上灣煤礦12211綜采面過空巷冒頂事故
一、工程概況
(一)工作面開采條件
上灣煤礦12211工作面呈刀把型由西北向東南布置,工作面走向總長507m,傾斜長度210m,工作面回采259m后中部至機(jī)尾段(109m)與1#主回撤通道貫通,工作面回撤61臺支架后縮短為101m。
12211綜采工作面平均埋深136米,平均煤厚5.6米。
二、過空巷的總體方案
礦內(nèi)根據(jù)煤層賦存條件、周邊采區(qū)情況及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,制定了詳細(xì)的過空巷安全技術(shù)措施,主要內(nèi)容如下:
(一)根據(jù)空巷原支護(hù)情況, 2012年12月對空巷頂板采用錨索+W鋼帶對2條空巷及聯(lián)巷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù),錨索規(guī)格為Φ17.8mm*6500mm,每排打設(shè)3根,排距為1500mm。
12211綜采工作面在與空巷貫通前30m,為減小控頂面積,特對工作面進(jìn)行調(diào)斜。在保證機(jī)頭機(jī)尾安全出口距離不小于0.7m的前提下,在機(jī)頭段加刀,使機(jī)頭超前機(jī)尾4m左右,整個(gè)工作面調(diào)成一條斜線,此時(shí)工作面與空巷中心線夾角為2.5°。
(三)由于本工作面老頂來壓步距為9~12m,為防止發(fā)生漏頂事故,保證工作面與空巷在無壓期間貫通,在機(jī)頭距離1#空巷3~5m時(shí),根據(jù)工作面壓力情況決定是否等壓,若此時(shí)工作面無壓,則必須以安排檢修等壓。
(四)工作面與空巷貫通時(shí),為避免采煤機(jī)破壞頂板支護(hù),保證工作面頂板與空巷頂板平整銜接,不留臺階,要求煤機(jī)司機(jī)沿底回采,分段控制好采高(采高=底煤厚度+空巷高度+200mm)。同時(shí)為保證工作面順利推進(jìn),避免發(fā)生支架壓死或卡阻煤機(jī)等事故,工作面正常采高在5.2~5.4m。
(五)貫通后,工作面沿空巷頂板和煤層底板推進(jìn),工作面最大控頂距增大為12m,在貫通面內(nèi),煤機(jī)只割底刀,不割頂?shù)叮涌焱七M(jìn)速度,每刀堅(jiān)持超前拉架,機(jī)頭與1#空巷貫通后繼續(xù)割煤7刀貫通面達(dá)到最大,貫通的最大跨度75m,貫通架數(shù)約為44架,若頂板無特別明顯來壓,采取正??焖僬锻ㄟ^。
(六)當(dāng)工作面來壓或發(fā)生冒漏時(shí),可采取局部連續(xù)加刀的方法快速通過此段空巷。要求支架工在拉架時(shí)不可破壞空巷內(nèi)原有支護(hù)。當(dāng)工作面徹底通過第一條空巷后,立即進(jìn)行調(diào)整,將滯后的支架補(bǔ)齊直。
(七)當(dāng)機(jī)尾通過第一條空巷后繼續(xù)割煤13~14刀,工作面機(jī)頭與2#空巷貫通,貫通措施與第一條空巷相同。
(八)當(dāng)工作面完全推過第二條空巷后,及時(shí)調(diào)整工作面使其與上下順槽垂直,并將工作面支架調(diào)整齊直,恢復(fù)正常推進(jìn)。
三、事故發(fā)生過程
2013年8月17日零點(diǎn)班,接班后第2刀工作面開始來壓,此時(shí)工作面距空巷6m。根據(jù)已推采礦壓顯現(xiàn)分析,一般來壓可持續(xù)6~7刀,預(yù)計(jì)工作面與空巷貫通前一刀壓力即可消失,于是正常組織生產(chǎn)。
當(dāng)班割完第5刀煤后,此時(shí)工作面距空巷剩余2m,煤機(jī)行駛至機(jī)頭,壓力持續(xù)未削減,剩余三角煤柱頂部已垮落,并與空巷冒通。帶班隊(duì)長立即組織工作面所有支架工、外圍工拉超前架,在此過程中,空巷頂板以20~30#架、30~40#架、40~機(jī)尾大約分三段相繼切頂冒落,將整條空巷掩埋,煤機(jī)無法正常行進(jìn)。受架前頂板超前切落的影響,支架壓力劇增,活柱下沉明顯(最大可達(dá)1.6m)。
在隨后的處理過程中,隨著放炮出渣的循環(huán)進(jìn)行,頂板不斷有大塊矸石冒落,煤機(jī)行進(jìn)困難。
四、事故原因分析
(一)錨索未按照設(shè)計(jì)長度支護(hù),整體支護(hù)強(qiáng)度不足
根據(jù)頂板巖性分析及懸吊梁理論計(jì)算錨索吊掛長度應(yīng)不小于4.7m,設(shè)計(jì)支護(hù)錨索長度為6.5m,符合支護(hù)要求。但從冒頂區(qū)域揀出的錨索看,錨索長度多為3~4m,有的甚至只有2m長,嚴(yán)重違反設(shè)計(jì)要求。綜合柱狀圖顯示,該工作面直接頂為細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)粘土巖和12上煤組成,厚度為3.9m,空巷內(nèi)的實(shí)際支護(hù)頂錨索沒有錨固到老頂巖層內(nèi),起不到錨索支護(hù)作用,在超前壓力作用下,迅速發(fā)生離層并垮落。施工人員擅自改用短錨索支護(hù)長度,是導(dǎo)致此次事故發(fā)生的主要原因。
工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈
1、由于空巷直接頂全部超前切落,直接頂冒落瞬間對支架的壓強(qiáng)達(dá)2.3Mpa,同時(shí)加上老頂周期來壓,頂板壓力超過支架工作面阻力,導(dǎo)致支架活柱下沉嚴(yán)重。
2、由于12211工作面為孤島回采工作面,周期來壓較與平常觀測數(shù)值較大,有待進(jìn)一步研究。
(三)管理不到位
之前12206綜采面(工作面寬度300m,工作面埋藏深度110m)、12209綜采面(工作面寬度102m,工作面埋藏深度90m)均有成功通過空巷的經(jīng)歷。此次空巷同12206面、12209面過的空巷頂板巖性相似,采取的支護(hù)方式、過空巷措施均相同,且工作面寬度小、埋藏淺。借鑒之前的成功經(jīng)驗(yàn),礦上開會研究一致認(rèn)為能夠順利通過12211綜采面的2條空巷。但是由于礦內(nèi)對生產(chǎn)準(zhǔn)備隊(duì)的管理存在疏忽,錨索施工日常質(zhì)量監(jiān)管不到位,出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象,造成支護(hù)強(qiáng)度不足,導(dǎo)致空巷頂板整體切落,形成大面積冒頂事故。
五、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)
(一)深刻分析事故原因,舉一反三,吸取教訓(xùn),加強(qiáng)內(nèi)部管理,確保安全生產(chǎn)。
今后的設(shè)計(jì)要超前謀劃,統(tǒng)籌考慮,優(yōu)化布置,盡量避免過空巷、腰巷。
(三)加強(qiáng)錨索支護(hù)質(zhì)量現(xiàn)場管理,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)施工,嚴(yán)禁出現(xiàn)不按照設(shè)計(jì)要求施工的現(xiàn)象。
(四)工作面過空巷前對設(shè)備進(jìn)行全面檢修,保證設(shè)備完好,同時(shí)對安全閥進(jìn)行標(biāo)校,提高安全閥的可靠性。
(五)加強(qiáng)過空巷期間的生產(chǎn)組織,根據(jù)頂板變化情況合理修改、完善安全技術(shù)措施并貫徹執(zhí)行。
(六)加強(qiáng)綜采礦壓管理,充分利用礦壓監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào),確保綜采工作面礦壓數(shù)據(jù)的連續(xù)性、準(zhǔn)確性,為工作面的安全推采提供指導(dǎo)。
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