1矿井地质及开采概况

沁和能源集团有限公司永安煤矿,井田面积为3·858km2,地质储量为4·588M,t生产能力为450kt/a;开拓方式为斜井开拓,准备方式为走向条带式,采煤方法为走向长壁分层炮采。矿井属高瓦斯矿井,2006年瓦斯等级鉴定结果:瓦斯绝对涌出量为45·03m3/min,相对涌出量为50·58m3/t。矿井通风方式为中央分区式通风,主扇为BD54N024型防爆对旋轴流式通风机,电机功率为2×200kW,最大供风量为6500m3/min。矿井主采煤层为沁水煤田山西组3号煤层,煤种属高变质1号无烟煤,平均厚6m,采用分层开采,上分层采2·2m,下分层开采2·2m,放顶煤1·6m。伪顶为炭质泥岩,厚0~0·2(0·1)m,不稳定,随采随冒。直接顶为砂质泥岩,厚1·39m,层理发育。基本顶为中粒砂岩,厚14.17m,坚硬。直接底为炭质泥岩,厚1·3m,老底为砂质泥岩,厚度2·6m,砂质较高。井下生产工作面为1采2掘。3208回采工作面(下分层)采用悬移支架放顶煤,采高2·2m,放顶煤1·4~1·6m,工作面长度为119m,工作面采用40型刮板输送机运煤,工作面巷道采用40型刮板输送机和可伸缩胶带输送机运输。掘进工作面为3210回风巷和3301运输巷,均采用木棚支护。

2顶板事故过程及特征

2·1事故发生经过

2008年元月1日夜班(2日的零点至8点)调度例会,由矿调度室主任安排对3210回风巷道进行维护,由跟班队长具体负责。队部班前会上,队长安排6人维护,维护工作由跟班队长负责,并重申了安全技术措施。23:10时左右,维修人员由副斜井入井,到3210回风巷口时,首先由跟班队长和安全员由外向里进行检查,查到距掘进头约40m左右处,发现有断梁折柱现象,决定由此开始进行维护。维护了3架棚后,跟班队长安排2人先去材料下山备料,3人加固柱帽后再去运料,跟班队长在回风口等料,安全员随同出去。在回风巷口等料时,听到回风巷里面有异常响声,立即返回察看,发现巷道顶板冒落,3人被困,立即向地面调度室汇报。

2·2现场勘察情况

本次事故发生于3210回风巷掘进巷中部距胶带下山巷63m处。3210回风巷已掘进180m,断面为梯形,上宽2·6m,下宽2·8m,净高1·8m。采用木棚支护,棚距0·8m,棚梁为?200mm以上、棚腿为?160mm以上的圆木,上铺金属网,棚间无联锁的撑木或拉杆。据实地勘察现场测量,事故地点巷道净宽2·6m,棚距0·8m。抢险过程中增支了2根π型钢梁和8根单体液压支柱。从冒落处起第1~6架棚梁有不同程度的压裂;联络巷(风门处)距冒落处27·8m;距联络巷2·3m起有底鼓现象,其中有9m地段较严重;联络巷至砌碹巷头17·7m;3210回风巷口砌碹的碹顶裂缝较大,该处有底鼓现象。

2·3相邻巷道压力情况

(1)3208运输巷(下分层)距胶带大巷口140m处往里约50m范围内巷道顶板压力大,部分柱腿和棚梁变形损坏严重,有明显的新裂缝,3208回采工作面距胶带下山巷387m。

(2)胶带下山的3210回风、运输巷之间的砌碹巷道明显变形,巷道有底鼓现象,底板及胶带上均有掉碴。

(3)3210运输巷口砌碹巷道(约20m)变形严重。距3210运输巷口20~30m的巷道为金属摩擦支柱配木梁支护,梁中间加有中柱,该段巷道压力很大,木梁变形严重,有压弯现象。3209工作面2007年11月1日停采,停采线与3210回风巷的交叉点距离该巷入口65m;3210回风巷2007年11月10日开始掘进,在开掘180m后发现巷道压力大,于2007年12月10日停止掘进。据现场勘查实测:3210回风巷上次冒顶事故的地点距离该巷入口63m,据此认定,“沁和能源集团有限公司永安煤矿‘1·2’巷道冒顶”事故地点位于3210回风巷内3209工作面停采线正下方,见图1。根据现场勘查,并结合专家组意见,认为永安煤矿3210回风巷及其周围巷道多处存在较严重的稳定性隐患,根据抢险过程的挖掘情况以及事故地点的时空特征判断,此次冒顶为大面积冒顶。

3事故机理及原因分析

(1)3号煤层上分层开采形成的高支承压力、动载荷造成顶板岩体节理裂隙发育,构造节理纵横交错,由于巷道支护的强度不够,很难控制直接顶的下沉(再加上更换被压坏的棚梁、棚腿时的不稳定因素),直接顶的下沉又造成顶板岩体的松动甚至破碎,当岩体结构面上的滑移超过其位移的极限值时,顶板岩体结构崩塌是造成此次事故的直接原因。

(2)在发现3210回风巷压力异常后未及时结合本矿实际情况,采取将木支护更换为金属支护以增加支护强度、棚间加装联锁装置以增加抗倒伏能力等有效措施,是造成此次事故的重要原因。

(3)对工作面的采掘布置未进行合理规划,在采取分层开采方法时,采过3209上分层工作面后仅10d未待3209上分层顶板稳定后就布置3210下分层掘进面,并仍沿用木棚支护,不能有效减少和避免动载荷对下层3210巷道的冲击影响,也是造成此次事故的重要原因。

4结论及建议

(1)在压力较大区域的巷道淘汰木棚支护,并加强支护管理。在采用金属支架支护时,棚间要装设联锁装将各棚连成一体,以增强抗倒伏能力,保证生产安全。

(2)要对工作面布置合理规划,在采取分层开采时,采过上分层后,待其顶板稳定后再布置下分层工作面,以减少和避免上分层巷道动载荷。

(3)增强员工安全意识,认真做好员工培训教育,提高员工操作技能。

(4)增强矿井安全责任主体作用,从机构设置、人员配置、制定制度、监督检查等各个环节落实安全责任,并且要执行到位。

(5)进一步加强煤矿安全监管工作,制定切实可行的安全监管方法,通过安全监管,及时发现问题、解决问题、消除事故隐患。

(6)各煤矿企业应高度重视应急救援管理,制定行之有效的应急救援预案,对人员抢险、减少事故损失有着非常重要的作用。