一、工程概況
地質(zhì)條件
工作面推進(jìn)長(cháng)度1865m，工作面長(cháng)度355.2m，煤厚3.7～4.2m，平均3.9m。末采200m范圍，煤層埋深110～145m。工作面上覆條件復雜，存在房采采空區、旺采采空區、綜采采空區等多種采空區；存在10組煤柱，包括5組22煤集中煤柱和5組順槽煤柱。
31204工作面頂底板情況如表1所示。
表1 煤層頂底板情況表
頂底板
名稱(chēng) 巖石名稱(chēng) 厚度/m 巖? 性? 特? 征
老頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 14.2～25.2
19.5 中粒砂巖：灰白色，分選磨圓中等，泥質(zhì)膠結，局部含植物葉化石。細粒砂巖：淺灰色~灰色，含植物碎片化石，中厚層狀，水平層理，泥質(zhì)膠結，暗色礦物含量較高。粉砂巖：上部灰黑色，下部淺灰色，頂部含植物根化石，下部含植物莖葉化石碎片。
直接頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 4.1～11.2
7.3 中粒砂巖：灰白色，石英為主，長(cháng)石次之，暗色礦物含量較高，分選磨圓差，泥質(zhì)膠結，厚層狀層理發(fā)育，巖石致密堅硬。細粒砂巖：淺灰色，水平層理發(fā)育。粉砂巖：灰色，水平層理，含大量煤屑及植物化石碎片。
偽?? 頂??
直接底 細粒砂巖、 粉砂巖 2.4～5.5
3.9 細粒砂巖：淺灰色，暗色礦物含量較高，中部含大量煤屑及植物根化石，水平層理。粉砂巖：淺灰色，頂部含大量植物根化石，水平層理，可見(jiàn)滑動(dòng)面。

工作面主要配套設備
支架：鄭煤ZY18000/25/45D液壓支架，工作阻力18000kN。
煤? 機：JOY－7LS6C，采高2.2～4.4m。
刮板運輸機：SGZ1000/3600。
轉載機：SGZ1350/500。
破碎機：PLM5000。
（三）工作面礦壓情況
初次來(lái)壓：步距為76.3m。
整個(gè)工作面回采過(guò)程中周期來(lái)壓：最小步距5.2m，最大步距28.5m，平均來(lái)壓步距14.4m。最大和最小步距均在綜采采空區下測得。
（四）31204通道支護情況
主回撤通道頂板補強支護方式為錨索+W鋼帶+鐵絲網(wǎng)，錨索間排距為2.1×1.5m，每排3根錨索;錨索規格均為Φ17.8×8000mm。W鋼帶規格為3×230×4800mm(主回撤通道)和3×230×4600mm（順槽及聯(lián)巷）兩種。網(wǎng)片為8#鉛絲網(wǎng)，網(wǎng)孔規格45×45mm。支護布置圖如圖1a所示。
主回撤通道幫補強支護方式為錨索+W鋼帶，錨索支護分為正常段和聯(lián)巷段間排距分別為2.0×1.0m（正常段）和1.0×1.0m（聯(lián)巷段），每排3根錨索; 錨索規格均為Φ17.8×8000mm。支護布置圖如圖1所示。
?????
???? a頂板支護???????????????????????????????? b幫支護
采用18000kN工作阻力垛架進(jìn)行支護，主回撤通道內放置垛架144臺，5個(gè)聯(lián)巷各放置2臺，共10臺，累計使用垛架154臺。
通過(guò)錨索和垛架聯(lián)合支護后,回撤通道支護強度為1.53Mpa。
二、事故經(jīng)過(guò)及造成的損失
31204工作面末采95m范圍內，直到掛網(wǎng)位置（120刀處），共經(jīng)歷3次周期來(lái)壓，第1次無(wú)壓段19刀，來(lái)壓17刀；第2次無(wú)壓段21刀，來(lái)壓11刀；第3次無(wú)壓段22刀，來(lái)壓14刀，平均無(wú)壓段21刀，來(lái)壓段13刀。第3次周期來(lái)壓于12月30日夜班結束。31204工作面末采100m礦壓分布曲面如圖2所示。

2017年1月1日夜班，工作面剩余11.3m位置停機運網(wǎng)，工作面30～55#漏頂，最大漏頂高度400～500mm，工作面采高3.8～4.1m。1月1日早班組織人員掛網(wǎng)，下午14點(diǎn)30分左右開(kāi)機生產(chǎn)，生產(chǎn)第一刀（距回撤通道10.5m）25～55#架有壓，個(gè)別支架壓力450bar以上，生產(chǎn)4刀后（距離回撤通道8.3m），工作面135～150#來(lái)壓，持續3刀，最大壓力468bar。生產(chǎn)7刀后（距離回撤通道5.5m），工作面壓力正常，工作面采高3.8～4.0m，80～90#架、120～160#架存在漏矸，漏矸高度500～600mm，壓力普遍在300bar左右，機頭懸頂4m，機尾懸頂1m。結合地表裂隙圖，工作面54～84#架地表并未出現明顯裂隙，認為繼續生產(chǎn)存在貫通時(shí)中部來(lái)壓劇烈，造成壓架事故的可能性，決定采取等壓措施。1月2日晚2點(diǎn)30分左右工作面停采等壓。
1月2日早8點(diǎn)30分，綜采一隊技術(shù)員匯報，工作面15～165#架存在不同程度的片幫，最大片幫深度500～600mm，40～60#壓力上升，個(gè)別安全閥開(kāi)啟，回撤通道正幫片幫嚴重，工作面來(lái)壓征兆明顯。
等壓6.5小時(shí)后，于9點(diǎn)左右，開(kāi)機生產(chǎn)，煤機割煤到100#架左右，工作面30～90#架來(lái)壓，其中60～80#架平均壓力450bar，大部分安全閥開(kāi)啟，90～110#架工作面漏頂500～800mm，第1刀割煤完畢后（距回撤通道4.7m），35～135#架來(lái)壓，最大壓力510bar，平均450bar以上，立柱出現下沉。此次來(lái)壓一直持續到工作面貫通，貫通后工作面采高如表2所示，掛網(wǎng)前及貫通后回撤通道垛架立柱行程對比如表3所示?；爻吠ǖ缐毫︼@現情況如圖3所示。
表2?? 貫通后工作面采高統計表
架號 采高 架號 采高 架號 采高
5 3.02 65 2.72 125 2.68
10 2.92 70 2.78 130 2.62
15 3.08 75 2.76 135 2.80
20 2.80 80 2.69 140 2.92
25 2.76 85 2.74 145 2.98
30 3.02 90 2.77 150 2.95
35 2.88 95 2.70 155 2.66
40 2.65 100 2.70 160 2.77
45 2.79 105 2.78 165 3.10
50 2.87 110 2.81 170 3.05
55 2.79 115 2.82 175 3.05
60 2.82 120 2.78?
表3? 回撤通道垛式支架立柱下沉統計表
對應工作面架號 初始行程（mm） 來(lái)壓后行程（mm） 立柱下沉（mm） 對應工作面架號 初始行程（mm） 來(lái)壓后行程（mm） 立柱下沉（mm）
6# 1110 1040 70 92# 965 33 932
18# 1040 645 395 103# 1050 94 956
30# 1015 370 645 115# 850 33 817
42# 850 47 803 127# 970 77 893
54# 1010 85 925 139# 1100 310 790
67# 1160 212 948 151# 1070 513 517
79# 890 52 838 165# 900 810 90

???
圖3?? 31204回撤通道貫通后頂、幫壓力顯現情況
、壓死支架原因分析
通過(guò)對31煤二盤(pán)區各工作面末采貫通期間壓力顯現情況統計分析可知，31202分面后貫通期間來(lái)壓強度不大，其余三個(gè)面長(cháng)均超過(guò)300m，來(lái)壓顯現非常劇烈，工作面來(lái)壓強度與長(cháng)度成正比，工作面越長(cháng)來(lái)壓顯現約劇烈。31204面長(cháng)355.2m，工作面長(cháng)度最大，決定了來(lái)壓持續時(shí)間長(cháng)，顯現劇烈，導致工作面及回撤通道頂板下沉、片幫嚴重。
對31204工作面受接續面影響，推進(jìn)速度慢，且為間斷性生產(chǎn)，周期來(lái)壓規律性差。根據工作面礦壓觀(guān)測統計，后300m綜采采空區下回采周期來(lái)壓步距最大28.5m，最小5.2m，平均20.4m。工作面最后四次來(lái)壓步距分別為28.8m、25.6m、28.8m、26m。工作面在剩余40m時(shí)按照前兩次來(lái)壓情況預測了最后一次來(lái)壓位置為工作面剩余6.4m時(shí)，由于未來(lái)壓，推進(jìn)一刀即剩余5.5m時(shí)開(kāi)始停機等壓。周期來(lái)壓不規律性和末采期間周期來(lái)壓步距增大等因素影響致使工作面來(lái)壓無(wú)規律、顯現強度增大。
（三）初步判斷最后一次來(lái)壓過(guò)程為31煤頂板受到上覆巖層動(dòng)載壓力作用，關(guān)鍵層在主輔回撤通道間發(fā)生斷裂，由于上覆22煤綜采采空區頂板尚未形成穩定關(guān)鍵層結構，22煤頂板超前垮落形成的砌體梁結構與31煤頂板巖層形成的砌體梁結構出現大范圍的錯位。31煤老頂來(lái)壓時(shí)，老頂斷裂長(cháng)度與厚度的比值不滿(mǎn)足形成穩定砌體梁結構的條件，老頂巖層將形成“單回轉巖塊”結構，在“大錯位砌體梁-單回轉巖塊”結構條件下，整個(gè)回撤通道及工作面將承擔31煤頂板及上覆22煤超前垮落范圍內所有巖層的重量。經(jīng)計算，目前且在相當長(cháng)的一段時(shí)間內無(wú)法制造出滿(mǎn)足該條件下工作阻力的支架。
（四）通過(guò)對31煤二盤(pán)區各工作面末采貫通期間壓力顯現情況統計分析，在工作面末采貫通前就已經(jīng)預計最后一次來(lái)壓強度會(huì )很強烈，雖然已經(jīng)進(jìn)行了預測并采取了提前更換立柱和加強設備檢修維護、等壓等措施，但仍然在強烈來(lái)壓顯現條件下出現頂板下沉、支架壓死的情況。
四、采取的防范措施
礦壓觀(guān)測：在工作面回采至距主回撤通道200m時(shí)開(kāi)始做好礦壓觀(guān)測，總結來(lái)壓規律。由于此200m范圍內處于過(guò)柳根溝過(guò)程中，下坡過(guò)程來(lái)壓不規律，綜合近126m來(lái)壓規律（無(wú)壓段9～16刀）及掛網(wǎng)前最近一次來(lái)壓位置分析，掛第一茬鋼絲繩時(shí)（距主回撤通道11.5m）處于無(wú)壓段，因此在距主回撤通道11.5m處掛第一茬鋼絲繩。
由于近三次來(lái)壓較規律且來(lái)壓明顯，通過(guò)近三次來(lái)壓分析得出如下規律：20～70#架無(wú)壓段12刀，有壓段7刀；70～120#架無(wú)壓段9刀，有壓段7刀，70～120#架先來(lái)壓，后轉移至20～70#架。
鑒于上述來(lái)壓規律，預計距主回撤通道4.3m處70～120#架來(lái)壓，三刀后20～70#架來(lái)壓，為保證貫通結束支架處于無(wú)壓區，并且在貫通過(guò)程中最大程度縮短來(lái)壓步距，計劃在5～6m處進(jìn)行等壓。
頂底板控制：沿頂沿底推進(jìn)，保證兩端頭及工作面起伏段過(guò)渡平緩，當推進(jìn)至距主回撤通道15m時(shí)，利用水平管測量工作面與主回撤通道相對高差（工作面較主回撤通道低），利用相對高差，工作面整體抬刀，控制抬刀幅度，并根據煤機滾筒和鉆孔（距底板2.0m）相對位置進(jìn)行調整，割最后兩刀煤，煤壁片通后，根據垛式支架上距底2.2m反光標志調整工作面底板，并根據回撤通道頂板調整工作面頂板，調整前保證工作面頂板要高于主回撤通道頂板。
（三）采高控制：末采貫通過(guò)程中要求沿頂沿地推進(jìn)，由于處在房采采空區下回采，要求保證采高3.8m以上，變坡點(diǎn)采高保證在3.6m，待最后兩刀與主回撤貫通后根據主回撤通道頂板及垛式支架上反光標識調整采高與主回撤通道一致。
（四）水害防治：將回風(fēng)順槽14聯(lián)巷設為強排點(diǎn)，工作面留設1趟159排水管，在30～50#架低洼處留設2臺水泵，保證工作面排水能力。
（五）氣體管控：兩端頭擋風(fēng)簾維護管理，確保擋風(fēng)簾子貼頂貼幫，擋風(fēng)嚴密；機尾導風(fēng)簾拆除后，機尾嚴禁人員逗留，跟班隊長(cháng)和專(zhuān)職瓦檢員監督檢查；凡進(jìn)入工作面作業(yè)人員必須按照過(guò)上覆集中煤柱標準佩戴勞動(dòng)保護用品及完好氧氣便攜儀，否則嚴禁入內，跟班隊長(cháng)及機頭、機尾崗位工、馬蒂爾司機對進(jìn)入工作面作業(yè)人員進(jìn)行檢查。
五、事故經(jīng)驗教訓
設計方面
充分認識31煤二盤(pán)區工作面開(kāi)采的特殊性，工作面來(lái)壓顯現強度與長(cháng)度成正比，工作面越長(cháng)，來(lái)壓越劇烈，在以后的工作面設計中嚴格控制設計尺寸，原則上以260m左右為宜。
設備方面
工作面支架工作阻力為18000kN，隨工作阻力較大，但在幾個(gè)工作面回采過(guò)程中受到不同程度沖擊壓力作用，盡管更換了部分安全閥、立柱，使設備狀態(tài)整體良好，但仍無(wú)法滿(mǎn)足壓力顯現劇烈時(shí)工作阻力要求，在過(guò)煤柱、房采采空區過(guò)程中均會(huì )出現立柱下沉量較大的現象，31煤是石圪臺煤礦主采煤層，建議公司采購更大工作阻力支架以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求；
通道支護垛架工作阻力為18000kN，通過(guò)二盤(pán)區幾個(gè)工作面來(lái)壓現象情況看，無(wú)法滿(mǎn)足長(cháng)工作面來(lái)壓顯現劇烈時(shí)工作阻力要求，在貫通過(guò)程中，會(huì )出現了不同程度的下沉和損壞現象，建議公司購置更大工作阻力的垛式支架。
（三）技術(shù)方面
進(jìn)一步認真做好礦壓觀(guān)測，掌握好來(lái)壓步距，根據工作面壓力情況，合理調整等壓位置，確保上網(wǎng)期間及貫通后工作面沒(méi)有壓力。
（四）管理方面
31煤二盤(pán)區各工作面掛網(wǎng)前，思想上必須高度重視，對來(lái)壓強度的預計上要做好充分的估計和準備，提前制訂應對支架壓死和冒頂的處置方案，不得報有任何的僥幸心理。
貫通期間工作面礦壓顯現強烈時(shí)，必須予以高度重視并及時(shí)采取措施，確保貫通質(zhì)量。

?