一、工程概況
地質(zhì)條件
81304綜放面長(zhǎng)266m，走向長(zhǎng)2629m，煤厚平均6.3m，煤層傾角為3°～7°，工作面煤層底板標(biāo)高724～781m，地面標(biāo)高911～1131m，上覆基巖厚170～250m，松散層厚0～141m。
通過(guò)鉆孔柱狀分析，切眼至回順及膠順的1186～1518m段發(fā)育有古河流沖刷帶，煤層上部無(wú)直接頂，直接為9m以上的含礫粗砂巖老頂；在非沖刷區(qū)直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度在0～4.8m，老頂為粗粒砂巖，厚9～32m。整個(gè)工作面地表地形切割較為嚴(yán)重，溝壑發(fā)育，工作面蓋山厚180～250m（松散層厚0～20m）。81304綜放面巖性見(jiàn)下表：
表1? 81304綜放面頂?shù)装鍘r性表
煤層頂?shù)装迩闆r 頂、底板 巖石名稱 厚度(m) 巖? 性? 特? 征
老? 頂 粗砂巖 9～32 灰白色，成份以石英、長(zhǎng)石為主，含巖屑及暗色礦物，礫徑3～6mm。
直接頂 砂質(zhì)泥巖
（沖刷段無(wú)） 0～4.8 以深灰色砂質(zhì)泥巖為主，砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，夾粉砂巖條帶。
煤層 氣煤 3.7～9.2 二疊紀(jì)煤炭
直接底 粉砂巖、粗砂巖 0.7～7.9 灰色，水平紋理，層面可見(jiàn)黑云母片及暗色礦物。
表2? 沖刷帶與正常區(qū)域的頂板結(jié)構(gòu)比較
比較 沖刷帶 正常區(qū)域 差異
范圍 均厚 范圍 均厚
直接頂厚 0～3.92 1.69 0～8.13 4.54 -2.58
基本頂厚 4.81～12.14 8.73 4.38～8.17 6.69 2.04

表1? 81304綜放面附近鉆孔SK44（正常段）、SK31（沖刷段）煤層綜合柱狀圖
???
主要設(shè)備配套情況
81304綜放面中部架選用北京煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZFY10200/25/42D型支架，共計(jì)157臺(tái)，支護(hù)強(qiáng)度為1.08～1.11MPa；排頭支架型號(hào)為ZFP9800/26/41D，支護(hù)強(qiáng)度為0.98～1.02MPa；順槽端頭支架型號(hào)為ZYT27600/23/40，支護(hù)強(qiáng)度為0.78MPa。采煤機(jī)為美國(guó)久益公司生產(chǎn)的7LS6C型采煤機(jī)，生產(chǎn)能力4000t/h，總裝機(jī)功率2020kW。前后運(yùn)輸機(jī)采用張家口煤機(jī)廠生產(chǎn)的SGZ型運(yùn)輸機(jī)，能力各為2500t/h，順槽轉(zhuǎn)載機(jī)及破碎機(jī)均由張家口煤機(jī)廠生產(chǎn)。81304綜放面總裝機(jī)功率8225kw，總噸重6887噸。
表3? 81304綜放面主要設(shè)備配套明細(xì)表
序號(hào) 設(shè)備材料名稱 設(shè)備型號(hào)及規(guī)格 單位 數(shù)量 備?? 注
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1 雙滾筒采煤機(jī) 7LS6C-LWS638 臺(tái) 1 3300V
2 可彎曲刮板輸送機(jī) SGZ1000/2000 臺(tái) 2 前后刮板
3 液壓支架 ZFY10200/25/42D 架 157
4 轉(zhuǎn)載機(jī) SZZ1200/525 臺(tái) 1
5 破碎機(jī) PCM400 臺(tái) 1
6 可伸縮膠帶輸送機(jī) DSJ140/300/3×500 部 1
7 乳化液泵站 K35055M 組 1 四泵兩箱
8 噴霧泵站 K16065M 套 1 三泵一箱
（三）巷道支護(hù)情況
巷道頂板采用“鋼筋骨架網(wǎng)+錨桿+錨索” 聯(lián)合支護(hù)，巷道規(guī)格、支護(hù)形式見(jiàn)表4，頂板破碎段采用“鋼筋骨架網(wǎng)+錨桿+錨索+11#礦用工字鋼梁”聯(lián)合支護(hù)。
表4? 81304綜放面巷道支護(hù)
巷 道 名 稱 長(zhǎng)（m） 寬×高（m） 支護(hù)形式
81304膠運(yùn)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
81304一號(hào)回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+鋼帶+錨桿+金屬網(wǎng)
81304二號(hào)回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+鋼帶+錨桿+金屬網(wǎng)
81305一號(hào)回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
81305二號(hào)回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼正常段 224 8.8×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼機(jī)頭段 10 10.3×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼機(jī)窩段 22 10.3×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼機(jī)尾段 10 10.3×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
主回撤通道 267 5.6×3.8 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)+W鋼帶
輔回撤通道 267 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)

二、事故經(jīng)過(guò)及造成的損失
事故經(jīng)過(guò)
1、壓架過(guò)程
第一次壓架：2011年10月9日中班23:30，81304綜放面推進(jìn)至1648m，采煤機(jī)從機(jī)頭割煤至65#架時(shí)，工作面由于周期來(lái)壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，頂板較破碎，致使68～80#架架前漏矸，漏頂高度達(dá)3m，在處理漏矸過(guò)程中，61～65#架頂板壓力大，安全閥全部開啟，至10月10日夜班4:30立柱被壓死,接近無(wú)行程（5小時(shí)）。
造成的損失
影響81304綜放面正常生產(chǎn)達(dá)20天，累計(jì)更換立柱58根，壓力表80個(gè)，安全閥90個(gè)。更換設(shè)備配件費(fèi)用約500萬(wàn)元，財(cái)產(chǎn)損失約2000萬(wàn)元。
三、事故原因分析
直接原因
1、頂板壓力大：81304綜放面頂板無(wú)直接頂，在沖刷沖刷帶內(nèi)回采，頂?shù)装鍘r性變化較大。81304綜放面推進(jìn)至1648m時(shí)，周期來(lái)壓，安全閥正常開啟，81304綜放面中下部（50～90#）壓力顯現(xiàn)均較強(qiáng)烈，生產(chǎn)時(shí)大部分時(shí)間安全閥處在400bar以上或開啟狀態(tài)，在一個(gè)生產(chǎn)班內(nèi)支架立柱最大下縮行程達(dá)500mm。
2、支架工作阻力偏小同時(shí)支架狀態(tài)不佳。由于81304綜放面遇沖刷且頂板破碎，根據(jù)綜采工作面壓力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式，如按8倍系數(shù)支架阻力應(yīng)達(dá)到11500kN～12500kN，81304綜放面使用的10200kN的支架阻力偏小。同時(shí)81304綜放面自生產(chǎn)以來(lái)，支架始終處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，主要存在立柱自泄、防塵圈滲液、安全閥損壞等現(xiàn)象，至2011年11月1日，累計(jì)更換立柱58根，壓力表80個(gè)，安全閥90個(gè)，挪動(dòng)支架配液塊、控制主閥100個(gè)、更換四連桿銷子6個(gè)等。
間接原因
礦井未對(duì)81304綜放面第一次支架壓死引起足夠重視，設(shè)備維修與檢修質(zhì)量不到位，在關(guān)鍵時(shí)刻系統(tǒng)不能及時(shí)啟動(dòng)等原因從而做不到快速推進(jìn)。
（三）主要原因
81304綜放面受古河床沖刷與上覆巖層壓力作用，煤系地層內(nèi)裂隙發(fā)育，工作面煤層厚度薄。導(dǎo)致頂煤厚度薄，上覆基巖層厚度厚，頂板巖性堅(jiān)硬，礦壓顯現(xiàn)較強(qiáng)烈，是造成此次支架壓死事故的主要原因。
四、采取的防治措施及取得的效果
采取防治措施
通過(guò)最新的礦壓觀測(cè)得出周期來(lái)壓數(shù)據(jù)，結(jié)合工作面采場(chǎng)條件及設(shè)備實(shí)際情況，為保證工作面順利通過(guò)高壓區(qū)及頂板破碎帶，采取了以下具體措施。
1、礦成立81304綜放面專業(yè)的礦壓觀測(cè)組，每班安排專人觀察、記錄礦壓數(shù)據(jù)，及時(shí)準(zhǔn)確掌握81304綜放面礦壓規(guī)律，確保在周期來(lái)壓前后的快速推進(jìn)。
（1）根據(jù)保德礦81304綜放面，發(fā)生的壓架事故情況，在81304工作面壓架頻繁發(fā)生的區(qū)域，選擇53#、61#、62#、67#、68#支架等關(guān)鍵位置，安設(shè)支架壓力監(jiān)測(cè)儀器，同時(shí)兼顧機(jī)頭部30#支架和機(jī)尾部120#、121#支架，實(shí)施中部、上下部不同區(qū)域的礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測(cè)，具體觀測(cè)儀器的布置情況。
（2）工作面周期來(lái)壓強(qiáng)度參數(shù)規(guī)律性分析
依據(jù)實(shí)際礦壓觀測(cè)的成果，整理出支架下腔壓強(qiáng)的結(jié)果如表4，由表4可見(jiàn)，81304綜放工作面觀測(cè)期間，支架初撐均值變化在20.1～25.1MPa，總均值為22.81MPa，僅為支架設(shè)定初撐出口壓強(qiáng)（31.5MPa）的72.4%，初撐壓強(qiáng)達(dá)不到要求；末阻均值變化在29.6～38.9MPa，總平均值為34.4MPa，比額定初撐阻力高10%左右；周期來(lái)壓期間，最大工作阻力為45.2～51.3MPa，均值為48.68MPa，為設(shè)定額定工作阻力（49.5MPa）的98%。
表5： 81304綜放面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度實(shí)測(cè)結(jié)果
支架編號(hào) 初撐均值 末阻均值 pm/p0 周期來(lái)壓 來(lái)壓系數(shù)
??? 最大阻力
30# 24.4 33.6 1.38 45.8 1.36
53# 21.8 33.6 1.54 50.2 1.49
59# 21.3 38.9 1.83 51.3 1.32
63# 25.1 36.2 1.44 48.8 1.35
66# 22.8 33.7 1.48 49.1 1.46
67# 23.2 38.5 1.66 51 1.32
122# 20.1 29.6 1.47 48 1.62
125# 23.8 31.3 1.32 45.2 1.44
均值 22.8125 34.425 1.51 48.675 1.41
同時(shí)由末阻力與初阻力比值分析,由81304綜放面礦壓監(jiān)測(cè)分析結(jié)果可知，整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，末阻力與初阻力的比值變化在1.3～1.8，總平均比值為1.51。宏觀觀測(cè)結(jié)果表明，應(yīng)該提高支架的初撐力，縮小末初阻力比，使其滿足1.25的比值，以達(dá)到良好的綜放采場(chǎng)頂板安全控制的效果。而 81304綜放面周期來(lái)壓系數(shù)變化在1.3～1.6之間，平均來(lái)壓系數(shù)為1.41，可見(jiàn)周期來(lái)壓顯現(xiàn)強(qiáng)度顯著。
2、加強(qiáng)81304綜放面周期壓后工作面設(shè)備的重點(diǎn)維護(hù)與檢修。
（1）將工作面中部40～120#支架安全閥開啟額定壓力由45Mpa調(diào)高到49Mpa，并設(shè)防蹦護(hù)罩，同時(shí)對(duì)立柱中缸、各種密封等支架薄弱環(huán)節(jié)重點(diǎn)監(jiān)護(hù)管理。
（2）工作面過(guò)周期壓后及時(shí)更換工作面壓損的支架后四連桿銷軸、立柱、平衡油缸、各種密封、液壓管路和立柱液壓鎖、壓力傳感器等配件。
（3）保證乳化液泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，乳化液泵出口壓力達(dá)到31.5MPa。
（4）對(duì)采面設(shè)備，尤其是支架及三機(jī)在采面周期來(lái)壓時(shí)做到快速推進(jìn)，在來(lái)壓后進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)、檢修。加強(qiáng)工作面日常設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)、保養(yǎng)、嚴(yán)格制定責(zé)任人包機(jī)制度并落實(shí)到位，主要重點(diǎn)是支架各部件、液壓系統(tǒng)、采面三機(jī)等。
3、加強(qiáng)采面工程質(zhì)量管理，掌握好割煤層位，頂、底板割平整，嚴(yán)禁留設(shè)臺(tái)階，在保證采高的情況下及時(shí)追機(jī)拉架，同時(shí)最大限度保證支架的初撐力。每刀調(diào)整支架架型，支架接頂平、嚴(yán)、實(shí)，保證支架切頂線在一條直線上，使支架能起到切頂作用且受力合理。
4、建議廠家對(duì)現(xiàn)有支架存在的問(wèn)題（如電液控制主閥、管路、配液塊等安設(shè)位置）進(jìn)行合理調(diào)整、修改，在保證支架處于最佳工作狀態(tài)的同時(shí)對(duì)本套支架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，在確保安全的前提下，發(fā)揮支架的最大支護(hù)效能。
5、及時(shí)與科研單位對(duì)保德煤礦81304綜放面參數(shù)、工藝及礦壓等進(jìn)行咨詢與研究，為本工作面及深部區(qū)綜放開采提供技術(shù)支持。
取得的效果
通過(guò)一系列的措施，81304綜放面順利通過(guò)高壓區(qū)及頂板破碎帶。從81304綜放面支架狀況及受力看，正常段支架壓力非常大，同時(shí)考慮三盤區(qū)越往下壓力越來(lái)越大，通過(guò)對(duì)相鄰深部區(qū)工作面順槽多次探頂研究及81304綜放面礦壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的額定阻力預(yù)測(cè)PT≥1.24MPa，關(guān)鍵層控制理論確定PT≥1.35MPa。最終根據(jù)關(guān)鍵層理論確定81305綜放面支架的合理支護(hù)強(qiáng)度為PT≥1.35MPa。
五、事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
事故處理經(jīng)驗(yàn)
1、對(duì)進(jìn)入深部區(qū)及遇到特殊地質(zhì)構(gòu)造段時(shí)，要深入分析設(shè)備、工藝及地質(zhì)條件相互影響關(guān)系，從而確定設(shè)備選型及工藝選擇。
2、工作面過(guò)高壓區(qū)及頂板破碎帶，要成立以礦長(zhǎng)為首的采面事故快速反應(yīng)應(yīng)急小組，從現(xiàn)場(chǎng)指揮、設(shè)備及運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的維護(hù)與檢修、技術(shù)指導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)事故處理等責(zé)成專人負(fù)責(zé)進(jìn)行重點(diǎn)、及時(shí)跟蹤監(jiān)督與督辦，并對(duì)工作情況進(jìn)行問(wèn)責(zé)。
3、加強(qiáng)礦壓觀測(cè)，加快周期來(lái)壓時(shí)采面的快速推進(jìn)。成立專業(yè)的礦壓觀測(cè)組，對(duì)采面礦壓進(jìn)行分析。及時(shí)準(zhǔn)確掌握采面礦壓規(guī)律，大型檢修計(jì)劃避開工作面周期來(lái)壓，過(guò)周期來(lái)壓后加強(qiáng)設(shè)備檢修力度，確保在周期來(lái)壓前后的快速推進(jìn)。
事故教訓(xùn)
1、隨著工作面逐個(gè)延伸至深部區(qū)，要從多方面對(duì)頂板管理進(jìn)行分析，做到“一面一策”，選擇符合地質(zhì)條件的設(shè)備及回采工藝，確保安全生產(chǎn)。
2、在出現(xiàn)隱患時(shí)，一定要重視，并制定嚴(yán)密、科學(xué)的安全措施，領(lǐng)導(dǎo)干部要親臨現(xiàn)場(chǎng)指揮、指導(dǎo)，保證政令通暢，并要進(jìn)行嚴(yán)密的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督；對(duì)可能發(fā)生的一切情況進(jìn)行預(yù)想預(yù)測(cè)，同時(shí)采取有效的預(yù)防措施，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。