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星村煤矿7.26冲击地压事故剖析

作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2017-10-11

星村煤矿7.26冲击地压事故剖析

一、事故基本情况

(一)星村煤矿基本情况

星村煤矿位于山东省兖州市以东约15km,曲阜市西南约10km,主体位于曲阜市陵城镇境内。井田勘探范围:东起峄山断层,西至曲阜井田的31勘探线,北以F40断层为界,南以滋阳断层与兴隆庄井田和东滩井田相邻,勘探面积约32.6km2。矿井设计生产能力为45万t/年,2014年核定为120万t/年。矿井主采煤层为3煤,经中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室鉴定,3煤及老顶均具有强冲击倾向性。

(二)3302工作面基本情况

3302工作面位于矿井西翼(-1196m水平)三采区东翼,北侧有已回采完毕的3308工作面和正在掘进的3310面两顺槽;南侧为-1196水平三条开拓大巷;三采区西翼有已回采完毕的3303工作面、准备回采的3307工作面和正在掘进的3311面运输顺槽。

3302工作面走向长1125m(平距),面长100m,煤厚8.2m,倾角平均8度,埋深在1260m左右。由于2013年8月5日3302工作面运输顺槽在掘进过程中发生过冲击地压,所以3302工作面在回采以来,全部按照高度危险区域进行防冲监测、卸压和管理

(三)3302工作面采取的主要防冲措施

1、3302工作面根据规定编制了《3302工作面冲击危险性评价研究报告》和《3302工作面防治冲击地压专项设计》。由于3302面运输顺槽在掘进期间发生了一起强冲击现象,矿邀请相关专家对矿防冲工作进行了审查,并根据专家意见编制了《3302工作面防治冲击地压变更设计》,以上均通过济宁市煤炭局组织的专家评审。

2、防冲监测方面

(1)SOS微震监测系统

矿实行24小时对井下发生的震动进行全天不间断监测。当回采工作面发生3×104J以上震动时,及时组织人员分析和预测预报,根据不同危险程度划分冲击危险区域,并制定相应的防范措施

(2)冲击地压在线预警监测系统

矿在3302工作面两顺槽和运煤巷内掘进期间安装了冲击地压在线预警监测系统,每帮每组间距为30m,两帮交错布置,每组应力计深度分别为12m和17m。

(3)电磁辐射监测

工作面生产期间,一直按照防冲专项措施规定每3天对两顺超前400m范围进行电磁辐射监测,测点间距为20m,每点监测2min。中国矿大给定矿电磁辐射预警值强度为100mv,脉冲数为1600。为加强管理,矿将电磁辐射预警值调为强度60mv,脉冲数为960,作为矿的临危判定指标。

(4)钻屑法监测

工作面生产期间,每天在对回采工作面超前150m范围实施钻屑法监测,分别在超前50m内、超前50~90m和超前90~150m范围各布置一个监测点。

3、防冲卸压方面

(1)工作面顺槽在掘进期间两帮已按1.5m的间距施工深度不小于20m的卸压大孔,大孔直径110mm。

(2)工作面回采期间,先对工作面超前150m范围进行煤体和顶板爆破卸压,爆破孔直径42mm,深度不小于13m,间距3.0m,煤体爆破孔装药量6卷,顶板爆破孔装药量8卷。

(3)爆破后再利用大直径钻孔对两帮进行卸压,卸压孔直径110mm,间距1.0m,深度不小于20m,始终超前工作面不少于150m。

(4)在工作面周期来压、见方时,对工作面超前10~50m再次进行大孔卸压,卸压孔直径110mm,深度不小于20m,间距3.0m;在工作面过褶曲构造时,对两顺槽底板进行爆破断底;对运煤巷及两顺槽留设底煤区域进行底板大孔卸压。

(四)3302工作面7.26冲击地压基本情况

2015年7月26日3302工作面在推采至距停采线还有51m,距运煤巷150m(停采线距运煤巷100m,距三采区运输上山150m)时,轨道顺槽发生了冲击地压事故

2015年7月26日13时13分,星村煤矿SOS微震监测系统监测到3302工作面轨道顺槽回采帮以里7m、运煤巷以里11m、底板17m处发生一次2.03×106J的震动。监测到震动后,微震室值班人员立即汇报调度室,调度值班人员通知综采工区及井下其他单位停产撤人。

冲击造成3302工作面轨道顺槽受影响区域约220m,巷道内部分物料发生位移。冲击还造成超前支护内出现一颗支柱爆缸,大部分支柱压弯或折弯、柱头损坏,受冲击波影响超前支护整体向采空区方向倾斜;同时还造成运煤巷内一风门整体被冲击波冲到,另一风门被冲掉。本次冲击共造成200m巷道出现不同程度的底鼓,有30m巷道底鼓较严重,达0.8~1.5m;其余地方底鼓量在0.2m~0.6m之间;除超前支护外原巷道支护体系良好。

根据矿生产规定,中、夜班为生产班,工作面在生产时超前煤壁150m范围内严禁有人,其它辅助工作不能在此期间进行;早班为检修班,不生产,根据星村煤矿投产以来总结的规律看,工作面在不生产期间不发生较大震动,认为在此期间为相对安全性较高的时间段,所以利用此时间段,综采工区进行超前支护工作、通防工区进行注浆防灭火工作、防冲工区进行钻屑法监测和预防性缷压工作。

所以冲击发生时,造成综采工区7人、通防工区8人和防冲工区3人共计18人在此区域内作业。其中综采工区在工作面溜尾2人正在联网工作;在煤壁超前20m处1人正在支护巡查;在超前150m处有2人正在联接防护网工作;在轨道顺槽开门口处有集控司机1人和物料巡查1人。通防工区人员在工作面溜尾处回撤注浆管路2人;在煤壁超前85m处有3人正在打设地锚准备对注胶泵进行固定;在煤壁超前95m左右有瓦检员和机修工2名人员;在煤壁超前160m处有1人正在运输材料。另外防冲工区在煤壁超前40m处1人正在挪移钻机具,准备施工钻屑法监测孔;在煤壁超前100m处1人正在挪移风水管;在煤壁超前220m处1人正在应力计巡查做记录工作。

二、事故发生及抢险经过

2015年7月26日13:13分,矿压科微震监测室监测到井下发生较大震动波形,经过初步计算震动能量在106J以上,于是立即通知调度机台,并汇报矿压科科长和防冲副总。

调度值班员接微震室通知后立即行使矿长十项权利命令3302工作面人员全部撤离,其余生产队伍撤离至开拓大巷安全地点,并通知井下跟班矿领导防治水副总李少军立即赶往现场指挥人员撤离和实施现场应急救援工作,同时通知井下值班医生赶往事故现场查看人员受伤情况并进行应急处理。调度室随后电话通知矿长、总工程师、各副矿长和应急指挥部成员,并向集团公司领导进行了汇报。

集团公司和矿领导在接电话通知后立即到矿,在详细了解事故时间、地点、事故现场、受威胁人员以及现场应急处置等情况后,宣布成立应急救援指挥部,并下达命令应急救援小组成员积极开展救援工作。

在冲击发生1小时20分钟后,井下灾区全部人员安全撤离升井,随后指挥部命令井下救援待命人员升井。随后安全矿长先后向山东省煤矿安全监察局鲁西分局值班室、济宁市煤炭局调度值班室进行了汇报。

灾区全部人员自行升井后,矿立即安排灾区所有人员到医院进行查体,经排查有2人受伤,其中一名员工牛立耸伤势稍重,有2处肋骨骨折,肺部挫伤,另一人孙洪伟左下肢骨折;其余人员未受轻伤以上伤害。

三、事故原因

(一)直接原因

1、我矿煤岩层冲击倾向性鉴定结果为3煤层及顶、底板均具有强冲击倾向性,冲击具备了自然条件。

2、3302工作面开采深度大,达到1260m,地应力高,经地应力测试,垂直应力为31.5MPa,水平应力为67.9MPa,埋深大、地应力高也是冲击发生的客观和直接原因之一。

3、3302工作面处于DF22、F14、SF107和SF108断层附近,构造应力集中,受回采应力场影响,造成应力叠加,也是造成冲击发生的直接原因之一。

4、因采区巷道布置影响,在3302工作面停采线附近巷道集中,同时受3303、3308工作面采空区及本工作面采空区的影响,造成该区域采掘应力叠加集中,是冲击发生的主要诱因。

(二)间接原因

1、3302工作面受巷道布置影响,需从煤层顶板过渡到底板穿煤施工,冲击段留有底煤,是冲击造成在底煤段显现较重的主要原因。

2、因冲击地压预测预报难度大,仍为世界性难题,且我矿现有技术人员分析能力有限,对防冲监测的各项数据分析的准确性有所欠缺,未达到冲击地压预测预报的效果。

3、对冲击地压发生的时间判断有误,未意识到在检修且没有采掘活动情况下能够发生冲击,致使18名人员在顺槽内作业,是造成涉险人员较多的主要原因。

四、事故教训

1、首先思想上要高度重视,人员在进入煤巷巷道内时,不管有无采掘活动,均需加强冲击危险区域的限员管理和时段管理,充分认识冲击地压的突发性。

2、其次在工作面设计上减少巷道布置,避免造成巷道集中;同时在巷道设计上避免或减少留有底煤。

3、在现场管理上,加强在冲击地压危险区域内物料管理,除生产必备物料,其余物料挪移至岩巷段或无冲击危险区域。

4、在冲击地压危险性分析上,增强分析人员业务素质,提高预测预报能力。

五、改进措施

(一)提高人员对冲击地压的防范意识,将冲击地压作为我矿最大的安全隐患进行管理,加强对基层人员的培养、培训,准确告知现场人员冲击地压的危害、防冲措施相关要求、冲击后的避灾路线和应急救援等工作。

(二)提高分析人员的业务素质,根据各项防冲监测数据集合现场显现情况,综合分析各采掘工作面冲击危险性,指导卸压工作。

(三)冲击事故后防冲措施变更情况

1、防冲监测方面

(1)钻屑法监测深度由12m加深至15m。

(2)回采工作面每天钻屑法监测距离由150m增加至350m。

(3)增加了每半月对煤巷掘进工作面迎头后方400m帮部钻屑法监测工作。

(4)冲击地压在线预警监测系统原预警指标为:

黄色预警:浅孔 10MPa,深孔 13MPa。

红色预警:浅孔 12MPa,深孔 15MPa。

我矿在专家给予意见的前提下,预警临危指标又分别降低了1MPa:

黄色预警:浅孔 7MPa,深孔 9MPa。

红色预警:浅孔 10MPa,深孔 12MPa。

(5)根据微震监测,煤巷掘进工作面发生15000J以上的震动,调整为10000J以上的震动;回采工作面发生30000J以上的震动,调整为20000J以上的震动,均认定为大震动。

2、防冲卸压方面

(1)掘进工作面迎头卸压大孔直径由110mm增大至125mm,施工深度由原来的20m变更至21m;帮部卸压孔直径为110mm增大至150mm。

(2)回采工作面卸压大孔直径由110增大至150mm。

(3)帮部煤体爆破孔深度由13m加深至15m,每孔装药量由1.8Kg增加至3Kg。

(4)回采工作面超前卸压距由150m增长至不小于200m。

(5)回采工作面在初次来压、见方或遇构造时二次卸压距离由50m增加至80m。

(6)对留有底煤区域,原规定进行大孔卸压,现改为爆破卸压。每排施工2个爆破孔,深度不小于4m,但必须施工至岩石1.5m及以下。每孔装药量为6卷,排距为5m。

(7)在3307工作面初采前,对切眼内顶板进行了爆破预裂。

3、防冲管理方面

(1)回采工作面割煤警戒距离由150m增加至260m(专家意见为200m)。

(2)回采工作面超前支护长度由100m增加至150m。

(3)卸压爆破警戒距离由150m增加至200m。

(4)制定了限员措施,在防冲专项措施中明确了生产期间两顺超前260m范围内不准有人,检修期间两顺超前260m范围内人员不超过5人。

(5)工作面在割煤、移架和放顶煤工序完成后,由15分钟撤出警戒延长至30分钟后撤出警戒。

(6)增加人员个体防护措施,穿戴防冲服和防冲帽。


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