星村煤礦7.26沖擊地壓事故剖析
一、事故基本情況
(一)星村煤礦基本情況
星村煤礦位于山東省兗州市以東約15km，曲阜市西南約10km，主體位于曲阜市陵城鎮(zhèn)境內(nèi)。井田勘探范圍：東起嶧山斷層，西至曲阜井田的31勘探線，北以F40斷層為界，南以滋陽斷層與興隆莊井田和東灘井田相鄰，勘探面積約32.6km2。礦井設計生產(chǎn)能力為45萬t/年，2014年核定為120萬t/年。礦井主采煤層為3煤，經(jīng)中國礦業(yè)大學煤炭資源與安全開采國家重點實驗室鑒定，3煤及老頂均具有強沖擊傾向性。
(二)3302工作面基本情況
3302工作面位于礦井西翼(-1196m水平)三采區(qū)東翼，北側有已回采完畢的3308工作面和正在掘進的3310面兩順槽；南側為-1196水平三條開拓大巷；三采區(qū)西翼有已回采完畢的3303工作面、準備回采的3307工作面和正在掘進的3311面運輸順槽。
3302工作面走向長1125m(平距)，面長100m，煤厚8.2m，傾角平均8度，埋深在1260m左右。由于2013年8月5日3302工作面運輸順槽在掘進過程中發(fā)生過沖擊地壓，所以3302工作面在回采以來，全部按照高度危險區(qū)域進行防沖監(jiān)測、卸壓和管理。
(三)3302工作面采取的主要防沖措施
1、3302工作面根據(jù)規(guī)定編制了《3302工作面沖擊危險性評價研究報告》和《3302工作面防治沖擊地壓專項設計》。由于3302面運輸順槽在掘進期間發(fā)生了一起強沖擊現(xiàn)象，礦邀請相關專家對礦防沖工作進行了審查，并根據(jù)專家意見編制了《3302工作面防治沖擊地壓變更設計》，以上均通過濟寧市煤炭局組織的專家評審。
2、防沖監(jiān)測方面
(1)SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)
礦實行24小時對井下發(fā)生的震動進行全天不間斷監(jiān)測。當回采工作面發(fā)生3×104J以上震動時，及時組織人員分析和預測預報，根據(jù)不同危險程度劃分沖擊危險區(qū)域，并制定相應的防范措施。
(2)沖擊地壓在線預警監(jiān)測系統(tǒng)
礦在3302工作面兩順槽和運煤巷內(nèi)掘進期間安裝了沖擊地壓在線預警監(jiān)測系統(tǒng)，每幫每組間距為30m，兩幫交錯布置，每組應力計深度分別為12m和17m。
(3)電磁輻射監(jiān)測
工作面生產(chǎn)期間，一直按照防沖專項措施規(guī)定每3天對兩順超前400m范圍進行電磁輻射監(jiān)測，測點間距為20m，每點監(jiān)測2min。中國礦大給定礦電磁輻射預警值強度為100mv，脈沖數(shù)為1600。為加強管理，礦將電磁輻射預警值調(diào)為強度60mv，脈沖數(shù)為960，作為礦的臨危判定指標。
(4)鉆屑法監(jiān)測
工作面生產(chǎn)期間，每天在對回采工作面超前150m范圍實施鉆屑法監(jiān)測，分別在超前50m內(nèi)、超前50～90m和超前90～150m范圍各布置一個監(jiān)測點。
3、防沖卸壓方面
(1)工作面順槽在掘進期間兩幫已按1.5m的間距施工深度不小于20m的卸壓大孔，大孔直徑110mm。
(2)工作面回采期間，先對工作面超前150m范圍進行煤體和頂板爆破卸壓，爆破孔直徑42mm，深度不小于13m，間距3.0m，煤體爆破孔裝藥量6卷，頂板爆破孔裝藥量8卷。
(3)爆破后再利用大直徑鉆孔對兩幫進行卸壓，卸壓孔直徑110mm，間距1.0m，深度不小于20m，始終超前工作面不少于150m。
(4)在工作面周期來壓、見方時，對工作面超前10～50m再次進行大孔卸壓，卸壓孔直徑110mm，深度不小于20m，間距3.0m；在工作面過褶曲構造時，對兩順槽底板進行爆破斷底；對運煤巷及兩順槽留設底煤區(qū)域進行底板大孔卸壓。
(四)3302工作面7.26沖擊地壓基本情況
2015年7月26日3302工作面在推采至距停采線還有51m，距運煤巷150m(停采線距運煤巷100m，距三采區(qū)運輸上山150m)時，軌道順槽發(fā)生了沖擊地壓事故。
2015年7月26日13時13分，星村煤礦SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到3302工作面軌道順槽回采幫以里7m、運煤巷以里11m、底板17m處發(fā)生一次2.03×106J的震動。監(jiān)測到震動后，微震室值班人員立即匯報調(diào)度室，調(diào)度值班人員通知綜采工區(qū)及井下其他單位停產(chǎn)撤人。
沖擊造成3302工作面軌道順槽受影響區(qū)域約220m，巷道內(nèi)部分物料發(fā)生位移。沖擊還造成超前支護內(nèi)出現(xiàn)一顆支柱爆缸，大部分支柱壓彎或折彎、柱頭損壞，受沖擊波影響超前支護整體向采空區(qū)方向傾斜；同時還造成運煤巷內(nèi)一風門整體被沖擊波沖到，另一風門被沖掉。本次沖擊共造成200m巷道出現(xiàn)不同程度的底鼓，有30m巷道底鼓較嚴重，達0.8～1.5m；其余地方底鼓量在0.2m～0.6m之間；除超前支護外原巷道支護體系良好。
根據(jù)礦生產(chǎn)規(guī)定，中、夜班為生產(chǎn)班，工作面在生產(chǎn)時超前煤壁150m范圍內(nèi)嚴禁有人，其它輔助工作不能在此期間進行；早班為檢修班，不生產(chǎn)，根據(jù)星村煤礦投產(chǎn)以來總結的規(guī)律看，工作面在不生產(chǎn)期間不發(fā)生較大震動，認為在此期間為相對安全性較高的時間段，所以利用此時間段，綜采工區(qū)進行超前支護工作、通防工區(qū)進行注漿防滅火工作、防沖工區(qū)進行鉆屑法監(jiān)測和預防性缷壓工作。
所以沖擊發(fā)生時，造成綜采工區(qū)7人、通防工區(qū)8人和防沖工區(qū)3人共計18人在此區(qū)域內(nèi)作業(yè)。其中綜采工區(qū)在工作面溜尾2人正在聯(lián)網(wǎng)工作；在煤壁超前20m處1人正在支護巡查；在超前150m處有2人正在聯(lián)接防護網(wǎng)工作；在軌道順槽開門口處有集控司機1人和物料巡查1人。通防工區(qū)人員在工作面溜尾處回撤注漿管路2人；在煤壁超前85m處有3人正在打設地錨準備對注膠泵進行固定；在煤壁超前95m左右有瓦檢員和機修工2名人員；在煤壁超前160m處有1人正在運輸材料。另外防沖工區(qū)在煤壁超前40m處1人正在挪移鉆機具，準備施工鉆屑法監(jiān)測孔；在煤壁超前100m處1人正在挪移風水管；在煤壁超前220m處1人正在應力計巡查做記錄工作。
二、事故發(fā)生及搶險經(jīng)過
2015年7月26日13:13分，礦壓科微震監(jiān)測室監(jiān)測到井下發(fā)生較大震動波形，經(jīng)過初步計算震動能量在106J以上，于是立即通知調(diào)度機臺，并匯報礦壓科科長和防沖副總。
調(diào)度值班員接微震室通知后立即行使礦長十項權利命令3302工作面人員全部撤離，其余生產(chǎn)隊伍撤離至開拓大巷安全地點，并通知井下跟班礦領導防治水副總李少軍立即趕往現(xiàn)場指揮人員撤離和實施現(xiàn)場應急救援工作，同時通知井下值班醫(yī)生趕往事故現(xiàn)場查看人員受傷情況并進行應急處理。調(diào)度室隨后電話通知礦長、總工程師、各副礦長和應急指揮部成員，并向集團公司領導進行了匯報。
集團公司和礦領導在接電話通知后立即到礦，在詳細了解事故時間、地點、事故現(xiàn)場、受威脅人員以及現(xiàn)場應急處置等情況后，宣布成立應急救援指揮部，并下達命令應急救援小組成員積極開展救援工作。
在沖擊發(fā)生1小時20分鐘后，井下災區(qū)全部人員安全撤離升井，隨后指揮部命令井下救援待命人員升井。隨后安全礦長先后向山東省煤礦安全監(jiān)察局魯西分局值班室、濟寧市煤炭局調(diào)度值班室進行了匯報。
災區(qū)全部人員自行升井后，礦立即安排災區(qū)所有人員到醫(yī)院進行查體，經(jīng)排查有2人受傷，其中一名員工牛立聳傷勢稍重，有2處肋骨骨折，肺部挫傷，另一人孫洪偉左下肢骨折；其余人員未受輕傷以上傷害。
三、事故原因
(一)直接原因
1、我礦煤巖層沖擊傾向性鑒定結果為3煤層及頂、底板均具有強沖擊傾向性，沖擊具備了自然條件。
2、3302工作面開采深度大，達到1260m，地應力高，經(jīng)地應力測試，垂直應力為31.5MPa，水平應力為67.9MPa，埋深大、地應力高也是沖擊發(fā)生的客觀和直接原因之一。
3、3302工作面處于DF22、F14、SF107和SF108斷層附近，構造應力集中，受回采應力場影響，造成應力疊加，也是造成沖擊發(fā)生的直接原因之一。
4、因采區(qū)巷道布置影響，在3302工作面停采線附近巷道集中，同時受3303、3308工作面采空區(qū)及本工作面采空區(qū)的影響，造成該區(qū)域采掘應力疊加集中，是沖擊發(fā)生的主要誘因。
(二)間接原因
1、3302工作面受巷道布置影響，需從煤層頂板過渡到底板穿煤施工，沖擊段留有底煤，是沖擊造成在底煤段顯現(xiàn)較重的主要原因。
2、因沖擊地壓預測預報難度大，仍為世界性難題，且我礦現(xiàn)有技術人員分析能力有限，對防沖監(jiān)測的各項數(shù)據(jù)分析的準確性有所欠缺，未達到?jīng)_擊地壓預測預報的效果。
3、對沖擊地壓發(fā)生的時間判斷有誤，未意識到在檢修且沒有采掘活動情況下能夠發(fā)生沖擊，致使18名人員在順槽內(nèi)作業(yè)，是造成涉險人員較多的主要原因。
四、事故教訓
1、首先思想上要高度重視，人員在進入煤巷巷道內(nèi)時，不管有無采掘活動，均需加強沖擊危險區(qū)域的限員管理和時段管理，充分認識沖擊地壓的突發(fā)性。
2、其次在工作面設計上減少巷道布置，避免造成巷道集中；同時在巷道設計上避免或減少留有底煤。
3、在現(xiàn)場管理上，加強在沖擊地壓危險區(qū)域內(nèi)物料管理，除生產(chǎn)必備物料，其余物料挪移至巖巷段或無沖擊危險區(qū)域。
4、在沖擊地壓危險性分析上，增強分析人員業(yè)務素質(zhì)，提高預測預報能力。
五、改進措施
(一)提高人員對沖擊地壓的防范意識，將沖擊地壓作為我礦最大的安全隱患進行管理，加強對基層人員的培養(yǎng)、培訓，準確告知現(xiàn)場人員沖擊地壓的危害、防沖措施相關要求、沖擊后的避災路線和應急救援等工作。
(二)提高分析人員的業(yè)務素質(zhì)，根據(jù)各項防沖監(jiān)測數(shù)據(jù)集合現(xiàn)場顯現(xiàn)情況，綜合分析各采掘工作面沖擊危險性，指導卸壓工作。
(三)沖擊事故后防沖措施變更情況
1、防沖監(jiān)測方面
(1)鉆屑法監(jiān)測深度由12m加深至15m。
(2)回采工作面每天鉆屑法監(jiān)測距離由150m增加至350m。
(3)增加了每半月對煤巷掘進工作面迎頭后方400m幫部鉆屑法監(jiān)測工作。
(4)沖擊地壓在線預警監(jiān)測系統(tǒng)原預警指標為：
黃色預警：淺孔 10MPa，深孔 13MPa。
紅色預警：淺孔 12MPa，深孔 15MPa。
我礦在專家給予意見的前提下，預警臨危指標又分別降低了1MPa：
黃色預警：淺孔 7MPa，深孔 9MPa。
紅色預警：淺孔 10MPa，深孔 12MPa。
(5)根據(jù)微震監(jiān)測，煤巷掘進工作面發(fā)生15000J以上的震動，調(diào)整為10000J以上的震動；回采工作面發(fā)生30000J以上的震動，調(diào)整為20000J以上的震動，均認定為大震動。
2、防沖卸壓方面
(1)掘進工作面迎頭卸壓大孔直徑由110mm增大至125mm，施工深度由原來的20m變更至21m；幫部卸壓孔直徑為110mm增大至150mm。
(2)回采工作面卸壓大孔直徑由110增大至150mm。
(3)幫部煤體爆破孔深度由13m加深至15m，每孔裝藥量由1.8Kg增加至3Kg。
(4)回采工作面超前卸壓距由150m增長至不小于200m。
(5)回采工作面在初次來壓、見方或遇構造時二次卸壓距離由50m增加至80m。
(6)對留有底煤區(qū)域，原規(guī)定進行大孔卸壓，現(xiàn)改為爆破卸壓。每排施工2個爆破孔，深度不小于4m，但必須施工至巖石1.5m及以下。每孔裝藥量為6卷，排距為5m。
(7)在3307工作面初采前，對切眼內(nèi)頂板進行了爆破預裂。
3、防沖管理方面
(1)回采工作面割煤警戒距離由150m增加至260m(專家意見為200m)。
(2)回采工作面超前支護長度由100m增加至150m。
(3)卸壓爆破警戒距離由150m增加至200m。
(4)制定了限員措施，在防沖專項措施中明確了生產(chǎn)期間兩順超前260m范圍內(nèi)不準有人，檢修期間兩順超前260m范圍內(nèi)人員不超過5人。
(5)工作面在割煤、移架和放頂煤工序完成后，由15分鐘撤出警戒延長至30分鐘后撤出警戒。
(6)增加人員個體防護措施，穿戴防沖服和防沖帽。
