn)性分析上，增強(qiáng)分析人員業(yè)務(wù)素質(zhì)，提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力。
五、改進(jìn)措施
(一)提高人員對(duì)沖擊地壓的防范意識(shí)，將沖擊地壓作為我礦最大的安全隱患進(jìn)行管理，加強(qiáng)對(duì)基層人員的培養(yǎng)、培訓(xùn)，準(zhǔn)確告知現(xiàn)場(chǎng)人員沖擊地壓的危害、防沖措施相關(guān)要求、沖擊后的避災(zāi)路線和應(yīng)急救援等工作。
(二)提高分析人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，根據(jù)各項(xiàng)防沖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集合現(xiàn)場(chǎng)顯現(xiàn)情況，綜合分析各采掘工作面沖擊危險(xiǎn)性，指導(dǎo)卸壓工作。
(三)沖擊事故后防沖措施變更情況
1、防沖監(jiān)測(cè)方面
(1)鉆屑法監(jiān)測(cè)深度由12m加深至15m。
(2)回采工作面每天鉆屑法監(jiān)測(cè)距離由150m增加至350m。
(3)增加了每半月對(duì)煤巷掘進(jìn)工作面迎頭后方400m幫部鉆屑法監(jiān)測(cè)工作。
(4)沖擊地壓在線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原預(yù)警指標(biāo)為：
黃色預(yù)警：淺孔 10MPa，深孔 13MPa。
紅色預(yù)警：淺孔 12MPa，深孔 15MPa。
我礦在專家給予意見的前提下，預(yù)警臨危指標(biāo)又分別降低了1MPa：
黃色預(yù)警：淺孔 7MPa，深孔 9MPa。
紅色預(yù)警：淺孔 10MPa，深孔 12MPa。
(5)根據(jù)微震監(jiān)測(cè)，煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生15000J以上的震動(dòng)，調(diào)整為10000J以上的震動(dòng)；回采工作面發(fā)生30000J以上的震動(dòng)，調(diào)整為20000J以上的震動(dòng)，均認(rèn)定為大震動(dòng)。
2、防沖卸壓方面
(1)掘進(jìn)工作面迎頭卸壓大孔直徑由110mm增大至125mm，施工深度由原來的20m變更至21m；幫部卸壓孔直徑為110mm增大至150mm。
(2)回采工作面卸壓大孔直徑由110增大至150mm。
(3)幫部煤體爆破孔深度由13m加深至15m，每孔裝藥量由1.8Kg增加至3Kg。
(4)回采工作面超前卸壓距由150m增長(zhǎng)至不小于200m。
(5)回采工作面在初次來壓、見方或遇構(gòu)造時(shí)二次卸壓距離由50m增加至80m。
(6)對(duì)留有底煤區(qū)域，原規(guī)定進(jìn)行大孔卸壓，現(xiàn)改為爆破卸壓。每排施工2個(gè)爆破孔，深度不小于4m，但必須施工至巖石1.5m及以下。每孔裝藥量為6卷，排距為5m。
(7)在3307工作面初采前，對(duì)切眼內(nèi)頂板進(jìn)行了爆破預(yù)裂。
3、防沖管理方面
(1)回采工作面割煤警戒距離由150m增加至260m(專家意見為200m)。
(2)回采工作面超前支護(hù)長(zhǎng)度由100m增加至150m。
(3)卸壓爆破警戒距離由150m增加至200m。
(4)制定了限員措施，在防沖專項(xiàng)措施中明確了生產(chǎn)期間兩順超前260m范圍內(nèi)不準(zhǔn)有人，檢修期間兩順超前260m范圍內(nèi)人員不超過5人。
(5)工作面在割煤、移架和放頂煤工序完成后，由15分鐘撤出警戒延長(zhǎng)至30分鐘后撤出警戒。
(6)增加人員個(gè)體防護(hù)措施，穿戴防沖服和防沖帽。