一、工程概況
22404綜采工作面位于大井2-2煤四盤區(qū)，工作面埋深95～120m，煤層平均厚度4.7m，工作面長度219.4m。初采時頂板沒有采取強制放頂措施
一、工程概況
（一）開采條件
12401工作面上覆巖層內(nèi)有一礫石層，為主要含水層，共有5個異常區(qū)，其中第一個異常區(qū)含水層厚度為81m，第四異常區(qū)含水層厚度為107m。工作面從過補連溝（推進1650m）開始出現(xiàn)涌水，周期來壓的期間，工作面涌水明顯增大，2007年2月18日、3月2日、3月9日、3月25日、4月8日、4月18日、5月1日、5月8日、5月13日、6月22日等相繼出現(xiàn)大的涌水，涌水量在200～600m3/h，其中最大一次4月8日瞬時涌水量在2000 m3/h。
（二）工作面直接底為泥巖，老底為細粒砂巖，直接頂為粉砂巖，老頂為細粒砂巖。
（二）主要設(shè)備配套
支架：機尾段40架采用北京煤機廠生產(chǎn)5.5m支架，機頭段116架采用JOY生產(chǎn)的5.5m支架。
煤機：JOY－7LS
刮板運輸機：JOY—3×1000kw
（三）工作面礦壓情況
初次來壓：步距為47.5～61.9m，平均52.3m。
周期來壓：最小步距14m，最大步距80m，平均來壓步距49m。
工作阻力：來壓時平均阻力達到9369kN，最大達10231kN，超出其額定工作阻力8670kN。
二、事故經(jīng)過及造成的損失
（一）事故經(jīng)過
1、冒頂過程及程度
2007年5月11日4時，12401工作面推進2595m，煤層厚度4.6m，采高4.3m，冒落范圍99～107#架，端面冒寬1.5～2.0m，冒高1.8～2.5m。
5月13日1時，采用機尾加刀控制住冒落頂板。
5月14日～15日，工作面再次發(fā)生冒頂，冒頂范圍80～119#架，端面冒寬2.0-3.0m，冒高2.0-3.5m。
5月16日～20日，在處理冒頂過程中，80～90#架接頂，110～120#架頂板再次發(fā)生冒落，端面冒寬1.5～4.0m，冒高1.8～4.5m。
5月21日至28日，冒頂范圍基本穩(wěn)定。
5月29日4時，工作面90～132#架冒頂，端面冒寬0.5～4.5m，冒高1.8～4.5m。之后開始注高分子材料。
6月11日6時，在注高分子材料區(qū)域105～115#架再次發(fā)生冒落，端面冒寬1.0～3.0m，冒高1.0～4.5m。
2、倒架過程
5月14日前，第一次冒頂過程中，由于受向斜、冒頂、竄溜影響，80～101#架發(fā)生輕微倒架，向機尾傾斜，傾角約10°。
5月16日，由于受調(diào)面及冒頂區(qū)域支架不受約束影響，支架傾斜范圍擴展到65～110#架，其中85～106#倒架較為嚴(yán)重，傾角達18°，95#、101#架同時縱向傾斜，部分支架大腳已經(jīng)壓到推拉桿上，80～110#架支架和刮板機不能移動。
5月17日～29日，主要以扶架和處理矸石為主，同時工作面在冒頂區(qū)繼續(xù)向前推進。
6月7日，在注射高分子材料后，在機尾割煤扶架過程中，傾斜范圍擴展到118#架，95#架到機頭已經(jīng)扶正。
6月7日～10日，在注射高分子材料加固頂板的同時，主要工作以扶架為主，6月10日將所有支架基本扶正，開始割煤。
6月11日，冒頂區(qū)在割煤過程中，工作面二次來壓，再次發(fā)生冒頂，冒頂范圍105～115#架，導(dǎo)致102～114#架再次倒架，倒架傾角達17°。
（二）造成的損失
1、該事故直接造成工作面停產(chǎn)大約1個月，直接影響產(chǎn)量70萬噸。
2、該事故注高分子材料4000桶，約花費600萬元。
三、事故原因分析
（一） 冒頂原因分析
1、工作面涌水量大，頂板水解軟化，水解系數(shù)為0.2～0.5，頂板強度降低2～5倍。涌水量大導(dǎo)致工作面不能連續(xù)正常生產(chǎn)，端面懸頂時間長。
2、工作面礦山壓力較大，煤壁片幫嚴(yán)重，端面距大。
3、12煤地質(zhì)條件相對復(fù)雜，底板起伏較大，最大傾角8°，經(jīng)常出現(xiàn)背向斜構(gòu)造，存在構(gòu)造應(yīng)力，導(dǎo)致頂板破碎。直接頂為復(fù)合頂板，層理發(fā)育，強度較低，易冒落。
4、支架選型不合理，工作阻力偏小。周期來壓時，活柱下沉量大（300～700mm），加劇斷面頂板拉、剪、切破壞。
5、工程質(zhì)量管理不嚴(yán)，80～110#架淤泥積水多，未及時清理，導(dǎo)致推溜困難，循環(huán)步距小，相對工作面滯后。
6、支架支撐狀態(tài)差，支架推拉困難，反復(fù)支撐頂板，導(dǎo)致頂板更加破碎，支架壓住推拉桿，未達到初撐力。
7、現(xiàn)場組織不力，浮煤清理不到位，損壞推拉油缸，沒有對關(guān)鍵問題進行處理。
8、工作面設(shè)備運行狀態(tài)差。支架推拉油缸損壞，在未及時更換的情況下仍然生產(chǎn)；綜采設(shè)備停產(chǎn)時間長，5月9日更換TTT，處理鏈輪及通訊故障停機31小時，導(dǎo)致工作面煤體及端面破壞加劇。
（二）倒架原因分析
1、JOY支架本身穩(wěn)定性較差。
（1）同DBT支架相比重心高，調(diào)面時掉向困難；
（2）銷軸孔配合間隙大，整體剛度不夠，頂梁與底座同步性差。
2、工作面運輸機向機頭竄動，導(dǎo)致支架向機尾傾斜。
3、浮煤、淤泥清理不及時，拉架時，使用起底油缸，使底座處于浮動狀態(tài)。
4、底板軟化嚴(yán)重。
5、受冒頂?shù)挠绊憽?br> 6、運輸機局部彎曲問題。
7、受向斜構(gòu)造的影響。
8、工程質(zhì)量和支護質(zhì)量對倒架造成影響。
9、工作面壓力較大。
四、采取的防治措施及取得的效果
（一）冒頂處理過程
1、第一次冒頂處理方案：采用機尾加刀，調(diào)斜工作面，放炮處理冒落矸石，保證工作面機道暢通，快速通過冒頂區(qū)。5月14日冒頂?shù)玫娇刂啤?br> 2、5月15日：在該區(qū)域再次冒頂、倒架，工作面不能向前推進，決定先扶架，邊向前推進，邊處理冒頂。
3、5月29日：又一次冒頂，冒頂范圍擴展到90～133＃架。研究擬定采用木支柱、架棚支護頂板通過冒頂區(qū)，但考慮到施工安全問題，決定采取強制通過冒頂區(qū)域方案。在95～112＃架煤機過不了區(qū)域，采用炮采通過，由于水大，在該區(qū)域沒法實施，最終決定對冒頂區(qū)及相關(guān)區(qū)域采用灌注瑪麗散加固，羅克休充填，來通過冒頂區(qū)。
4、6月11日：再次冒頂后，采用灌注瑪麗散、羅克休支護頂板通過冒頂區(qū)。
（二）冒頂處理方案
重點介紹第三冒頂處理方案，該次冒頂處理時將冒頂段分為六個區(qū)域進行處理：

圖1? 冒頂區(qū)域灌注處理方案示意圖
1、第一區(qū)域（133～123＃架）處理方案
首先采用羅克休材料進行充填，充填快到頂板時，再采用馬麗散進行加固。
○1灌注材料預(yù)支撐
為高冒區(qū)，灌注前對冒頂下進行充填，133～130＃架為空心磚、枕木，130-123＃架為泡沫板、縱向木板。
117～123＃架為原冒落矸石，呈斜坡狀，利用它來作支撐體對冒落區(qū)域進行灌注，在沒有破碎冒落架段正常進行灌注。
○2割煤前預(yù)支撐清理
先將充填物的正面、側(cè)面木板、單體等一次性拆除，空心磚和其他充填物會沿著坡度進行滑落，然后開始從132＃支架處進行處理，清理完支架下面的充填物后，將支架護幫板打出。
○3割煤前支護
為了防治灌注物的冒落，必須在護幫板與灌注物之間鋪設(shè)一根12號槽鋼，槽鋼上面垂直鋪設(shè)兩塊厚度為50mm，長度為2m，寬度為250mm的木板，做為灌注物的支撐體，待槽鋼、木板鋪設(shè)好以后再繼續(xù)處理131＃支架，處理方式和132＃支架相同，以此類推，一直處理到128＃支架。
圖2? 第一區(qū)域（123-133＃支架）灌注方案圖

圖3? 第一區(qū)域灌注后割煤支護圖
2、第二區(qū)域（96～122＃架）處理方案
117～123＃架根據(jù)現(xiàn)場實際情況在采空區(qū)側(cè)先澆注羅克休，再用馬麗散加固，在96～117#架前端或端面施工傾角為45°、90°的注漿孔，先用羅克休進行灌注，然后用馬麗散進行加固。
頂部注漿孔為兩個，兩個注漿孔的間距為1m，其中一個注漿孔按照傾角90°施工，灌注羅克休；另外一個注漿孔按照傾角45°施工，灌注馬麗散；幫上施工一個向上傾斜注漿孔（傾角為20°，孔距頂板1m），采用馬麗散進行加固。
圖4? 第二區(qū)域（96～122＃支架）處理方案圖
3、第三、第四區(qū)域（69～95＃架）處理方案
第三區(qū)域（81～95＃架）在煤幫上半部，主要為了加固煤幫端面，施工一排4m深的注漿孔（距頂1.2m，孔距為3m），采用馬麗散進行加固。
第四區(qū)域（69～80＃架）頂全部加固區(qū)，頂上采用澆注羅克休進行充填端面，然后用馬麗散進行加固；煤幫上半部施工注漿孔（孔距頂1.2m，采用三花布置，孔水平距離為3.0m，垂直距離為0.8m），采用馬麗散進行加固。
第三、第四區(qū)域在支架粱端有浮矸，呈斜坡狀，沒有進行清理，頂、幫采用兩種材料進行灌注，在割煤時，浮矸會冒落，冒落矸石采用放炮、截割等方式處理，揭露幫后進行補二次注。

圖5? 第三、第四區(qū)域（69～95＃架）處理方案圖
4、第五區(qū)域（20～68＃架）
為煤幫加固區(qū)，煤幫上半部施工注漿孔（孔距頂1.2m，采用三花布置，孔水平距離為3.0m，垂直距離為0.8m），采用馬麗散進行加固，重點先加固片幫嚴(yán)重區(qū)域。
5、第六區(qū)域（134～156＃架）
煤幫上半部施工注漿孔（孔距頂1.2m，采用三花布置，孔水平距離為3.0m，垂直距離為0.8m），采用馬麗散進行加固，保證機尾端頭安全。
（三）處理倒架方案
1、倒架階段
5月16日，傾斜范圍在65～110＃架，其中有101、106＃兩架前傾比較嚴(yán)重，左右最大傾斜角度在10～35°，80～110＃架支架和刮板機不能移動，被迫在19～20日割煤調(diào)整工作面舒展溜槽，19日前100＃架滯后機頭3～4m，機尾超前機頭9m，在調(diào)面同時安排扶架。
5月30日，65～120＃支架在發(fā)生左、前傾斜，部分支架大腳已經(jīng)壓到推拉桿上，礦里又進行扶架。??
6月7日，在到90～110＃倒架嚴(yán)重段，利用馬蒂爾推拉油缸、小油缸和單體支柱配合進行扶架，102～109＃支架大柱機頭方向銷子斷裂，在處理倒架前處理銷子，用大鏈將支架大柱與支架底座相連，采用油缸、單體直接將頂梁頂住，然后通過降架，油缸下縮，開始拆除。
6月11日，在灌注完畢后，105～115＃架又發(fā)生倒架，礦里安排扶架，扶架從93＃架開始，由機頭向機尾進行扶架，扶架完畢后工作面走入正常。
2、動態(tài)扶架
（1）如采煤機從110#支架割煤到90#支架，然后再退回到120#支架，將運輸機推出，從90#架開始調(diào)架，一直調(diào)到110#支架
（2）調(diào)架所用工具：采煤機滾筒、長短單體支柱、長短油缸、鋼絲繩、開口環(huán)、60T鏈子、牛鼻子、吊鏈等。
方? 法：沿支架傾倒側(cè)支架頂梁設(shè)單體支柱、長油缸、鋼絲繩，支架底座設(shè)短油缸、單體支柱，在支架前移時所設(shè)工具根據(jù)具體情況進行操作，將支架逐漸扶正。
3、靜態(tài)扶架
在不具備動態(tài)扶架時，采取靜態(tài)扶架的方式，扶架時除了支架不前移外，其它同動態(tài)扶架。
（四）取得效果
1、在注馬麗散加固的區(qū)域，推進過程中煤柱穩(wěn)定性良好，未出現(xiàn)顯著的片幫。在距離回撤通道8m時，頂板漏矸得到全部控制，支架全部鉆入煤體內(nèi)。
2、采煤工藝調(diào)整后，工作面大塊得到一定程度的控制，減少了矸石落在煤機機尾側(cè)滾筒的冒落，大大縮短了放炮處理大塊的時間。拉架措施的執(zhí)行，有效地控制了梁端距，提高了頂板的支護效果。
3、通過對回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷的補強支護，巷道的穩(wěn)定性得以增強。在貫通及設(shè)備回撤期間未出現(xiàn)顯著的巷道變形及片幫。
五、事故經(jīng)驗教訓(xùn)
（一）認(rèn)識方面
1、對客觀地質(zhì)條件認(rèn)識不足。對新開發(fā)，自認(rèn)未條件好的采區(qū)要作新的、詳細地質(zhì)勘察，作出開發(fā)安全評。
2、對設(shè)備選型配套認(rèn)識不足。根據(jù)條件來配套設(shè)備，既要考慮設(shè)備通用性，又要考慮特殊性。
3、冒頂、傾倒兩種狀態(tài)下，處理先后，局部全局、重點次要認(rèn)識。初期先處理冒頂，不考慮調(diào)面，后來兩者全部考慮才解決問題。
4、前期處理冒頂，采取手段經(jīng)驗不足認(rèn)識。前期采用加刀、強過、架棚方式處理冒頂不能成功，導(dǎo)致惡化。
5、扶架質(zhì)量不高。前期光扶前梁沒有處理架尾，導(dǎo)致扶架不徹底，幾次進行扶架。
（二）管理方面
1、工作中生產(chǎn)強調(diào)的多，質(zhì)量強調(diào)的少，在條件變化后，質(zhì)量管理沒有及時跟上。
2、工程技術(shù)人員年輕，缺乏經(jīng)驗，技術(shù)方案措施不能指導(dǎo)生產(chǎn)。
3、復(fù)雜條件下，工人勞動強度增大，人員補充不足，工作不能到位。
4、提升區(qū)隊全局把握工作的能力，提升隊干部業(yè)務(wù)能力。
5、隊干部之間加強協(xié)調(diào)和溝通，安排工作時，必須統(tǒng)一思想。
（三）工程質(zhì)量方面
1、保證工作面“三直兩平” ，工作面不能滯后，底板盡量找平，采高保證在4.0～4.2m。
2、使用好幾種拉架方法，即超前拉架、及時拉架、擦頂移架和帶壓移架，支架升架必須達到初撐力，控制好端面距。
3、工作面涌水較大時要停機排水、清淤，保證水煤不上系統(tǒng)，淤泥清理及時，不影響支架推拉。
（四）設(shè)備方面
加強工作面設(shè)備、皮帶檢修，能夠快速推過危險區(qū)，保證支架推拉油缸全部完好，推拉到位，立柱無竄漏液，安全閥及時效驗。
（五）技術(shù)方面
1、新材料瑪麗散、羅克休在礦區(qū)支護，處理大面積冒頂?shù)膽?yīng)用。利用材料兩種特性，在安全區(qū)域進行灌注，在灌注支護條件下進行二次架棚支護，在支護下割煤，處理冒頂不冒險，不強過，安全條件下處理冒頂；
2、在綜采冒頂區(qū)域工作面進行聯(lián)合支護的應(yīng)用。在冒頂區(qū)域、冒頂相鄰區(qū)域采取錨索、網(wǎng)片、單體、灌注材料、油缸等工具控制工作面端面、超前順槽頂板
3、在冒頂、傾倒復(fù)雜條件下，根據(jù)測量、現(xiàn)場數(shù)據(jù)對工作面進行調(diào)整，在調(diào)整中扶架處理冒頂，在處理冒頂間調(diào)面、扶架。
4、處理倒架經(jīng)驗。動、靜態(tài)下，利用大小油缸、鋼絲繩、單體、煤機扶架。
5、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理復(fù)雜工作面經(jīng)驗。 根據(jù)隨時變化條件，班前組織相關(guān)人員聽取意見，制定方案，統(tǒng)一意見，組織協(xié)調(diào)井下處理冒頂、調(diào)面。

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