一、工程概況
工作面概況
42106工作面布置在42煤一盤區(qū)，工作面按煤層傾斜方向布置，工作面長度為309m，按煤層走向方向回采，回采長度5073.8m。煤厚5.9～7.3m，平均6.7m，采用放頂煤開采，采煤機(jī)割煤高度為3.7m，放頂煤厚度為3m，采放比為1:0.81。42106綜放面回風(fēng)順槽側(cè)為42105綜放面采空區(qū)，運(yùn)輸順槽側(cè)為42107備用面。
二、事故經(jīng)過及造成的損失
事故經(jīng)過
2016年9月5日零點(diǎn)班開始生產(chǎn)，凌晨4點(diǎn)煤機(jī)割到機(jī)尾時(shí)（推進(jìn)度142m）工作面來壓，動壓顯現(xiàn)劇烈，主要表現(xiàn)為機(jī)尾頂板響動大，頂板掉渣，回風(fēng)順槽瞬間底鼓嚴(yán)重，造成回風(fēng)順槽超前支架拉架困難，負(fù)幫幫鼓1.6m左右，網(wǎng)包擠靠在工作面支架和運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾電機(jī)上，造成推溜困難，影響了正常生產(chǎn)。直至9月5日下午3：20分才開機(jī)生產(chǎn)。
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圖4? 42106工作面照片
9月14日凌晨5：30分，工作面推進(jìn)至207m時(shí)大面積來壓，受動壓影響巷道變形嚴(yán)重。工作面回風(fēng)順槽1#超前支架處副幫幫鼓1.8m；153#支架與1#超前支架間煤矸多，厚度約1m；受底鼓影響，超前支架拉架過程中將底板頂起，超前支護(hù)段堆積大量浮煤和矸石，超過支架底座1.2m以上；回順1#超前支護(hù)支架尾部正幫側(cè)頂板破碎。15日中班才恢復(fù)生產(chǎn)。
16日早班，回風(fēng)順槽超前支護(hù)1～3#支架段頂板有明顯下沉，10套錨索鎖具崩出，支護(hù)失效，處理至22:00才開機(jī)生產(chǎn)。
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圖6? 42106工作面回風(fēng)順槽超前支護(hù)1#～3#支架段錨索支護(hù)失效
17日早7：30左右，綜采三隊(duì)匯報(bào)調(diào)度室，在拉機(jī)尾1#超前支架時(shí)，1#支架負(fù)幫處頂板下沉，有約1m寬、2m長、1.5m深頂煤垮落將巷道副幫堵死。
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圖7? 42106工作面回順1#超前支架段副幫頂煤垮落
19日中班工作面推進(jìn)到242m時(shí)，工作面再次來壓，來壓時(shí)揚(yáng)起煤塵、底板鼓起，部分頂板錨索崩斷。
由于14～19日礦壓顯現(xiàn)劇烈，直接導(dǎo)致停產(chǎn)處理至23日才恢復(fù)生產(chǎn)。
事故造成的損失
上述兩次動壓事故共計(jì)影響生產(chǎn)105小時(shí)。
三、事故原因分析
直接原因
1、綜采回順超前支護(hù)強(qiáng)度不足。經(jīng)計(jì)算，42106面超前支護(hù)強(qiáng)度為0.27MPa，現(xiàn)場實(shí)踐表明，動壓強(qiáng)烈時(shí)超前支護(hù)段會出現(xiàn)瞬間底鼓和嚴(yán)重幫鼓現(xiàn)象。
2、工作面機(jī)尾段頂板管理不到位。42106工作面采用放頂煤回采，頂煤易破碎，造成與支架頂梁接觸不充分。通過對工作面機(jī)尾部分13臺液壓支架數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其工作阻力普遍小于規(guī)定的最小初撐力，工作面來壓時(shí)不能起到良好的頂板支撐效果，使機(jī)尾煤柱及煤壁受力增大。
3、工作面停機(jī)時(shí)間長。事故發(fā)生前，出現(xiàn)過長時(shí)間停機(jī)，工作面上方老頂回轉(zhuǎn)角度較平時(shí)大，導(dǎo)致超前集中應(yīng)力較平時(shí)大。
間接原因
1、受二次采動影響，回風(fēng)順槽超前支護(hù)段為采空區(qū)方向側(cè)向支承壓力和本工作面推進(jìn)方向超前支承壓力疊加區(qū)域，積聚了大量彈性能。
2、目前布爾臺煤礦42煤埋深較大，以42106綜放工作面為例，切眼處埋深為462m，現(xiàn)工作面推進(jìn)1170m，埋深為439m，工作面自切眼推進(jìn)2768m時(shí)，埋深才達(dá)到400m以下。由于煤層埋藏深度大，導(dǎo)致礦壓顯現(xiàn)劇烈。
（三）主要原因
根據(jù)地質(zhì)資料顯示，42106工作面直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為5～25m，老頂為細(xì)砂巖，厚度為6～39m。老頂厚度較大，結(jié)構(gòu)比較完整，不易斷裂，為巷道發(fā)生動壓事故提供了必要條件。
四、采取的防治措施及取得的效果
為避免類似事故再次發(fā)生，布爾臺煤礦采取了以下防治措施。
補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)
為了防止礦壓顯現(xiàn)引發(fā)頂板事故，對42106回風(fēng)順槽進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，正幫沿順槽方向補(bǔ)強(qiáng)2排幫錨索并壓皮帶，錨索規(guī)格為φ22×6500mm，錨索間排距為2000×2000mm；副幫沿順槽方向補(bǔ)強(qiáng)3排幫錨索并壓鋼帶，錨索規(guī)格為φ22×6500mm。超前水壓預(yù)裂
考慮到布爾臺煤礦42煤一盤區(qū)直接頂、老頂厚且完整是造成巷道動壓強(qiáng)烈的主要原因，在42106回風(fēng)順槽320～1110m段實(shí)施水力壓裂。42106綜放工作面10月01日進(jìn)入水壓預(yù)裂區(qū)域，現(xiàn)場巷道變形情況如圖7和圖8所示。
從圖7和圖8可以看出，高壓水預(yù)裂區(qū)域頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平棵黠@減小，經(jīng)現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，該工藝能夠有效減弱巷道動壓，但目前水預(yù)裂施工費(fèi)用高，水預(yù)裂收費(fèi)按照鉆孔長度每米225元進(jìn)行計(jì)費(fèi)，每個(gè)孔平均40m即9000元。
（三）專用超前組合支架
公司與鄭煤機(jī)聯(lián)合研發(fā)了一套專用超前組合支架，即采用5組ZQL2×22500/20/38型支架進(jìn)行支護(hù)。超前支護(hù)范圍39m，支護(hù)強(qiáng)度1.15MPa。經(jīng)現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，該支護(hù)方式支護(hù)效果良好，自組合支架安裝投入使用后沒有出現(xiàn)底鼓和幫鼓現(xiàn)象。
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（四）其他措施
巷道動壓顯現(xiàn)時(shí)，常伴有錨索、錨桿托盤崩出和底鼓彈起物件現(xiàn)象，因此采取以下三項(xiàng)措施：一是根據(jù)以往來壓經(jīng)驗(yàn)，長時(shí)間停機(jī)恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)、容易產(chǎn)生突發(fā)劇烈的礦壓顯現(xiàn)，因此在以上時(shí)間段嚴(yán)禁機(jī)尾超前支護(hù)100m范圍內(nèi)有人作業(yè)或停留；二是對回風(fēng)順槽頂幫錨桿、錨索進(jìn)行防護(hù)，防止托盤崩出傷人；三是對回風(fēng)順槽的工具、小設(shè)備等物件進(jìn)行清理、固定，防止彈飛傷人。
五、事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
管理方面
1、隊(duì)內(nèi)對兩端頭頂板管理不夠重視，特別是機(jī)尾段支架初撐力管理不到位。
2、停機(jī)時(shí)間安排不合理，機(jī)尾段來壓期間不得長時(shí)間停機(jī)。
技術(shù)方面
1、綜采基本支架作為超前支架使用，適應(yīng)性雖然較單體支護(hù)強(qiáng)，但支架與底板接觸面小，底板比壓大，控制底鼓效果不好，進(jìn)而造成支架架型不好，支架頂梁與頂板接觸面積小，支護(hù)效果不理想。
2、工作面礦壓管理指導(dǎo)性不強(qiáng)，不能準(zhǔn)確預(yù)測來壓時(shí)間，以便提前采取措施。
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