事故案例/案例分析石圪台煤矿31201综采面压架事故一、工程概况工作面概况石圪台矿3-1煤二盘区回采区域内上覆有本矿综采采空区、天隆房采区和实体煤。31201工作面上方采空区为原天隆四盘区形成的2-2煤房采采空区。31201工作面与2-2煤层间距34.5～39m，平均38m。据已有资料分析，上覆2-2煤房采区集中煤柱共有三组，第一组在距切眼330m处，宽61m；第二组集中煤柱在距切眼770m处，宽61m；第三组集中煤柱在距切眼1100m处，宽14m；其他区域均为房采采空区。31201综采工作面为3-1煤二盘区首采面，北侧为3-1煤辅运大巷，其余方向均为实体煤。工作面采用四巷布置，分别为主运、辅运和两条回风顺槽，见图1所示。四条顺槽均沿煤层底板掘进。工作面位置及井上下关系见表1。二、事故经过及造成的损失2013年12月15日中班，工作面正常生产煤壁出现片帮现象，支架压力显示正常。夜班正常接班，煤机正常由机尾向机头推进。16日0时40分左右工作面30～80#架开始压力显现，达到460bar，此时工作面采高在3.8～4.1m，工作面位置在推过上覆采空区集中煤柱15.5m。工作面突然整体来压，在20秒左右时间内，23～135#架支架整体下沉，活柱行程由原来1.3～1.5m左右下沉到0～0.2m，导致煤机被压死在92～102#架。待压力稳定后观察支架压力表，压力表已损坏，压力瞬间最大值在450～800bar之间。工作面回风隅角氧气浓度最低为9%，回风顺槽中氧气浓度最低为14%，待风流稳定后，工作面及回风顺槽中氧气浓度都超过18%；地表塌陷滞后工作面位置约30m，塌陷带长度约300m，深度达0.7m。由于事故发生时正值交接班时间，工作面中没有作业人员，未造成人身伤害。据统计，此次压架事故对工作面设备造成严重损坏，其中：立柱200根，平衡油缸20根，护帮板油缸21根，立柱安全阀484个，压力表206块，其它各类阀组100多个。三、事故原因分析原因一：覆岩关键层发生复合破断或呈大跨度的悬顶破断，造成关键层破断结构滑落失稳而切落。根据工作面压架位置附近的补4钻孔（如图3）可以看出，煤层上覆顶板岩层中存在两层硬岩层，且处于下位的那层硬岩层（16.02m中粒砂岩）为关键层。根据岩层控制的关键层理论及覆岩破断运动的一般规律，此种关键层结构条件下极易发生两层硬岩层的复合破断，从而发生滑落失稳而切落，造成工作面压架的发生。而判断31201综采面此次的3次压架是否为该原因造成，可从这3次压架时工作面对应的来压步距进行判断。若3次压架时对应的来压步距均较长（20m左右），则极有可能是此原因造成。原因二：上覆房采煤柱超前失稳造造成煤柱上方关键层破断结构反向回转而发生滑落失稳由于上覆22煤采空区遗留有大量的房式煤柱，当下部31煤层工作面开采时，受采动的影响，上覆房式煤柱极有可能受采动影响而发生失稳崩塌，从而造成上覆岩层的大面积垮塌，导致冲击载荷的出现，最终引发31煤工作面压架的发生。此过程可用图4所示的示意图给予解释。（a）关键层超前破断（b）房采煤柱超前失稳图4上覆房采煤柱超前失稳致灾机理图当工作面上覆关键层发生超前破断时，工作面随即进入来压状态；随着工作面的不断推进，作用于煤壁前方的超前支承压力也不断加大并作用于上覆遗留的房采煤柱上，如图4a。由于房采煤柱的支撑载荷的能力有限，受此超前支承压力的影响部分房采煤柱将可能发生失稳破坏而逐渐垮塌，从而造成其上关键层发生超前破断，形成块体C，如图4b所示。此时，工作面上方的破断块体A则会随块体C一并发生反向回转，从而减小A、C块体铰接处的铰接力；若上覆载荷较大或支架阻力不够时，将造成A块体结构的滑落失稳，从而导致下部B块体沿断裂线切落，引发压架。原因三：工作面出集中煤柱边界后（见图5a），受2-2煤基本顶破断块体结构A的影响，其将上覆岩层载荷转移至前方的房采煤柱上方，导致房采煤柱所受的集中载荷进一步加大，相继出现一定程度的压缩下沉及塑性破坏，因较大范围内的房采煤柱均出现明显的压缩下沉，致使顶板基本顶呈现三边固支、一边简支的板结构初次破断形式（见图5b），破断块体结构B、C的反向回转进一步加剧了煤柱的破坏程度，将上覆载荷传递于层间3-1煤层基本顶，致其破断块体结构发生滑落失稳（见图5c），最...
