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塔山煤矿“3.28”顶板事故反思万华实业集团李禄主要内容一、事故经过二、事故抢险三、事故原因四、汲取教训五、防范措施六、实施效果一、事故经过2005年3月28日凌晨0时40分，山西大同矿区设计年产1500万吨、同煤大唐塔山煤矿基本建设矿井，在1070辅助运输大巷掘进过程中，突发顶板冲击矿压切冒垮落事故。冒顶沿巷道迎头三次垮塌、长度累达47m，高度12m左右，上宽局部达8m以上。冒落破碎煤岩体将巷道封堵严实，正在作业的11名矿工被堵压在冒顶区内。多项抢险应急方案实施后未果，最终采取短掏短支的方式，经过43天施救、至5月8日先后找到了11名遇难矿工尸体，事故抢救结束。生产系统图示1070辅运大巷3.28事故现场图示6.6m2.0m1.7m事故现场事故现场事故现场二、事故抢险事故发生1小时内成立了塔山煤矿“3.28”冲击矿压垮顶事故抢险指挥部。由集团公司董事长、总经理、总工程师担任正副总指挥，相关领导及部门任指挥部成员。下设现场抢险组、技术资料组、供应保障组、事故调查组、后勤服务组、治安保卫组和信访接待组。根据现场实际实时启动应急预案和制定抢险方案。从临近9个单位调集掘进队伍、钻探队伍和机电安监通风人员，全力以赴开展抢险救灾工作。同时将事故情况及时上报了省市及国家有关政府和安监部门。。•。•五、大同矿区冲击地压现状2005年3月28日凌晨零时40分，山西大同矿区同煤大唐塔山煤矿基建矿井，在1070辅助运输大巷掘进过程中，突发顶板切冒垮落事故。冒顶沿工作面迎头三次垮塌、长度累计达47m，高度12m左右，上宽局部达8m以上。冒落破碎煤岩体将巷道封堵严实，正在作业的11名矿工被堵压在冒顶区内。多项抢险应急方案实施后未果，最终采取短掏短支的方式，经过43天施救、找到了11名遇难矿工尸体，事故抢救结束。1.事故救治接到报告后，国家煤矿安全监察局、山西省委省政府、山西省煤矿安全监察局、山西省煤炭工业局、山西省总工会、大同市委市政府等主要领导以及省市有关部门，迅速赶赴事故现场，指导抢险救援工作。抢险队伍按照指挥部制定的3套方案、平行作业进行施救。一是从1070皮带大巷过30米煤柱打斜巷、直接进入垮塌区域救人；二是从1070皮带大巷用3台钻机、不同角度施工5个钻孔向垮塌区域送风，送水、奶和食物，以及联络传递信息；三是从1070辅运大巷垮塌区域外、恢复安装机械掘掏支护煤岩体，正面直接救人。2.救治结果•实施一方案掘进的长52.8米的救援通道，接近贯通处大量粉状煤岩倾泻突下，掩埋了设备；在清放煤过程中，观察垮落区冒落煤岩，断续涌现CH4和CO，救援工作受阻放弃。•实施二方案于3月29日6时和22时打通救援3个钻孔，向垮落区压入了新鲜空气和饮料及食物，但对方没有回应。•实施三方案虽然缓慢，但基本能够保证日进1米、短掏短支顺利成巷。最终认定：依三方案安全稳妥加速推进。为保证三方案顺利实施，采用多项新技术、新材料，群策群力、多管齐下、掏巷支护、安全救人。从神华紧急调用自移式掩护支架，加快事故巷道在安全支护下快速排矸；从煤科总院和山东济宁调集聚氨酯新型高分子胶结材料马丽散、罗克休，对满巷塌落的浮煤和冒顶上前方的煤岩体、进行灌注固化充填，快速形成人工假顶；使用2台钻机沿假顶钻打直径D89的排管，在排管下架设0.5米间距的U29拱形钢棚，背帮刹顶补强支护；使用2台履带式装载设备在垮塌区域轮番清理巷道；使用钻孔电视和光导纤维窥视仪，对事故区域周边顶板进行钻孔和支护勘查测试；安装12个顶板离层仪和14个围岩离层监测传感器，并与井下通讯分站和地面调度室实现在线自动监测；同时抽派专人对现有巷道顶板及支护情况、进行24小时不间断巡视观测，防止抢险救治中发生次生事故。经过不懈努力和科学施救，至5月8日22时30分寻找到最后一名矿工，抢险救灾结束。抢险方案实施图示履带行走式液压支架17煤矿顶板动态监测系统抢险方案实施图示抢险方案实施图示三、事故原因在抢救事故的同时，先后邀请了国内煤炭行业科研院所、院士专家和有关企业技术人员深入现场就事故起因调研会诊、分析论证，科学指导救治和制定下一步恢复建设措施方案。在政府和安监部门领导下，组成事故专家技术组和处理调查组对现场进行勘查、取证。根据专家组对事故成因的分析鉴定，经过查阅有关资料和事故抢险报告及尸检报告，经过广泛进行社会调查及询问，查明了这起事故的经过、原因、性质和责任。1、原因分析1）地质构造对冒顶事故的影响（1）现场勘查发现，煤层受构造影响节理发育。3-5#煤层发育有两组节理，第一组节理走向N45-50°E，倾角70-80°，节理间距介于0.1-0.25米之间；第二组节理走向N85-90°E，倾角55-60°，节理间距介于0.15-0.25米。两组节理在平面上呈“X”状，锐角等分线方向为北东向。节理面平直发育。（2）受后期构造应力影响，局部发生层间滑动和揉皱。煤层内局部可见沿层面具有揉皱和擦痕，呈饼状揉皱体，表面光滑。说明在主构造应力作用下，煤层内局部曾发生过层间错动，使部分煤体失去了完整性和连续性。副平峒揭露3-5#煤层情况水平倾斜层理煤层节理间隙15~25cm,主节理间距1.0~1.2m,节理倾角55°1m副平峒揭露3-5#煤层垂直节理情况垂直节理发育0.50m说明这两组节理的形成为古构造应力作用的产物。（3）断裂构造促使煤层破碎加剧。井田东南为口泉—鹅毛口山前大断裂，向北西方向做压扭性逆冲推覆，造成东南边缘地层倾角变陡，直立、甚至局部倒转。井口北东部的老窑沟向斜和盘道背斜，与大断裂相交形成走向近于垂直的北西西向张性两组正断层。造成井田内断裂构造发育，有60多条正断层，3条逆断层，其中断距在30m以上的断层有8条，对矿井的开拓和开采有一定影响。（4）火成岩侵蚀造成煤层整体承载力降低。3～5#合并层受火成岩侵蚀，上部6m左右发生变质硅化。使煤层在垂向上由原单一正常煤层，发展成包含煌斑岩、硅化煤、混煤和正常煤等多种成份复杂结构体。在古构造应力影响下，下部混煤疏滑松软、性脆易碎、成碎块或粉末状，失去了完整性和连续性；受压下层间在滑动和揉皱作用下产生了滑动面，加上断裂构造影响形成了破碎带，致使煤层整体承载能力下降，锚杆和锚索等支护构件在煤体中锚固性能局部急剧恶化。变质硅化煤1～2m混煤疏松、性脆易碎混煤层厚1m2）特厚煤层全煤巷道围岩破坏变形。3-5#煤层厚度1.63-29.21m，平均15.72m，属特厚煤层，层间结构复杂，内生节理裂隙发育。巷道沿底处在全煤巷道中掘进，围岩松软破碎，局部地段特别破碎。煤层和岩层的不连续极易发生离层，巷道围岩变形破坏范围较大。⑴顶板突发断裂和冒落。由于上部火成岩和构造应力影响，煤层特厚破碎、顶煤稳定性差，顶板容易发生断裂，随时可能催发大面积冒落。⑵巷帮片帮严重。巷道两帮煤体特别破碎，多数地段发生严重片帮，形成明显的倒梯形，宽度局部30%以上，控顶面积增加，巷道支护难度加大。2、小煤矿采空区对事故的影响塔山煤矿主副平硐及周边共有小煤矿12座，其中开采石炭系煤层的4座，开采侏罗系2座，停产关闭的6座。市南郊区南广峪煤矿在塔山煤矿建井前，曾在井田内主副平硐附近，对3-5#煤层进行了局部开采。据调查，其开采在煤层顶部，采高不过3米，采煤方法巷柱式，后因煤层着火于1999年封闭。但在“3.28”事故抢险过程中，出现了以下情况：（1）3月31日16时50分，1070胶带运输大巷向1070辅运大巷事故区域、开掘救援斜巷在贯通点约7平方米的通道左上角，大量煤粉和滚磨圆滑的矸石混合物急泄涌下，涌泄物温度达35-40度，贯通点处巷道内温度随之升高。（2）4月1日16时45分，贯通点处局部瓦斯浓度达2.5%-4.0%；当放煤进行到21时25分时，距贯通点3米范围内，瓦斯浓度超过10%；在距贯通点10米处，瓦斯浓度达4.5%；在1070主运大巷与救援斜巷相交巷口处，瓦斯浓度达1.5%；但当时未注意对CO浓度的测定。（3）4月2日19时30分，在救援斜巷继续进行放煤救援工作时，贯通点处瓦斯浓度达3.7%，CO浓度为45ppm；在放煤过程中，CO断续出现，浓度在15-45ppm之间。以上现象说明，在1070辅运大巷上方有小煤矿采空区和火区。1070辅运大巷垮塌后与上方火区和采空区存在沟通关联。1070辅运大巷垮塌后，冒落的顶煤将巷道空间全部充填，致使上部采空区的气体不能下泄。当1070主运大巷与1070辅运大巷掘进头之间的救援巷贯通后，在放落已冒落的过程中，突泄的大量煤粉和滚磨圆滑的矸石混合物经现场勘验，系小煤窑三轮车（甚至兽力车）长期碾压的产物（见煤粉和矸石实物图片）。矸石混合物下泄形成了底层救援巷与上层采空区的通道，尽管救援巷采用的是压入式通风，但仍有上部采空区瓦斯和CO气体的泄出。而从1070回风大巷所打的救援通风钻孔管道，由于钻孔管道处于回风大巷的负压侧，所抽出的气体为采空区积聚下的气体，其瓦斯和CO的浓度大大高于救援巷所测得的气体浓度，进一步说明了1070辅运大巷上方采空区和火区的存在。上3.断面参数与支护条件有偏差。矿井采用综放采煤方法，为满足设备运输和通风及服务年限要求，1070三条大巷（皮带、辅运、回风）和盘道进风联巷等永久巷道，支护设计参数过分考虑时间空间因素，掘进断面较大，给巷道的支护（加固）增加了一定难度。在1070辅运6.6*4米大断面送巷情况下，组合岩梁在松散块体的条件下承载能力有限，必然产生变形、下沉、离层的过程，而承载组合梁上方的煤层或夹矸层亦为碎块状，随组合梁的下沉而下沉，其载荷全部作用于组合梁上，使得组合梁受力增大，达到强度极限时，产生垮塌，造成巷道煤顶局部瞬间冒落。•通过现场勘查，从垮塌区向外有约180米的现有巷道顶帮都未喷射混凝土，再向外的约120米巷道对顶帮只是初喷。从副平峒底到垮塌区447米的巷道两帮，都没按设计要求砌筑400毫米厚片石墙。4、传统锚杆支护达不到支护效果。矿井巷道设计采用常规、普通、传统的锚杆支护形式。针对现场实际设计的支护参数不尽合理；支护机具和设备材料的选择存在问题；施工工艺比较落后；施工质量管理没有行之有效掌控方法；施工现场更没有先进合理的巷道支护效果监测反馈手段。这种被动的、低强度和低刚度的支护方式，不能有效发挥巷道围岩的自身承载作用。虽然巷道支护和维修费用很高，但不能有效控制围岩变形，支护效果不理想，严重影响到巷道掘进和使用安全。5、现场监管不到位。3月27日夜班，宏远公司连采一队12名工人晚8点多开始陆续下井，为迎接28日全矿标准化验收检查，正常掘进改为清理浮煤、维护巷帮。据跟班干部（事故目击人孟垂兴）事故后回忆，3月27日21点多进工作面后，他与矿安检员到掘进机附近查看了顶板情况，没有异常就布置员工开始维护掘进机前后巷帮。随后他在距工作面30米远的巷道内整理水管和风管，在没有任何征兆的情况下，突然从工作面迎头方向传来沉闷的响声和大量的粉尘。眨眼之间一片漆黑，发现巷道里头垮顶了！时间约为零点40分左右！当时垮塌范围大概20米左右，巷道全部塌实，里头11人没见出来。时隔两个小时，即3月28日凌晨2时40分，局矿领导赶到现场观察垮顶情况时，从里向外发生第二次大面积坍塌，垮落长度约15米；抢险过程中，3月29日12时25分，发生第三次垮塌，又里向外垮塌约12米，垮落范围三次共计约47米。据查，开工前根本没有实施“四位一体”全方位安全检查，也没有敲帮问顶和验收上一班支护数质量，更没有检验测定锚杆锚索锚固力和拉拔力，更谈不上依靠顶板离层监测系统、报警提示顶板动态变化征兆。结论：根据上述分析，造成塔山煤矿1070辅助运输大巷“3.28”顶板事故发生的主要原因是：1070辅助运输大巷掘进过程中，在特殊地质构造复杂煤层结构条件下，意外地遇到小窑开采应力集中区，致使现有支护不能完全满足特殊条件下承载能力变化的需求，造成巷道煤顶局部瞬间切冒垮落，酿成事故发生。四、汲取教训1、矿井规划设计方案必须周全，必须采用先进的科学发展理念指导生产建设实践。项目的研究和设计要具有全面性、系统性、针对性、实用性，要科学、有效、安全、可靠。（集团公司、矿领导、规划设计技术部门负责