1、表1 81304综放面顶底板岩性表 煤层顶底板情况 顶、底板 岩石名称 厚度(m) 岩 性 特 征 老 顶 粗砂岩 932 灰白色,成份以石英、长石为主,含岩屑及暗色矿物,砾径36mm。直接顶 砂质泥岩 (冲刷段无) 04.8 以深灰色砂质泥岩为主,砂泥质结构,块状构造,夹粉砂岩条带。煤层 气煤 3.79.2 二叠纪煤炭 直接底 粉砂岩、粗砂岩 0.77.9 灰色,水平纹理,层面可见黑云母片及暗色矿物。表2 冲刷带与正常区域的顶板结构比较 比较 冲刷带 正常区域 差异 范围 均厚 范围 均厚 直接顶厚 03.92 1.69 08.13 4.54 -2.58 基本顶厚 4.8112.14 8.7
2、3 4.388.17 6.69 2.04 表1 81304综放面附近钻孔SK44(正常段)、SK31(冲刷段)煤层综合柱状图 主要设备配套情况 81304综放面中部架选用北京煤机厂生产的ZFY10200/25/42D型支架,共计157台,支护强度为1.081.11MPa;排头支架型号为ZFP9800/26/41D,支护强度为0.981.02MPa;顺槽端头支架型号为ZYT27600/23/40,支护强度为0.78MPa。采煤机为美国久益公司生产的7LS6C型采煤机,生产能力4000t/h,总装机功率2020kW。前后运输机采用张家口煤机厂生产的SGZ型运输机,能力各为2500t/h,顺槽转载机
3、及破碎机均由张家口煤机厂生产。81304综放面总装机功率8225kw,总吨重6887吨。表3 81304综放面主要设备配套明细表 序号 设备材料名称 设备型号及规格 单位 数量 备 注 1 双滚筒采煤机 7LS6C-LWS638 台 1 3300V 2 可弯曲刮板输送机 SGZ1000/2000 台 2 前后刮板 3 液压支架 ZFY10200/25/42D 架 157 4 转载机 SZZ1200/525 台 1 5 破碎机 PCM400 台 1 6 可伸缩胶带输送机 DSJ140/300/3500 部 1 7 乳化液泵站 K35055M 组 1 四泵两箱 8 喷雾泵站 K16065M 套 1
4、 三泵一箱 (三)巷道支护情况 巷道顶板采用“钢筋骨架网+锚杆+锚索” 联合支护,巷道规格、支护形式见表4,顶板破碎段采用“钢筋骨架网+锚杆+锚索+11#矿用工字钢梁”联合支护。表4 81304综放面巷道支护 巷 道 名 称 长(m) 宽高(m) 支护形式 81304胶运顺槽 2629 5.03.6 锚索+锚杆+钢筋骨架网 81304一号回风顺槽 2629 5.03.6 锚索+钢带+锚杆+金属网 81304二号回风顺槽 2629 5.081305一号回风顺槽 2629 5.081305二号回风顺槽 2629 5.0切眼正常段 224 8.8切眼机头段 10 10.3切眼机窝段 22 10.3切
5、眼机尾段 10 10.3主回撤通道 267 5.63.8 锚索+锚杆+钢筋骨架网+W钢带 辅回撤通道 267 5.0二、事故经过及造成的损失 事故经过 1、压架过程 第一次压架:2011年10月9日中班23:30,81304综放面推进至1648m,采煤机从机头割煤至65#架时,工作面由于周期来压显现强烈,顶板较破碎,致使6880#架架前漏矸,漏顶高度达3m,在处理漏矸过程中,6165#架顶板压力大,安全阀全部开启,至10月10日夜班4:30立柱被压死,接近无行程(5小时)。造成的损失 影响81304综放面正常生产达20天,累计更换立柱58根,压力表80个,安全阀90个。更换设备配件费用约500
6、万元,财产损失约2000万元。三、事故原因分析 直接原因 1、顶板压力大:81304综放面顶板无直接顶,在冲刷冲刷带内回采,顶底板岩性变化较大。81304综放面推进至1648m时,周期来压,安全阀正常开启,81304综放面中下部(5090#)压力显现均较强烈,生产时大部分时间安全阀处在400bar以上或开启状态,在一个生产班内支架立柱最大下缩行程达500mm。2、支架工作阻力偏小同时支架状态不佳。由于81304综放面遇冲刷且顶板破碎,根据综采工作面压力计算的经验公式,如按8倍系数支架阻力应达到11500kN12500kN,81304综放面使用的10200kN的支架阻力偏小。同时81304综放面
7、自生产以来,支架始终处于带病运行状态,主要存在立柱自泄、防尘圈渗液、安全阀损坏等现象,至2011年11月1日,累计更换立柱58根,压力表80个,安全阀90个,挪动支架配液块、控制主阀100个、更换四连杆销子6个等。间接原因 矿井未对81304综放面第一次支架压死引起足够重视,设备维修与检修质量不到位,在关键时刻系统不能及时启动等原因从而做不到快速推进。(三)主要原因 81304综放面受古河床冲刷与上覆岩层压力作用,煤系地层内裂隙发育,工作面煤层厚度薄。导致顶煤厚度薄,上覆基岩层厚度厚,顶板岩性坚硬,矿压显现较强烈,是造成此次支架压死事故的主要原因。四、采取的防治措施及取得的效果 采取防治措施
8、通过最新的矿压观测得出周期来压数据,结合工作面采场条件及设备实际情况,为保证工作面顺利通过高压区及顶板破碎带,采取了以下具体措施。1、矿成立81304综放面专业的矿压观测组,每班安排专人观察、记录矿压数据,及时准确掌握81304综放面矿压规律,确保在周期来压前后的快速推进。(1)根据保德矿81304综放面,发生的压架事故情况,在81304工作面压架频繁发生的区域,选择53#、61#、62#、67#、68#支架等关键位置,安设支架压力监测仪器,同时兼顾机头部30#支架和机尾部120#、121#支架,实施中部、上下部不同区域的矿压显现监测,具体观测仪器的布置情况。(2)工作面周期来压强度参数规律性
9、分析 依据实际矿压观测的成果,整理出支架下腔压强的结果如表4,由表4可见,81304综放工作面观测期间,支架初撑均值变化在20.125.1MPa,总均值为22.81MPa,仅为支架设定初撑出口压强(31.5MPa)的72.4%,初撑压强达不到要求;末阻均值变化在29.638.9MPa,总平均值为34.4MPa,比额定初撑阻力高10%左右;周期来压期间,最大工作阻力为45.251.3MPa,均值为48.68MPa,为设定额定工作阻力(49.5MPa)的98%。表5: 81304综放面矿压显现强度实测结果 支架编号 初撑均值 末阻均值 pm/p0 周期来压 来压系数 最大阻力 30# 24.4 3
10、3.6 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 同时由末阻力与初阻力比值分析,由81304综放面矿压监测分析结果可知,整个监测期间,末阻力
11、与初阻力的比值变化在1.31.8,总平均比值为1.51。宏观观测结果表明,应该提高支架的初撑力,缩小末初阻力比,使其满足1.25的比值,以达到良好的综放采场顶板安全控制的效果。而 81304综放面周期来压系数变化在1.31.6之间,平均来压系数为1.41,可见周期来压显现强度显著。2、加强81304综放面周期压后工作面设备的重点维护与检修。(1)将工作面中部40120#支架安全阀开启额定压力由45Mpa调高到49Mpa,并设防蹦护罩,同时对立柱中缸、各种密封等支架薄弱环节重点监护管理。(2)工作面过周期压后及时更换工作面压损的支架后四连杆销轴、立柱、平衡油缸、各种密封、液压管路和立柱液压锁、压
12、力传感器等配件。(3)保证乳化液泵正常运转,乳化液泵出口压力达到31.5MPa。(4)对采面设备,尤其是支架及三机在采面周期来压时做到快速推进,在来压后进行重点维护、检修。加强工作面日常设备点检、维护、保养、严格制定责任人包机制度并落实到位,主要重点是支架各部件、液压系统、采面三机等。3、加强采面工程质量管理,掌握好割煤层位,顶、底板割平整,严禁留设台阶,在保证采高的情况下及时追机拉架,同时最大限度保证支架的初撑力。每刀调整支架架型,支架接顶平、严、实,保证支架切顶线在一条直线上,使支架能起到切顶作用且受力合理。4、建议厂家对现有支架存在的问题(如电液控制主阀、管路、配液块等安设位置)进行合理
13、调整、修改,在保证支架处于最佳工作状态的同时对本套支架进行现场评估,在确保安全的前提下,发挥支架的最大支护效能。5、及时与科研单位对保德煤矿81304综放面参数、工艺及矿压等进行咨询与研究,为本工作面及深部区综放开采提供技术支持。取得的效果 通过一系列的措施,81304综放面顺利通过高压区及顶板破碎带。从81304综放面支架状况及受力看,正常段支架压力非常大,同时考虑三盘区越往下压力越来越大,通过对相邻深部区工作面顺槽多次探顶研究及81304综放面矿压实测数据的额定阻力预测PT1.24MPa,关键层控制理论确定PT1.35MPa。最终根据关键层理论确定81305综放面支架的合理支护强度为PT1.35MPa。五、事故经验教训 事故处理经验 1、对进入深部区及遇到特殊地质构造段时,要深入分析设备、工艺及地质条件相互影响关系,从而确定设备选型及工艺选择。2、工作面过高压区及顶板破碎带,要成立以矿长为首的采面事故快速反应应急小
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