一、工程概况
地质条件
工作面推进长度1865m，工作面长度355.2m，煤厚3.7～4.2m，平均3.9m。末采200m范围，煤层埋深110～145m。工作面上覆条件复杂，存在房采采空区、旺采采空区、综采采空区等多种采空区；存在10组煤柱，包括5组22煤集中煤柱和5组顺槽煤柱。
31204工作面顶底板情况如表1所示。
表1 煤层顶底板情况表
顶底板
名称 岩石名称 厚度/m 岩  性  特  征
老顶 中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩 14.2～25.2
19.5 中粒砂岩：灰白色，分选磨圆中等，泥质胶結，局部含植物叶化石。细粒砂岩：浅灰色~灰色，含植物碎片化石，中厚层状，水平层理，泥质胶结，暗色矿物含量较高。粉砂岩：上部灰黑色，下部浅灰色，顶部含植物根化石，下部含植物茎叶化石碎片。
直接顶 中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩 4.1～11.2
7.3 中粒砂岩：灰白色，石英为主，长石次之，暗色矿物含量较高，分选磨圆差，泥质胶结，厚层状层理发育，岩石致密坚硬。细粒砂岩：浅灰色，水平层理发育。粉砂岩：灰色，水平层理，含大量煤屑及植物化石碎片。
伪   顶  
直接底 细粒砂岩、 粉砂岩 2.4～5.5
3.9 细粒砂岩：浅灰色，暗色矿物含量较高，中部含大量煤屑及植物根化石，水平层理。粉砂岩：浅灰色，顶部含大量植物根化石，水平层理，可见滑动面。

工作面主要配套设备
支架：郑煤ZY18000/25/45D液压支架，工作阻力18000kN。
煤  机：JOY－7LS6C，采高2.2～4.4m。
刮板运输机：SGZ1000/3600。
转载机：SGZ1350/500。
破碎机：PLM5000。
（三）工作面矿压情况
初次来压：步距为76.3m。
整个工作面回采过程中周期来压：最小步距5.2m，最大步距28.5m，平均来压步距14.4m。最大和最小步距均在综采采空区下测得。
（四）31204通道支护情况
主回撤通道顶板补强支护方式为锚索+W钢带+铁丝网，锚索间排距为2.1×1.5m，每排3根锚索;锚索规格均为Φ17.8×8000mm。W钢带规格为3×230×4800mm(主回撤通道)和3×230×4600mm（顺槽及联巷）两种。网片为8#铅丝网，网孔规格45×45mm。支护布置图如图1a所示。
主回撤通道帮补强支护方式为锚索+W钢带，锚索支护分为正常段和联巷段间排距分别为2.0×1.0m（正常段）和1.0×1.0m（联巷段），每排3根锚索; 锚索规格均为Φ17.8×8000mm。支护布置图如图1所示。
     
     a顶板支护                                 b帮支护
采用18000kN工作阻力垛架进行支护，主回撤通道内放置垛架144台，5个联巷各放置2台，共10台，累计使用垛架154台。
通过锚索和垛架联合支护后,回撤通道支护强度为1.53Mpa。
二、事故经过及造成的损失
31204工作面末采95m范围内，直到挂网位置（120刀处），共经历3次周期来压，第1次无压段19刀，来压17刀；第2次无压段21刀，来压11刀；第3次无压段22刀，来压14刀，平均无压段21刀，来压段13刀。第3次周期来压于12月30日夜班结束。31204工作面末采100m矿压分布曲面如图2所示。

2017年1月1日夜班，工作面剩余11.3m位置停机运网，工作面30～55#漏顶，最大漏顶高度400～500mm，工作面采高3.8～4.1m。1月1日早班组织人员挂网，下午14点30分左右开机生产，生产第一刀（距回撤通道10.5m）25～55#架有压，个别支架压力450bar以上，生产4刀后（距离回撤通道8.3m），工作面135～150#来压，持续3刀，最大压力468bar。生产7刀后（距离回撤通道5.5m），工作面压力正常，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，压力普遍在300bar左右，机头悬顶4m，机尾悬顶1m。结合地表裂隙图，工作面54～84#架地表并未出现明显裂隙，认为继续生产存在贯通时中部来压剧烈，造成压架事故的可能性，决定采取等压措施。1月2日晚2点30分左右工作面停采等压。
1月2日早8点30分，综采一队技术员汇报，工作面15～165#架存在不同程度的片帮，最大片帮深度500～600mm，40～60#压力上升，个别安全阀开启，回撤通道正帮片帮严重，工作面来压征兆明显。
等压6.5小时后，于9点左右，开机生产，煤机割煤到100#架左右，工作面30～90#架来压，其中60～80#架平均压力450bar，大部分安全阀开启，90～110#架工作面漏顶500～800mm，第1刀割煤完毕后（距回撤通道4.7m），35～135#架来压，最大压力510bar，平均450bar以上，立柱出现下沉。此次来压一直持续到工作面贯通，贯通后工作面采高如表2所示，挂网前及贯通后回撤通道垛架立柱行程对比如表3所示。回撤通道压力显现情况如图3所示。
表2   贯通后工作面采高统计表
架号 采高 架号 采高 架号 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统计表
对应工作面架号 初始行程（mm） 来压后行程（mm） 立柱下沉（mm） 对应工作面架号 初始行程（mm） 来压后行程（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

   
图3   31204回撤通道贯通后顶、帮压力显现情况
、压死支架原因分析
通过对31煤二盘区各工作面末采贯通期间压力显现情况统计分析可知，31202分面后贯通期间来压强度不大，其余三个面长均超过300m，来压显现非常剧烈，工作面来压强度与长度成正比，工作面越长来压显现约剧烈。31204面长355.2m，工作面长度最大，决定了来压持续时间长，显现剧烈，导致工作面及回撤通道顶板下沉、片帮严重。
对31204工作面受接续面影响，推进速度慢，且为间断性生产，周期来压规律性差。根据工作面矿压观测统计，后300m综采采空区下回采周期来压步距最大28.5m，最小5.2m，平均20.4m。工作面最后四次来压步距分别为28.8m、25.6m、28.8m、26m。工作面在剩余40m时按照前两次来压情况预测了最后一次来压位置为工作面剩余6.4m时，由于未来压，推进一刀即剩余5.5m时开始停机等压。周期来压不规律性和末采期间周期来压步距增大等因素影响致使工作面来压无规律、显现强度增大。
（三）初步判断最后一次来压过程为31煤顶板受到上覆岩层动载压力作用，关键层在主辅回撤通道间发生断裂，由于上覆22煤综采采空区顶板尚未形成稳定关键层结构，22煤顶板超前垮落形成的砌体梁结构与31煤顶板岩层形成的砌体梁结构出现大范围的错位。31煤老顶来压时，老顶断裂长度与厚度的比值不满足形成稳定砌体梁结构的条件，老顶岩层将形成“单回转岩块”结构，在“大错位砌体梁-单回转岩块”结构条件下，整个回撤通道及工作面将承担31煤顶板及上覆22煤超前垮落范围内所有岩层的重量。经计算，目前且在相当长的一段时间内无法制造出满足该条件下工作阻力的支架。
（四）通过对31煤二盘区各工作面末采贯通期间压力显现情况统计分析，在工作面末采贯通前就已经预计最后一次来压强度会很强烈，虽然已经进行了预测并采取了提前更换立柱和加强设备检修维护、等压等措施，但仍然在强烈来压显现条件下出现顶板下沉、支架压死的情况。
四、采取的防范措施
矿压观测：在工作面回采至距主回撤通道200m时开始做好矿压观测，总结来压规律。由于此200m范围内处于过柳根沟过程中，下坡过程来压不规律，综合近126m来压规律（无压段9～16刀）及挂网前最近一次来压位置分析，挂第一茬钢丝绳时（距主回撤通道11.5m）处于无压段，因此在距主回撤通道11.5m处挂第一茬钢丝绳。
由于近三次来压较规律且来压明显，通过近三次来压分析得出如下规律：20～70#架无压段12刀，有压段7刀；70～120#架无压段9刀，有压段7刀，70～120#架先来压，后转移至20～70#架。
鉴于上述来压规律，预计距主回撤通道4.3m处70～120#架来压，三刀后20～70#架来压，为保证贯通结束支架处于无压区，并且在贯通过程中最大程度缩短来压步距，计划在5～6m处进行等压。
顶底板控制：沿顶沿底推进，保证两端头及工作面起伏段过渡平缓，当推进至距主回撤通道15m时，利用水平管测量工作面与主回撤通道相对高差（工作面较主回撤通道低），利用相对高差，工作面整体抬刀，控制抬刀幅度，并根据煤机滚筒和钻孔（距底板2.0m）相对位置进行调整，割最后两刀煤，煤壁片通后，根据垛式支架上距底2.2m反光标志调整工作面底板，并根据回撤通道顶板调整工作面顶板，调整前保证工作面顶板要高于主回撤通道顶板。
（三）采高控制：末采贯通过程中要求沿顶沿地推进，由于处在房采采空区下回采，要求保证采高3.8m以上，变坡点采高保证在3.6m，待最后两刀与主回撤贯通后根据主回撤通道顶板及垛式支架上反光标识调整采高与主回撤通道一致。
（四）水害防治：将回风顺槽14联巷设为强排点，工作面留设1趟159排水管，在30～50#架低洼处留设2台水泵，保证工作面排水能力。
（五）气体管控：两端头挡风帘维护管理，确保挡风帘子贴顶贴帮，挡风严密；机尾导风帘拆除后，机尾严禁人员逗留，跟班队长和专职瓦检员监督检查；凡进入工作面作业人员必须按照过上覆集中煤柱标准佩戴劳动保护用品及完好氧气便携仪，否则严禁入内，跟班队长及机头、机尾岗位工、马蒂尔司机对进入工作面作业人员进行检查。
五、事故经验教训
设计方面
充分认识31煤二盘区工作面开采的特殊性，工作面来压显现强度与长度成正比，工作面越长，来压越剧烈，在以后的工作面设计中严格控制设计尺寸，原则上以260m左右为宜。
设备方面
工作面支架工作阻力为18000kN，随工作阻力较大，但在几个工作面回采过程中受到不同程度冲击压力作用，尽管更换了部分安全阀、立柱，使设备状态整体良好，但仍无法满足压力显现剧烈时工作阻力要求，在过煤柱、房采采空区过程中均会出现立柱下沉量较大的现象，31煤是石圪台煤矿主采煤层，建议公司采购更大工作阻力支架以满足生产需求；
通道支护垛架工作阻力为18000kN，通过二盘区几个工作面来压现象情况看，无法满足长工作面来压显现剧烈时工作阻力要求，在贯通过程中，会出现了不同程度的下沉和损坏现象，建议公司购置更大工作阻力的垛式支架。
（三）技术方面
进一步认真做好矿压观测，掌握好来压步距，根据工作面压力情况，合理调整等压位置，确保上网期间及贯通后工作面没有压力。
（四）管理方面
31煤二盘区各工作面挂网前，思想上必须高度重视，对来压强度的预计上要做好充分的估计和准备，提前制订应对支架压死和冒顶的处置方案，不得报有任何的侥幸心理。
贯通期间工作面矿压显现强烈时，必须予以高度重视并及时采取措施，确保贯通质量。