煤柱面順槽掘巷頂板漏垮事故分析及防治措施

梅吉林等

摘 要：通過(guò)對(duì)某礦一個(gè)煤柱面順槽掘巷因地應(yīng)構(gòu)造、工程質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)管理等方面所存在著不良因素，造成掘巷當(dāng)頭頂板漏垮的事故案例進(jìn)行分析后，針對(duì)性的提出了有利于防治煤掘頂板垮落的綜合措施。

關(guān)健詞：煤柱面順槽掘煤巷道；頂板漏垮；事故分析；防治措施

1 煤柱面順槽掘巷概況

煤柱面位于某礦東采區(qū)的西北頂角端，其面三向?yàn)椴煽諈^(qū)。煤柱面順槽掘煤巷道的走向分為兩段。順槽的第一段沿采空區(qū)的北面布置，長(zhǎng)度有165m，其間包括要掘過(guò)2條老巷和2組斷層組，第一組斷層組在順槽的34～48m處，由落差為1.5m的正斷層和落差為4.5m的逆斷層組成，第二組斷層組在順槽122～130m處，由落差為1.2m的正斷層和落差為2.3m的正斷層組成。順槽的第二段沿采空區(qū)的東面布置，長(zhǎng)度有178m，其間包括要掘過(guò)1組斷層組和2條老巷，此組斷層在順槽第二段的50～82m處，是順槽第一段的第2組斷層組（落差為1.2m的正斷層和落差為2.3m的正斷層）的裂隙交錯(cuò)與延續(xù)，其切向基本是一致的。順槽掘巷的施工斷面為：上寬3.4m、下寬4.2m、高大于2.4m。順槽煤巷的井下標(biāo)高為-494～-491m，順槽煤層平均厚度為2.5m。（見圖1）

圖1 煤柱面順槽掘巷施工（頂板垮落位置）平面示意圖

2 順槽掘巷頂板漏垮事故經(jīng)過(guò)

晚班2：50時(shí)左右，煤掘隊(duì)班長(zhǎng)帶領(lǐng)6人在順槽掘巷當(dāng)頭施工，進(jìn)行操作架棚和錨索作業(yè)時(shí)，當(dāng)頭煤墻頂端的煤層受斷層、圍壓等應(yīng)力作用，破碎的頂板突然漏尖掉煤碴，隨后，大量的碎煤碎碴從煤墻空口中涌漏下來(lái)，進(jìn)而逐漸造成當(dāng)頭巷道垮落（有近6m長(zhǎng)、3.5m寬、8m高）的頂板事故。所幸作業(yè)人員全部及時(shí)撤離到了安全地帶。此次事故，屬（掘進(jìn)面巷道）松散破碎性質(zhì)的漏垮型頂板事故。

經(jīng)多日出碴和試接頂工作，仍有碎碴垮落。礦商定，巷道退出12m改線繞過(guò)垮區(qū)繼續(xù)前掘。

3 順槽掘巷頂板漏垮事故分析

經(jīng)勘測(cè)事故現(xiàn)場(chǎng)分析，此案例確認(rèn)有以下三個(gè)方面存在不良因素至使頂板漏垮。

3.1 地應(yīng)構(gòu)造疊加的原因

煤柱面的地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，處于采空區(qū)旁的順槽在掘巷中將遇過(guò)5條正斷層和一條逆斷層，以及4條老巷。受斷層構(gòu)造、老巷穿越和采空區(qū)高應(yīng)力的疊加影響，破壞了圍巖的穩(wěn)定性和整體性，使得煤柱面順槽煤巷掘進(jìn)期間的頂板狀態(tài)較為破碎。

當(dāng)順槽掘至第二段84m（離前方老巷位置約3m）時(shí)，當(dāng)頭正處在落差為2.3m的正斷層所延續(xù)的斷煤交線上施工。巷道斷面現(xiàn)為半煤半巖中，右?guī)蜑榈装澹髱蜑槊簩樱颐簩拥装迮c左煤層頂板約持平。受構(gòu)造、老巷及采動(dòng)區(qū)域的影響，當(dāng)頭圍巖破碎且頂板壓力大，在向上挑頂時(shí)破壞了原有的應(yīng)力平衡，碎碴由挑削處開始小口漏尖掉煤，進(jìn)而漏動(dòng)連帶了未打錨索的后6排的錨桿支護(hù)區(qū)域，至此發(fā)生了漏空頂煤層及周邊裂隙碎巖的頂板事故，這是造成此次頂板事故的直接原因。

3.2 施工質(zhì)量欠佳的原因

在施工斷面支護(hù)中，沒有嚴(yán)格按照《作業(yè)規(guī)程》和《過(guò)斷層安全措施》、《過(guò)老巷技術(shù)措施》、《破碎頂板支護(hù)措施》及《掘進(jìn)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考核標(biāo)準(zhǔn)》等要求進(jìn)行操作。特別是在進(jìn)入斷層區(qū)域20多米的破碎頂板的支護(hù)質(zhì)量明顯欠佳。各班在生產(chǎn)循環(huán)上均會(huì)出現(xiàn)：（1）挑肩錨索滯后欠打；（2）有些錨杅排間距不均；（3）少數(shù)錨桿錨索預(yù)緊力不夠；（4）錨索、架梯形棚、榴雙邊樹等聯(lián)合支護(hù)沒有緊跟同上。垮頂前，錨索滯后當(dāng)頭6排空距4.2 m。作業(yè)人員進(jìn)班作業(yè)前，沒有及時(shí)查除隱患和對(duì)當(dāng)頭頂板支護(hù)做好臨時(shí)加固工作，是造成事故的主要原因。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)管理失恰的原因

3.3.1 安全巡回檢查制度不嚴(yán)，對(duì)不安全因素和查出的問(wèn)題整改不力，工程質(zhì)量與隱患未能及時(shí)整改到位。由于各班組的掘進(jìn)人員緊湊，在對(duì)整改的項(xiàng)目與要求中常有誤識(shí)，有些是延期或未能達(dá)到整改的標(biāo)準(zhǔn)和效果。

3.3.2 三班遇事處理緩慢。在過(guò)斷層期間， 作業(yè)工序繁瑣；條件差；進(jìn)度慢；單價(jià)低、出勤少等因素，造成習(xí)慣性遇事延誤工效，特別是在交接班時(shí)處事緩慢。

3.3.3 運(yùn)輸線路較長(zhǎng)且隱患較多。煤柱面順槽的運(yùn)輸線上有2部膠帶輸送機(jī)和2部刮板輸送機(jī)，卻還要兼管風(fēng)門外運(yùn)輸專線上的2部膠帶輸送機(jī)和1部刮板輸送機(jī)，因人手不夠，常常忽略對(duì)專線上機(jī)械設(shè)備的維護(hù)檢修，使之存在較多的隱患。當(dāng)頭頂板垮落前期，正值運(yùn)輸專線交接后的大檢修或翻裝時(shí)段，此間每小班開啟的時(shí)間較短或無(wú)，加上順槽設(shè)備也有故障，這些均嚴(yán)重的影響了當(dāng)頭出碴護(hù)頂?shù)裙ぷ鳌?/p>

3.3.4 生產(chǎn)、地質(zhì)等的專業(yè)人員沒能在現(xiàn)場(chǎng)跟班，沒有對(duì)斷層的發(fā)展趨勢(shì)和巖層裂隙程度及圍巖應(yīng)力狀態(tài)等時(shí)刻分析，沒有及時(shí)為煤掘單位提供、督導(dǎo)生產(chǎn)性方案和補(bǔ)充意見等措施。

4 防治措施

針對(duì)煤柱面順槽頂板事故發(fā)生的地點(diǎn)、原因及垮落性質(zhì)等，主要采取以下措施進(jìn)行防治：

4.1 嚴(yán)格按照《作業(yè)規(guī)程》和《支護(hù)措施》等規(guī)定要求，進(jìn)行安全操作。上班前必須清查和消除隱患，在班中不得產(chǎn)生隱患，下班前不得留有隱患。實(shí)行隱患整改閉合管理，作業(yè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)與變化管理。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的隱患整改不到位不得進(jìn)行生產(chǎn)。

4.2 嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦掘進(jìn)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考核標(biāo)準(zhǔn)》，按設(shè)計(jì)施工。控制頂錨桿排間距為700×600mm；幫錨桿排間距為700×600mm；錨索排間距為1400×700mm；破碎頂板、高應(yīng)力地段的錨桿排間距控制為600×600mm。架11#礦工鋼梯形棚棚距為0.5m/架且緊固拉桿，充填、接實(shí)空頂空幫處。雙邊榴樹的每對(duì)杠子（一梁四柱、對(duì)頭成線）必須打牢三根崩子。或架設(shè)U型鋼可縮半圓拱棚。

4.3 巷道盡量避開布置在地質(zhì)構(gòu)造、動(dòng)壓地帶或應(yīng)力集中及采空區(qū)域。在過(guò)老巷、斷層或破碎頂板、采空區(qū)域等區(qū)段及開門點(diǎn)、貫通點(diǎn)或十字交叉巷、石門揭煤處掘進(jìn)時(shí)，必須采用聯(lián)合支護(hù)來(lái)加強(qiáng)加固對(duì)頂板的支護(hù)，錨網(wǎng)、錨索、架棚、榴樹等聯(lián)合支護(hù)形式必須緊跟掘進(jìn)當(dāng)頭。此地段區(qū)域掘進(jìn)一排，支護(hù)一排，且只能采取小循環(huán)——“淺打眼、少裝藥、放小炮”掘進(jìn)，嚴(yán)格控制爆破裝藥量。

4.4 依照生產(chǎn)技術(shù)部門給定的中、腰線進(jìn)行掘巷。嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，嚴(yán)禁空頂、裸巷作業(yè)。在巷中，每隔20m對(duì)錨桿、錨索進(jìn)行預(yù)緊力和拉拔力測(cè)試并建立臺(tái)賬；每隔30m安裝一只頂板離層監(jiān)測(cè)儀，進(jìn)行頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，及時(shí)掌握支護(hù)現(xiàn)狀及巷修情況。

4.5 加強(qiáng)員工的安全技術(shù)操作和工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)及機(jī)械設(shè)備維護(hù)的教育培訓(xùn)。使員工能進(jìn)一步熟悉和辯認(rèn)垮頂?shù)念A(yù)兆，掌握正確識(shí)別事故隱患征兆的能力和頂板支護(hù)與檢查方法及對(duì)頂板垮落的防范能力。

4.6 特殊（頂板）場(chǎng)所作業(yè)時(shí)，必須有周全、針對(duì)性的防范技術(shù)措施和詳細(xì)的頂板動(dòng)態(tài)資料及圍巖的地質(zhì)預(yù)警通告。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)點(diǎn)必須有專業(yè)（職）人員帶班督導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)把關(guān)安全與技術(shù)操作，能及時(shí)處理各類頂板支護(hù)過(guò)程中的隱患，并且要具有一定的事故協(xié)調(diào)和環(huán)境處置能力，包括使用激勵(lì)機(jī)制和調(diào)配權(quán)利，將危險(xiǎn)降至最底限度。

4.7 制定和匹配掘進(jìn)作業(yè)點(diǎn)易顯現(xiàn)頂板事故的應(yīng)急預(yù)案、分級(jí)響應(yīng)和完善六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)，備置救援裝備和應(yīng)急材料。根據(jù)發(fā)生不同類型的頂板事故，啟動(dòng)針對(duì)不同級(jí)別的事故現(xiàn)場(chǎng)處置、綜合救援方案，保持環(huán)節(jié)暢通，以便給處理事故和恢復(fù)生產(chǎn)贏得主動(dòng)。

作者簡(jiǎn)介：梅吉林（1964-），男，江蘇泰興人，2012年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)采礦工程專業(yè)，本科，現(xiàn)任江西煤炭集團(tuán)公司坪湖煤礦副礦長(zhǎng)。