柳塔煤礦12104綜采面過(guò)空巷壓架事故
一、工程概況
工作面開(kāi)采條件
12104綜采工作面位于柳塔煤礦12煤西盤(pán)區,推采長(cháng)度1168.8m,面長(cháng)250m,煤層平均厚度3.9m,設計采高3.9m。工作面底板標高1129.9~1136.8m,地面標高1235.8~1290.3m,埋深127.75m,地表為第四系風(fēng)積沙,部分地段有沙柳、沙蒿植被。工作面基巖厚度為90~104m,泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,礦物成份以石英為主,長(cháng)石次之,云母含量較少,泥質(zhì)粉砂狀結構,層理為顯,塊狀結構。
工作面順槽垂直12煤西盤(pán)區大巷布置,工作面推采880m后,工作面過(guò)第一條平行工作面的空巷,892m后過(guò)第二條平行工作面的空巷,空巷寬4.2m,高3.4m,兩條空巷間煤柱寬度為4.4至14.4m。
工作面主要配套設備
采煤機選用6LS5/LWS505型采煤機,截割高度2.5~4.5m,裝機總功率1580KW;刮板輸送機選用JOY公司生產(chǎn)的3×700KW型輸送機;轉載機選用JOY公司生產(chǎn)的JOY375KW型轉載機;破碎機選用JOY公司生產(chǎn)的JOY375KW型錘式破碎機;液壓支架選用神坤公司的ZY8800/22/45型兩柱電液控支架支護,共147。乳化液泵站系統采用雷波公司生產(chǎn)的S300高壓泵站(共4臺);噴霧泵選用雷波公司生產(chǎn)的S300噴霧泵站(共2臺)。
(三)工作面礦壓情況
工作面正?;夭善陂g,周期來(lái)壓步距為9.3m,正常壓力階段持續7.15m,來(lái)壓持續2.15m,來(lái)壓期間工作面部分支架立柱安全閥開(kāi)啟,煤壁有片幫、炸幫,頂板有掉渣、漏矸現象,壓力峰值達到450Bar。立柱下沉量在200mm以?xún)?。工作面兩端頭及順槽來(lái)壓不明顯,沒(méi)有出現較大裂隙,頂板稍有小塊脫層、磷皮現象。
(四)空巷支護情況
1#空巷頂板采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+π型鋼帶+錨索聯(lián)合支護,錨桿間、排距為1.0m,規格為16×2000mm圓鋼金屬錨桿,網(wǎng)片為6.5mm鋼筋焊接網(wǎng)片,網(wǎng)格150××150mm。錨索為15.24×8000mm,錨索排距1.0m,一排5套錨索,安裝一條π型鋼帶。兩幫采用玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)聯(lián)合支護,錨桿間排距為1.0×1.0m,錨桿規格為18×1800mm高強度玻璃鋼錨桿。
2、2#空巷采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+π型鋼帶+錨索+液壓?jiǎn)误w支柱聯(lián)合支護,錨桿間、排距為1.0m,規格為16×2000mm圓桿金屬錨桿,網(wǎng)片為6.5mm鋼筋焊接網(wǎng)片,網(wǎng)格150×150mm。錨索為15.24×8000mm,錨索排距1.0m,一排5套錨索,安裝一條π型鋼帶,后用22×8000mm錨索+π型鋼帶進(jìn)行二次補強支護,錨索間排距為1.0m;單體+鋼帶支護為一帶四柱,柱距1.0m,鋼帶為π型鋼帶。兩幫采用玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)聯(lián)合支護,錨桿間排距為1.0×1.0m,錨桿規格為18×1800mm高強度玻璃鋼錨桿。
二、事故經(jīng)過(guò)及造成的損失
事故經(jīng)過(guò)
2011年10月13日,12104工作面開(kāi)始回采,根據措施要求工作面提前調斜,機頭超前機尾10m與空巷斜交。10月16日夜班工作面開(kāi)始過(guò)1#空巷,工作面無(wú)來(lái)壓跡象,支架初撐力在252~320Bar間,頂板無(wú)下沉,煤壁無(wú)片幫等現象。10月17日早班45架處進(jìn)入2#空巷2.5m,機尾剛過(guò)完1#空巷進(jìn)入煤柱,機頭機尾相差10m。因工作面底板多處起伏不平,導致刮板運輸機在45架處跳鏈,綜采隊停機處理,此時(shí)工作面中部43~100#架來(lái)壓明顯,局部安全閥開(kāi)啟,2小時(shí)后處理完畢恢復生產(chǎn),此時(shí)支架壓力達到450~500Bar,50~90#架安全閥全部開(kāi)啟,空巷幫部出現炸幫,來(lái)壓持續4小時(shí),造成工作面中部60~80#架段頂板急速下沉,下沉最大值為1000mm(立柱無(wú)行程),此時(shí)煤機行至59#架向機尾處,煤機受阻無(wú)法通過(guò),導致工作面停產(chǎn),同時(shí)2#空巷內靠煤柱側70根液壓?jiǎn)误w支柱崩斷、損壞,共計影響3個(gè)生產(chǎn)班生產(chǎn)。
財產(chǎn)損失
損壞液壓?jiǎn)误w支柱70根,損失20萬(wàn)余元,硬巖截齒損耗265個(gè),損失10萬(wàn)余元,合計損失30余萬(wàn)元。
三、事故原因分析
直接原因
1、工作面支架工作阻力8800kN,阻力較小,支護強度不滿(mǎn)足過(guò)空巷時(shí)老頂懸臂產(chǎn)生的強礦壓支撐需求。
2、設備檢修不到位,在工作面過(guò)空巷期間,刮板運輸機發(fā)生跳鏈,停機檢修,造成壓力持續增大后,2#空巷頂板下沉,影響工作面正常過(guò)空巷。
間接原因
柳塔煤礦從2006年采用綜合機械化采煤工藝以來(lái),無(wú)過(guò)空巷回采的經(jīng)驗,過(guò)空巷時(shí),調斜角度小,造成工作面過(guò)2#空巷期間空頂面積大,發(fā)生頂板下沉事故。同時(shí)因對2#空巷頂板下沉量及下沉速度預計不足,提前沒(méi)有制定過(guò)空巷期間如發(fā)生壓架、冒頂后的處理措施,現場(chǎng)處理的工器具準備不到位,致使發(fā)生支架立柱下沉后,沒(méi)有快速應對措施,導致事故進(jìn)一步擴大,影響時(shí)間增長(cháng)。
(三)主要原因
1、兩條空巷煤柱小,過(guò)空巷期間無(wú)法做到有效避壓。在通過(guò)1#空巷后,頂板未及時(shí)跨落,使采空區頂板形成大面積懸頂,過(guò)2#空巷時(shí),工作面周期來(lái)壓,使壓力集中在支架上方,造成工作面頂板下沉,煤機無(wú)法通過(guò)。
2、2#空巷支護方式不合理,采用單體和錨索支護,單體支護強度不夠,在頂板下沉時(shí),不能有效起到支護效果;同時(shí)揭露2#空巷后,每割一刀煤,需停機將空巷內液壓?jiǎn)误w回撤,導致工作面無(wú)法快速推進(jìn),在來(lái)壓后,頂板下沉,煤機無(wú)法通過(guò)。
3、工作面在回采接近空巷時(shí),采高仍為3.6m,與空巷高度一致,未考慮到空巷頂板在來(lái)壓后的下沉量,沒(méi)有及時(shí)臥底調整采高,在2#空巷頂板下沉到2.8m時(shí),造成煤機無(wú)法通過(guò)。
四、采取的防治措施及取得的效果
將煤機頂護板外檐割掉,增加有效空間,利用煤機拉底通過(guò)。在推采過(guò)程中,遇到煤機通不過(guò)的地方,割掉支架側護板,保證煤機通過(guò)。逐刀進(jìn)行割底調整,最終工作面順利通過(guò)2#空巷。過(guò)空巷歷時(shí)4天,其中處理壓架事故3個(gè)小班,
五、事故經(jīng)驗教訓
生產(chǎn)組織方面
過(guò)空巷前,組織召開(kāi)過(guò)空巷專(zhuān)題會(huì )議,安排布置過(guò)空巷期間的準備工作,制定有效的獎懲激勵辦法,建立一支由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、管理人員及操作人員組成的組織可靠,應對及時(shí)的領(lǐng)導小組。
在過(guò)空巷前,礦井要組織技術(shù)人員和綜采隊管理人員,共同制定切實(shí)可行的過(guò)空巷安全技術(shù)措施,并組織學(xué)習,嚴格落實(shí)。
生產(chǎn)指揮中心要提前與總調度室聯(lián)系,保證在過(guò)空巷期間,原煤倉倉位,防止過(guò)空巷期間因無(wú)倉位,而影響正常過(guò)空巷。
生產(chǎn)技術(shù)方面
工作面過(guò)空巷應根據煤柱寬度適當調斜,小面積逐刀揭露空巷,以便減小空頂面積,防止工作面因空頂面積過(guò)大而發(fā)生冒頂事故。
兩條平行空巷,煤柱小的情況下,1#空巷支護強度不宜太大,否則在過(guò)完1#空巷后,頂板不能及時(shí)跨落,形成懸頂,影響2#空巷通過(guò)。為了使1#空巷頂板能夠及時(shí)跨落,在過(guò)1#空巷時(shí),拉架過(guò)程中,利用反復降架、升架的方式將1#空巷底板錨索破壞。
工作面過(guò)空巷前,要根據空巷高度,合理調整采高,充分考慮空巷頂板下沉量提前臥底調整采高,保證支架大腳和運輸機處于下扎狀態(tài),以便空巷頂板發(fā)生下沉時(shí),煤機能夠快速降低頂板高度,正常通過(guò)。
在過(guò)空巷前制定措施,實(shí)時(shí)觀(guān)測頂板位置及下沉量,便于提前調整工作面頂板位置。
在2#空巷與1#空巷間煤柱小于10m的位置和聯(lián)巷口,采用打設木垛形式支護,便于增加支護面積和強度,防止在過(guò)1#空巷時(shí),2#空巷頂板受采動(dòng)影響出現下沉??梢钥紤]過(guò)2#的空巷時(shí),木垛打設靠1#空巷側,便于空巷揭露時(shí),拉架后,及時(shí)挑梁。
在工作面支架配套時(shí),根據頂板巖性,埋深和頂板下沉等因素,選用大阻力支架支架。
2#空巷支護采用15.24×6500mm錨索,抗拔力小,應采用22×8000mm錨索補強支護,加大支護強度。
(三)機電業(yè)務(wù)保安方面
1、過(guò)空巷前,對工作面的所有設備做一次徹底檢查,確保設備在過(guò)空巷期間不帶病運行。需更換的大修部件,必須在過(guò)空巷前完成更換,期間做好物資儲備工作。
2、在過(guò)空巷前,組織相關(guān)人員對礦井供排水、供電、運輸系統進(jìn)行徹底排查,保證過(guò)空巷期間各系統正常運行。