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境內。井田勘探范圍：東起嶧山斷層，西至曲阜井田的31勘探線(xiàn)，北以F40斷層為界，南以滋陽(yáng)斷層與興隆莊井田和東灘井田相鄰，勘探面積約32.6km2。礦井設計生產(chǎn)能力為45萬(wàn)t/年，2014年核定為120萬(wàn)t/年。礦井主采煤層為3煤，經(jīng)中國礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開(kāi)采國家重點(diǎn)實(shí)驗室鑒定，3煤及老頂均具有強沖擊傾向性。
(二)3302工作面基本情況
3302工作面位于礦井西翼(-1196m水平)三采區東翼，北側有已回采完畢的3308工作面和正在掘進(jìn)的3310面兩順槽；南側為-1196水平三條開(kāi)拓大巷；三采區西翼有已回采完畢的3303工作面、準備回采的3307工作面和正在掘進(jìn)的3311面運輸順槽。
3302工作面走向長(cháng)1125m(平距)，面長(cháng)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工作面運輸順槽在掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生過(guò)沖擊地壓，所以3302工作面在回采以來(lái)，全部按照高度危險區域進(jìn)行防沖監測、卸壓和管理。
(三)3302工作面采取的主要防沖措施
1、3302工作面根據規定編制了《3302工作面沖擊危險性評價(jià)研究報告》和《3302工作面防治沖擊地壓專(zhuān)項設計》。由于3302面運輸順槽在掘進(jìn)期間發(fā)生了一起強沖擊現象，礦邀請相關(guān)專(zhuān)家對礦防沖工作進(jìn)行了審查，并根據專(zhuān)家意見(jiàn)編制了《3302工作面防治沖擊地壓變更設計》，以上均通過(guò)濟寧市煤炭局組織的專(zhuān)家評審。
2、防沖監測方面
(1)SOS微震監測系統
礦實(shí)行24小時(shí)對井下發(fā)生的震動(dòng)進(jìn)行全天不間斷監測。當回采工作面發(fā)生3×104J以上震動(dòng)時(shí)，及時(shí)組織人員分析和預測預報，根據不同危險程度劃分沖擊危險區域，并制定相應的防范措施。
(2)沖擊地壓在線(xiàn)預警監測系統
礦在3302工作面兩順槽和運煤巷內掘進(jìn)期間安裝了沖擊地壓在線(xiàn)預警監測系統，每幫每組間距為30m，兩幫交錯布置，每組應力計深度分別為12m和17m。
(3)電磁輻射監測
工作面生產(chǎn)期間，一直按照防沖專(zhuān)項措施規定每3天對兩順超前400m范圍進(jìn)行電磁輻射監測，測點(diǎn)間距為20m，每點(diǎn)監測2min。中國礦大給定礦電磁輻射預警值強度為100mv，脈沖數為1600。為加強管理，礦將電磁輻射預警值調為強度60mv，脈沖數為960，作為礦的臨危判定指標。
(4)鉆屑法監測
工作面生產(chǎn)期間，每天在對回采工作面超前150m范圍實(shí)施鉆屑法監測，分別在超前50m內、超前50～90m和超前90～150m范圍各布置一個(gè)監測點(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(lái)壓、見(jiàn)方時(shí)，對工作面超前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(guò)褶曲構造時(shí)，對兩順槽底板進(jìn)行爆破斷底；對運煤巷及兩順槽留設底煤區域進(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(xiàn)還有51m，距運煤巷150m(停采線(xiàn)距運煤巷100m，距三采區運輸上山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微震監測系統監測到3302工作面軌道順槽回采幫以里7m、運煤巷以里11m、底板17m處發(fā)生一次2.03×106J的震動(dòng)。監測到震動(dòng)后，微震室值班人員立即匯報調度室，調度值班人員通知綜采工區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域約220m，巷道內部分物料發(fā)生位移。沖擊還造成超前支護內出現一顆支柱爆缸，大部分支柱壓彎或折彎、柱頭損壞，受沖擊波影響超前支護整體向采空區方向傾斜；同時(shí)還造成運煤巷內一風(fēng)門(mén)整體被沖擊波沖到，另一風(fēng)門(mén)被沖掉。本次沖擊共造成200m巷道出現不同程度的底鼓，有30m巷道底鼓較嚴重，達0.8～1.5m；其余地方底鼓量在0.2m～0.6m之間；除超前支護外原巷道支護體系良好。
根據礦生產(chǎn)規定，中、夜班為生產(chǎn)班，工作面在生產(chǎn)時(shí)超前煤壁150m范圍內嚴禁有人，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)，根據星村煤礦投產(chǎn)以來(lái)總結的規律看，工作面在不生產(chǎn)期間不發(fā)生較大震動(dòng)，認為在此期間為相對安全性較高的時(shí)間段，所以利用此時(shí)間段，綜采工區進(jìn)行超前支護工作、通防工區進(jìn)行注漿防滅火工作、防沖工區進(jìn)行鉆屑法監測和預防性缷壓工作。
所以沖擊發(fā)生時(shí)，造成綜采工區7人、通防工區8人和防沖工區3人共計18人在此區域內作業(yè)。其中綜采工區在工作面溜尾2人正在聯(lián)網(wǎng)工作；在煤壁超前20m處1人正在支護巡查；在超前150m處有2人正在聯(lián)接防護網(wǎng)工作；在軌道順槽開(kāi)門(mén)口處有集控司機1人和物料巡查1人。通防工區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人正在打設地錨準備對注膠泵進(jìn)行固定；在煤壁超前95m左右有瓦檢員和機修工2名人員；在煤壁超前160m處有1人正在運輸材料。另外防沖工區在煤壁超前40m處1人正在挪移鉆機具，準備施工鉆屑法監測孔；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人正在應力計巡查做記錄工作。
二、事故發(fā)生及搶險經(jīng)過(guò)
2015年7月26日13:13分，礦壓科微震監測室監測到井下發(fā)生較大震動(dòng)波形，經(jīng)過(guò)初步計算震動(dòng)能量在106J以上，于是立即通知調度機臺，并匯報礦壓科科長(cháng)和防沖副總。
調度值班員接微震室通知后立即行使礦長(cháng)十項權利命令3302工作面人員全部撤離，其余生產(chǎn)隊伍撤離至開(kāi)拓大巷安全地點(diǎn)，并通知井下跟班礦領(lǐng)導防治水副總李少軍立即趕往現場(chǎng)指揮人員撤離和實(shí)施現場(chǎng)應急救援工作，同時(shí)通知井下值班醫生趕往事故現場(chǎng)查看人員受傷情況并進(jìn)行應急處理。調度室隨后電話(huà)通知礦長(cháng)、總工程師、各副礦長(cháng)和應急指揮部成員，并向集團公司領(lǐng)導進(jìn)行了匯報。
集團公司和礦領(lǐng)導在接電話(huà)通知后立即到礦，在詳細了解事故時(shí)間、地點(diǎn)、事故現場(chǎng)、受威脅人員以及現場(chǎng)應急處置等情況后，宣布成立應急救援指揮部，并下達命令應急救援小組成員積極開(kāi)展救援工作。
在沖擊發(fā)生1小時(shí)20分鐘后，井下災區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(cháng)先后向山東省煤礦安全監察局魯西分局值班室、濟寧市煤炭局調度值班室進(jìn)行了匯報。
災區全部人員自行升井后，礦立即安排災區所有人員到醫院進(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果為3煤層及頂、底板均具有強沖擊傾向性，沖擊具備了自然條件。
2、3302工作面開(kāi)采深度大，達到1260m，地應力高，經(jīng)地應力測試，垂直應力為31.5MPa，水平應力為67.9MPa，埋深大、地應力高也是沖擊發(fā)生的客觀(guān)和直接原因之一。
3、3302工作面處于DF22、F14、SF107和SF108斷層附近，構造應力集中，受回采應力場(chǎng)影響，造成應力疊加，也是造成沖擊發(fā)生的直接原因之一。
4、因采區巷道布置影響，在3302工作面停采線(xiàn)附近巷道集中，同時(shí)受3303、3308工作面采空區及本工作面采空區的影響，造成該區域采掘應力疊加集中，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(guò)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較重的主要原因。
2、因沖擊地壓預測預報難度大，仍為世界性難題，且我礦現有技術(shù)人員分析能力有限，對防沖監測的各項數據分析的準確性有所欠缺，未達到?jīng)_擊地壓預測預報的效果。
3、對沖擊地壓發(fā)生的時(shí)間判斷有誤，未意識到在檢修且沒(méi)有采掘活動(dòng)情況下能夠發(fā)生沖擊，致使18名人員在順槽內作業(yè)，是造成涉險人員較多的主要原因。
四、事故教訓
1、首先思想上要高度重視，人員在進(jìn)入煤巷巷道內時(shí)，不管有無(wú)采掘活動(dòng)，均需加強沖擊危險區域的限員管理和時(shí)段管理，充分認識沖擊地壓的突發(fā)性。
2、其次在工作面設計上減少巷道布置，避免造成巷道集中；同時(shí)在巷道設計上避免或減少留有底煤。
3、在現場(chǎng)管理上，加強在沖擊地壓危險區域內物料管理，除生產(chǎn)必備物料，其余物料挪移至巖巷段或無(wú)沖擊危險區域。
4、在沖擊地壓危險性分析上，增強分析人員業(yè)務(wù)素質(zhì)，提高預測預報能力。
五、改進(jìn)措施
(一)提高人員對沖擊地壓的防范意識，將沖擊地壓作為我礦最大的安全隱患進(jìn)行管理，加強對基層人員的培養、培訓，準確告知現場(chǎng)人員沖擊地壓的危害、防沖措施相關(guān)要求、沖擊后的避災路線(xiàn)和應急救援等工作。
(二)提高分析人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，根據各項防沖監測數據集合現場(chǎng)顯現情況，綜合分析各采掘工作面沖擊危險性，指導卸壓工作。
(三)沖擊事故后防沖措施變更情況
1、防沖監測方面
(1)鉆屑法監測深度由12m加深至15m。
(2)回采工作面每天鉆屑法監測距離由150m增加至350m。
(3)增加了每半月對煤巷掘進(jìn)工作面迎頭后方400m幫部鉆屑法監測工作。
(4)沖擊地壓在線(xiàn)預警監測系統原預警指標為：
黃色預警：淺孔 10MPa，深孔 13MPa。
紅色預警：淺孔 12MPa，深孔 15MPa。
我礦在專(zhuān)家給予意見(jiàn)的前提下，預警臨危指標又分別降低了1MPa：
黃色預警：淺孔 7MPa，深孔 9MPa。
紅色預警：淺孔 10MPa，深孔 12MPa。
(5)根據微震監測，煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生15000J以上的震動(dòng)，調整為10000J以上的震動(dòng)；回采工作面發(fā)生30000J以上的震動(dòng)，調整為20000J以上的震動(dòng)，均認定為大震動(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(lái)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(cháng)至不小于200m。
(5)回采工作面在初次來(lái)壓、見(jiàn)方或遇構造時(shí)二次卸壓距離由50m增加至80m。
(6)對留有底煤區域，原規定進(jìn)行大孔卸壓，現改為爆破卸壓。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，對切眼內頂板進(jìn)行了爆破預裂。
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(zhuān)家意見(jiàn)為200m)。
(2)回采工作面超前支護長(cháng)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(zhuān)項措施中明確了生產(chǎn)期間兩順超前260m范圍內不準有人，檢修期間兩順超前260m范圍內人員不超過(guò)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(cháng)至30分鐘后撤出警戒。
(6)增加人員個(gè)體防護措施，穿戴防沖服和防沖帽。