一、工程概況
地質條件
工作面推進長度1865m，工作面長度355.2m，煤厚3.7～4.2m，平均3.9m。末采200m范圍，煤層埋深110～145m。工作面上覆條件復雜，存在房采采空區、旺采采空區、綜采采空區等多種采空區；存在10組煤柱，包括5組22煤集中煤柱和5組順槽煤柱。
31204工作面頂底板情況如表1所示。
表1 煤層頂底板情況表
頂底板
名稱 巖石名稱 厚度/m 巖? 性? 特? 征
老頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 14.2～25.2
19.5 中粒砂巖：灰白色，分選磨圓中等，泥質膠結，局部含植物葉化石。細粒砂巖：淺灰色~灰色，含植物碎片化石，中厚層狀，水平層理，泥質膠結，暗色礦物含量較高。粉砂巖：上部灰黑色，下部淺灰色，頂部含植物根化石，下部含植物莖葉化石碎片。
直接頂 中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖 4.1～11.2
7.3 中粒砂巖：灰白色，石英為主，長石次之，暗色礦物含量較高，分選磨圓差，泥質膠結，厚層狀層理發育，巖石致密堅硬。細粒砂巖：淺灰色，水平層理發育。粉砂巖：灰色，水平層理，含大量煤屑及植物化石碎片。
偽?? 頂??
直接底 細粒砂巖、 粉砂巖 2.4～5.5
3.9 細粒砂巖：淺灰色，暗色礦物含量較高，中部含大量煤屑及植物根化石，水平層理。粉砂巖：淺灰色，頂部含大量植物根化石，水平層理，可見滑動面。

工作面主要配套設備
支架：鄭煤ZY18000/25/45D液壓支架，工作阻力18000kN。
煤? 機：JOY－7LS6C，采高2.2～4.4m。
刮板運輸機：SGZ1000/3600。
轉載機：SGZ1350/500。
破碎機：PLM5000。
（三）工作面礦壓情況
初次來壓：步距為76.3m。
整個工作面回采過程中周期來壓：最小步距5.2m，最大步距28.5m，平均來壓步距14.4m。最大和最小步距均在綜采采空區下測得。
（四）31204通道支護情況
主回撤通道頂板補強支護方式為錨索+W鋼帶+鐵絲網，錨索間排距為2.1×1.5m，每排3根錨索;錨索規格均為Φ17.8×8000mm。W鋼帶規格為3×230×4800mm(主回撤通道)和3×230×4600mm（順槽及聯巷）兩種。網片為8#鉛絲網，網孔規格45×45mm。支護布置圖如圖1a所示。
主回撤通道幫補強支護方式為錨索+W鋼帶，錨索支護分為正常段和聯巷段間排距分別為2.0×1.0m（正常段）和1.0×1.0m（聯巷段），每排3根錨索; 錨索規格均為Φ17.8×8000mm。支護布置圖如圖1所示。
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???? a頂板支護???????????????????????????????? b幫支護
采用18000kN工作阻力垛架進行支護，主回撤通道內放置垛架144臺，5個聯巷各放置2臺，共10臺，累計使用垛架154臺。
通過錨索和垛架聯合支護后,回撤通道支護強度為1.53Mpa。
二、事故經過及造成的損失
31204工作面末采95m范圍內，直到掛網位置（120刀處），共經歷3次周期來壓，第1次無壓段19刀，來壓17刀；第2次無壓段21刀，來壓11刀；第3次無壓段22刀，來壓14刀，平均無壓段21刀，來壓段13刀。第3次周期來壓于12月30日夜班結束。31204工作面末采100m礦壓分布曲面如圖2所示。

2017年1月1日夜班，工作面剩余11.3m位置停機運網，工作面30～55#漏頂，最大漏頂高度400～500mm，工作面采高3.8～4.1m。1月1日早班組織人員掛網，下午14點30分左右開機生產，生產第一刀（距回撤通道10.5m）25～55#架有壓，個別支架壓力450bar以上，生產4刀后（距離回撤通道8.3m），工作面135～150#來壓，持續3刀，最大壓力468bar。生產7刀后（距離回撤通道5.5m），工作面壓力正常，工作面采高3.8～4.0m，80～90#架、120～160#架存在漏矸，漏矸高度500～600mm，壓力普遍在300bar左右，機頭懸頂4m，機尾懸頂1m。結合地表裂隙圖，工作面54～84#架地表并未出現明顯裂隙，認為繼續生產存在貫通時中部來壓劇烈，造成壓架事故的可能性，決定采取等壓措施。1月2日晚2點30分左右工作面停采等壓。
1月2日早8點30分，綜采一隊技術員匯報，工作面15～165#架存在不同程度的片幫，最大片幫深度500～600mm，40～60#壓力上升，個別安全閥開啟，回撤通道正幫片幫嚴重，工作面來壓征兆明顯。
等壓6.5小時后，于9點左右，開機生產，煤機割煤到100#架左右，工作面30～90#架來壓，其中60～80#架平均壓力450bar，大部分安全閥開啟，90～110#架工作面漏頂500～800mm，第1刀割煤完畢后（距回撤通道4.7m），35～135#架來壓，最大壓力510bar，平均450bar以上，立柱出現下沉。此次來壓一直持續到工作面貫通，貫通后工作面采高如表2所示，掛網前及貫通后回撤通道垛架立柱行程對比如表3所示。回撤通道壓力顯現情況如圖3所示。
表2?? 貫通后工作面采高統計表
架號 采高 架號 采高 架號 采高
5 3.02 65 2.72 125 2.68
10 2.92 70 2.78 130 2.62
15 3.08 75 2.76 135 2.80
20 2.80 80 2.69 140 2.92
25 2.76 85 2.74 145 2.98
30 3.02 90 2.77 150 2.95
35 2.88 95 2.70 155 2.66
40 2.65 100 2.70 160 2.77
45 2.79 105 2.78 165 3.10
50 2.87 110 2.81 170 3.05
55 2.79 115 2.82 175 3.05
60 2.82 120 2.78?
表3? 回撤通道垛式支架立柱下沉統計表
對應工作面架號 初始行程（mm） 來壓后行程（mm） 立柱下沉（mm） 對應工作面架號 初始行程（mm） 來壓后行程（mm） 立柱下沉（mm）
6# 1110 1040 70 92# 965 33 932
18# 1040 645 395 103# 1050 94 956
30# 1015 370 645 115# 850 33 817
42# 850 47 803 127# 970 77 893
54# 1010 85 925 139# 1100 310 790
67# 1160 212 948 151# 1070 513 517
79# 890 52 838 165# 900 810 90

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圖3?? 31204回撤通道貫通后頂、幫壓力顯現情況
、壓死支架原因分析
通過對31煤二盤區各工作面末采貫通期間壓力顯現情況統計分析可知，31202分面后貫通期間來壓強度不大，其余三個面長均超過300m，來壓顯現非常劇烈，工作面來壓強度與長度成正比，工作面越長來壓顯現約劇烈。31204面長355.2m，工作面長度最大，決定了來壓持續時間長，顯現劇烈，導致工作面及回撤通道頂板下沉、片幫嚴重。
對31204工作面受接續面影響，推進速度慢，且為間斷性生產，周期來壓規律性差。根據工作面礦壓觀測統計，后300m綜采采空區下回采周期來壓步距最大28.5m，最小5.2m，平均20.4m。工作面最后四次來壓步距分別為28.8m、25.6m、28.8m、26m。工作面在剩余40m時按照前兩次來壓情況預測了最后一次來壓位置為工作面剩余6.4m時，由于未來壓，推進一刀即剩余5.5m時開始停機等壓。周期來壓不規律性和末采期間周期來壓步距增大等因素影響致使工作面來壓無規律、顯現強度增大。
（三）初步判斷最后一次來壓過程為31煤頂板受到上覆巖層動載壓力作用，關鍵層在主輔回撤通道間發生斷裂，由于上覆22煤綜采采空區頂板尚未形成穩定關鍵層結構，22煤頂板超前垮落形成的砌體梁結構與31煤頂板巖層形成的砌體梁結構出現大范圍的錯位。31煤老頂來壓時，老頂斷裂長度與厚度的比值不滿足形成穩定砌體梁結構的條件，老頂巖層將形成“單回轉巖塊”結構，在“大錯位砌體梁-單回轉巖塊”結構條件下，整個回撤通道及工作面將承擔31煤頂板及上覆22煤超前垮落范圍內所有巖層的重量。經計算，目前且在相當長的一段時間內無法制造出滿足該條件下工作阻力的支架。
（四）通過對31煤二盤區各工作面末采貫通期間壓力顯現情況統計分析，在工作面末采貫通前就已經預計最后一次來壓強度會很強烈，雖然已經進行了預測并采取了提前更換立柱和加強設備檢修維護、等壓等措施，但仍然在強烈來壓顯現條件下出現頂板下沉、支架壓死的情況。
四、采取的防范措施
礦壓觀測：在工作面回采至距主回撤通道200m時開始做好礦壓觀測，總結來壓規律。由于此200m范圍內處于過柳根溝過程中，下坡過程來壓不規律，綜合近126m來壓規律（無壓段9～16刀）及掛網前最近一次來壓位置分析，掛第一茬鋼絲繩時（距主回撤通道11.5m）處于無壓段，因此在距主回撤通道11.5m處掛第一茬鋼絲繩。
由于近三次來壓較規律且來壓明顯，通過近三次來壓分析得出如下規律：20～70#架無壓段12刀，有壓段7刀；70～120#架無壓段9刀，有壓段7刀，70～120#架先來壓，后轉移至20～70#架。
鑒于上述來壓規律，預計距主回撤通道4.3m處70～120#架來壓，三刀后20～70#架來壓，為保證貫通結束支架處于無壓區，并且在貫通過程中最大程度縮短來壓步距，計劃在5～6m處進行等壓。
頂底板控制：沿頂沿底推進，保證兩端頭及工作面起伏段過渡平緩，當推進至距主回撤通道15m時，利用水平管測量工作面與主回撤通道相對高差（工作面較主回撤通道低），利用相對高差，工作面整體抬刀，控制抬刀幅度，并根據煤機滾筒和鉆孔（距底板2.0m）相對位置進行調整，割最后兩刀煤，煤壁片通后，根據垛式支架上距底2.2m反光標志調整工作面底板，并根據回撤通道頂板調整工作面頂板，調整前保證工作面頂板要高于主回撤通道頂板。
（三）采高控制：末采貫通過程中要求沿頂沿地推進，由于處在房采采空區下回采，要求保證采高3.8m以上，變坡點采高保證在3.6m，待最后兩刀與主回撤貫通后根據主回撤通道頂板及垛式支架上反光標識調整采高與主回撤通道一致。
（四）水害防治：將回風順槽14聯巷設為強排點，工作面留設1趟159排水管，在30～50#架低洼處留設2臺水泵，保證工作面排水能力。
（五）氣體管控：兩端頭擋風簾維護管理，確保擋風簾子貼頂貼幫，擋風嚴密；機尾導風簾拆除后，機尾嚴禁人員逗留，跟班隊長和專職瓦檢員監督檢查；凡進入工作面作業人員必須按照過上覆集中煤柱標準佩戴勞動保護用品及完好氧氣便攜儀，否則嚴禁入內，跟班隊長及機頭、機尾崗位工、馬蒂爾司機對進入工作面作業人員進行檢查。
五、事故經驗教訓
設計方面
充分認識31煤二盤區工作面開采的特殊性，工作面來壓顯現強度與長度成正比，工作面越長，來壓越劇烈，在以后的工作面設計中嚴格控制設計尺寸，原則上以260m左右為宜。
設備方面
工作面支架工作阻力為18000kN，隨工作阻力較大，但在幾個工作面回采過程中受到不同程度沖擊壓力作用，盡管更換了部分安全閥、立柱，使設備狀態整體良好，但仍無法滿足壓力顯現劇烈時工作阻力要求，在過煤柱、房采采空區過程中均會出現立柱下沉量較大的現象，31煤是石圪臺煤礦主采煤層，建議公司采購更大工作阻力支架以滿足生產需求；
通道支護垛架工作阻力為18000kN，通過二盤區幾個工作面來壓現象情況看，無法滿足長工作面來壓顯現劇烈時工作阻力要求，在貫通過程中，會出現了不同程度的下沉和損壞現象，建議公司購置更大工作阻力的垛式支架。
（三）技術方面
進一步認真做好礦壓觀測，掌握好來壓步距，根據工作面壓力情況，合理調整等壓位置，確保上網期間及貫通后工作面沒有壓力。
（四）管理方面
31煤二盤區各工作面掛網前，思想上必須高度重視，對來壓強度的預計上要做好充分的估計和準備，提前制訂應對支架壓死和冒頂的處置方案，不得報有任何的僥幸心理。
貫通期間工作面礦壓顯現強烈時，必須予以高度重視并及時采取措施，確保貫通質量。

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