一、工程概況
地質(zhì)條件
81304綜放面長(cháng)266m，走向長(cháng)2629m，煤厚平均6.3m，煤層傾角為3°～7°，工作面煤層底板標高724～781m，地面標高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綜放面頂底板巖性表
煤層頂底板情況 頂、底板 巖石名稱(chēng) 厚度(m) 巖? 性? 特? 征
老? 頂 粗砂巖 9～32 灰白色，成份以石英、長(cháng)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)結構，塊狀構造，夾粉砂巖條帶。
煤層 氣煤 3.7～9.2 二疊紀煤炭
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? 沖刷帶與正常區域的頂板結構比較
比較 沖刷帶 正常區域 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
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主要設備配套情況
81304綜放面中部架選用北京煤機廠(chǎng)生產(chǎn)的ZFY10200/25/42D型支架，共計157臺，支護強度為1.08～1.11MPa；排頭支架型號為ZFP9800/26/41D，支護強度為0.98～1.02MPa；順槽端頭支架型號為ZYT27600/23/40，支護強度為0.78MPa。采煤機為美國久益公司生產(chǎn)的7LS6C型采煤機，生產(chǎn)能力4000t/h，總裝機功率2020kW。前后運輸機采用張家口煤機廠(chǎng)生產(chǎn)的SGZ型運輸機，能力各為2500t/h，順槽轉載機及破碎機均由張家口煤機廠(chǎng)生產(chǎn)。81304綜放面總裝機功率8225kw，總噸重6887噸。
表3? 81304綜放面主要設備配套明細表
序號 設備材料名稱(chēng) 設備型號及規格 單位 數量 備?? 注
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1 雙滾筒采煤機 7LS6C-LWS638 臺 1 3300V
2 可彎曲刮板輸送機 SGZ1000/2000 臺 2 前后刮板
3 液壓支架 ZFY10200/25/42D 架 157
4 轉載機 SZZ1200/525 臺 1
5 破碎機 PCM400 臺 1
6 可伸縮膠帶輸送機 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）巷道支護情況
巷道頂板采用“鋼筋骨架網(wǎng)+錨桿+錨索” 聯(lián)合支護，巷道規格、支護形式見(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。
表4? 81304綜放面巷道支護
巷 道 名 稱(chēng) 長(cháng)（m） 寬×高（m） 支護形式
81304膠運順槽 2629 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
81304一號回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+鋼帶+錨桿+金屬網(wǎng)
81304二號回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+鋼帶+錨桿+金屬網(wǎng)
81305一號回風(fēng)順槽 2629 5.0×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
81305二號回風(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)
切眼機頭段 10 10.3×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼機窩段 22 10.3×3.6 錨索+錨桿+鋼筋骨架網(wǎng)
切眼機尾段 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，采煤機從機頭割煤至65#架時(shí)，工作面由于周期來(lái)壓顯現強烈，頂板較破碎，致使68～80#架架前漏矸，漏頂高度達3m，在處理漏矸過(guò)程中，61～65#架頂板壓力大，安全閥全部開(kāi)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20天，累計更換立柱58根，壓力表80個(gè)，安全閥90個(gè)。更換設備配件費用約500萬(wàn)元，財產(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，在沖刷沖刷帶內回采，頂底板巖性變化較大。81304綜放面推進(jìn)至1648m時(shí)，周期來(lái)壓，安全閥正常開(kāi)啟，81304綜放面中下部（50～90#）壓力顯現均較強烈，生產(chǎn)時(shí)大部分時(shí)間安全閥處在400bar以上或開(kāi)啟狀態(tài)，在一個(gè)生產(chǎn)班內支架立柱最大下縮行程達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，根據綜采工作面壓力計算的經(jīng)驗公式，如按8倍系數支架阻力應達到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行狀態(tài)，主要存在立柱自泄、防塵圈滲液、安全閥損壞等現象，至2011年11月1日，累計更換立柱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(xiāo)子6個(gè)等。
間接原因
礦井未對81304綜放面第一次支架壓死引起足夠重視，設備維修與檢修質(zhì)量不到位，在關(guān)鍵時(shí)刻系統不能及時(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，煤系地層內裂隙發(fā)育，工作面煤層厚度薄。導致頂煤厚度薄，上覆基巖層厚度厚，頂板巖性堅硬，礦壓顯現較強烈，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(guān)測得出周期來(lái)壓數據，結合工作面采場(chǎng)條件及設備實(shí)際情況，為保證工作面順利通過(guò)高壓區及頂板破碎帶，采取了以下具體措施。
1、礦成立81304綜放面專(zhuān)業(yè)的礦壓觀(guān)測組，每班安排專(zhuān)人觀(guān)察、記錄礦壓數據，及時(shí)準確掌握81304綜放面礦壓規律，確保在周期來(lái)壓前后的快速推進(jìn)。
（1）根據保德礦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)生的區域，選擇53#、61#、62#、67#、68#支架等關(guān)鍵位置，安設支架壓力監測儀器，同時(shí)兼顧機頭部30#支架和機尾部120#、121#支架，實(shí)施中部、上下部不同區域的礦壓顯現監測，具體觀(guān)測儀器的布置情況。
（2）工作面周期來(lái)壓強度參數規律性分析
依據實(shí)際礦壓觀(guān)測的成果，整理出支架下腔壓強的結果如表4，由表4可見(jiàn)，81304綜放工作面觀(guān)測期間，支架初撐均值變化在20.1～25.1MPa，總均值為22.81MPa，僅為支架設定初撐出口壓強（31.5MPa）的72.4%，初撐壓強達不到要求；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，為設定額定工作阻力（49.5MPa）的98%。
表5： 81304綜放面礦壓顯現強度實(shí)測結果
支架編號 初撐均值 末阻均值 pm/p0 周期來(lái)壓 來(lái)壓系數
??? 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綜放面礦壓監測分析結果可知，整個(gè)監測期間，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(guān)觀(guān)測結果表明，應該提高支架的初撐力，縮小末初阻力比，使其滿(mǎn)足1.25的比值，以達到良好的綜放采場(chǎng)頂板安全控制的效果。而 81304綜放面周期來(lái)壓系數變化在1.3～1.6之間，平均來(lái)壓系數為1.41，可見(jiàn)周期來(lái)壓顯現強度顯著(zhù)。
2、加強81304綜放面周期壓后工作面設備的重點(diǎn)維護與檢修。
（1）將工作面中部40～120#支架安全閥開(kāi)啟額定壓力由45Mpa調高到49Mpa，并設防蹦護罩，同時(shí)對立柱中缸、各種密封等支架薄弱環(huán)節重點(diǎn)監護管理。
（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(xiāo)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轉，乳化液泵出口壓力達到31.5MPa。
（4）對采面設備，尤其是支架及三機在采面周期來(lái)壓時(shí)做到快速推進(jìn)，在來(lái)壓后進(jìn)行重點(diǎn)維護、檢修。加強工作面日常設備點(diǎn)檢、維護、保養、嚴格制定責任人包機制度并落實(shí)到位，主要重點(diǎn)是支架各部件、液壓系統、采面三機等。
3、加強采面工程質(zhì)量管理，掌握好割煤層位，頂、底板割平整，嚴禁留設臺階，在保證采高的情況下及時(shí)追機拉架，同時(shí)最大限度保證支架的初撐力。每刀調整支架架型，支架接頂平、嚴、實(shí)，保證支架切頂線(xiàn)在一條直線(xiàn)上，使支架能起到切頂作用且受力合理。
4、建議廠(chǎng)家對現有支架存在的問(wèn)題（如電液控制主閥、管路、配液塊等安設位置）進(jìn)行合理調整、修改，在保證支架處于最佳工作狀態(tài)的同時(shí)對本套支架進(jìn)行現場(chǎng)評估，在確保安全的前提下，發(fā)揮支架的最大支護效能。
5、及時(shí)與科研單位對保德煤礦81304綜放面參數、工藝及礦壓等進(jìn)行咨詢(xún)與研究，為本工作面及深部區綜放開(kāi)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(pán)區越往下壓力越來(lái)越大，通過(guò)對相鄰深部區工作面順槽多次探頂研究及81304綜放面礦壓實(shí)測數據的額定阻力預測PT≥1.24MPa，關(guān)鍵層控制理論確定PT≥1.35MPa。最終根據關(guān)鍵層理論確定81305綜放面支架的合理支護強度為PT≥1.35MPa。
五、事故經(jīng)驗教訓
事故處理經(jīng)驗
1、對進(jìn)入深部區及遇到特殊地質(zhì)構造段時(shí)，要深入分析設備、工藝及地質(zhì)條件相互影響關(guān)系，從而確定設備選型及工藝選擇。
2、工作面過(guò)高壓區及頂板破碎帶，要成立以礦長(cháng)為首的采面事故快速反應應急小組，從現場(chǎng)指揮、設備及運轉系統的維護與檢修、技術(shù)指導、現場(chǎng)事故處理等責成專(zhuān)人負責進(jìn)行重點(diǎn)、及時(shí)跟蹤監督與督辦，并對工作情況進(jìn)行問(wèn)責。
3、加強礦壓觀(guān)測，加快周期來(lái)壓時(shí)采面的快速推進(jìn)。成立專(zhuān)業(yè)的礦壓觀(guān)測組，對采面礦壓進(jìn)行分析。及時(shí)準確掌握采面礦壓規律，大型檢修計劃避開(kāi)工作面周期來(lái)壓，過(guò)周期來(lái)壓后加強設備檢修力度，確保在周期來(lái)壓前后的快速推進(jìn)。
事故教訓
1、隨著(zhù)工作面逐個(gè)延伸至深部區，要從多方面對頂板管理進(jìn)行分析，做到“一面一策”，選擇符合地質(zhì)條件的設備及回采工藝，確保安全生產(chǎn)。
2、在出現隱患時(shí)，一定要重視，并制定嚴密、科學(xué)的安全措施，領(lǐng)導干部要親臨現場(chǎng)指揮、指導，保證政令通暢，并要進(jìn)行嚴密的現場(chǎng)監督；對可能發(fā)生的一切情況進(jìn)行預想預測，同時(shí)采取有效的預防措施，防止事態(tài)進(jìn)一步擴大。