时空四维动态分析在采场及生产接续管理中的应用

王建军 胡海滨 刘 涛

（枣庄矿业集团高庄煤业有限公司，山东 济宁 277605）

1 概况

随着高煤公司的逐年发展，可采资源越来越少，采场逐渐向深部和远部发展，采场布置越来越集中。作为集团公司的主力矿井，近几年的高位运行，掘进力量又出现了断崖式紧缺，导致采掘平衡失调，采场接续异常紧张，并且近几年采场条件逐渐恶劣，大断层、地质构造、急倾斜煤层、老巷采空区等恶劣条件影响着工作面的规则布置，导致了吨煤掘进进尺大幅增加，更加加剧了采掘接续紧张关系。高煤公司作为冲击地压矿井，严格执行各种冲击地压管理制度，作为上级监管部门的重点监管单位，在采场接续中不能出现任何违规和擦边球行为，这为矿井生产接续管理又上了一道“紧箍咒”。目前的采场布局管理为粗放式管理，“头疼医头脚疼医脚”，只能解决眼前问题，无长远规划，必定会造成问题越积越多，越积越大，最后形成事故。

面临如此严峻的形势，高煤技术人员总结出一套系统的采场及生产接续管理理念，在不违反法律法规、安全生产的前提下，合理安排采场布置，动态调整生产接续，确保矿井高效生产，保障采场接续正常，为矿井长远可持续发展提供理论基础。

2 管理理念

时空四维动态分析是一套集分析、预排、调整、指导、反馈为一体的矿井采场生产接续管理理念。该理念能够对目前矿井采场布置情况进行系统分析，通过分析问题、解决问题、反馈情况三个基本步骤，结合采场空间布置和时间布局分析，找出干涉点、影响点、关键点和问题，对生产布局情况进行动态调整。矿井生产接续管理是一项“牵一发而动全身”的工作，经常会因为一个工作面或者一个掘进头的生产速度变化而影响后几个月或者后几年的生产布局安排，因此需要一套动态调整和时空分析相结合的新的管理理念。具体管理方式为：系统分析目前矿井采场布局状况，针对问题合理预排中长期采场布局，利用时空关系分析调整中长期采场规划，合理布置近期掘进生产布局，时空四维分析调整近期采掘布局关系，指导和微调现场生产，现场变化重新分析接续问题。通过闭合的工作流程环，对矿井生产接续管理进行时空四维分析和动态管理，使生产接续始终处于在控状态。如图1 所示。

图 1 时空四维动态分析图表示意图

3 管理流程图

图2 管理流程图

4 管理具体实施步骤

4.1 时空分析矿井目前生产接续情况

对目前的矿井生产采煤工作面和掘进工作面施工位置、工作面推进速度、掘进速度、施工预计工期等生产技术参数进行详细摸排，预判在未来一两个月内可能出现的采掘关系干涉影响、采掘工作面布置违规、产量不均衡、煤质不稳定等问题，甚至影响到未来两三个季度采掘关系紧张、采掘比失调、生产脱节的重大生产问题。

在2019 年高煤公司上半年生产接续分析会商会议期间，分析出3上1106 工作面生产推进速度过快和3上1301 工作面生产推进速度相对缓慢，两个工作面在下半年将会出现相互影响干涉，违反冲击地压管理办法规定的问题。由于3上1301 工作面过大断层连续数个月推进缓慢，造成3上1302 工作面运输巷掘进速度放缓，3上1302 工作面材料巷进入时间后推，进而影响3上1302 工作面在预计交付时间无法按时完成掘进，因此影响了年底或者明年年初的矿井产量。说明目前的生产接续出现了重大问题，若不进行及时调整，会造成矿井生产脱节，影响矿井稳定。

4.2 合理调整预排中长期生产接续

针对分析发现的问题，以安全生产、合法合规为底线，以合理布局、稳定高效为原则，以实用可行、科学实效为手段，预排调整中长期矿井生产接续。中长期一般为三到五年，预排三到五年生产接续即为矿井绘制了一张发展蓝图，指明了矿井生产布局下一步发展方向，后续工作仅是在此蓝图基础上进行微调，不再进行大范围的改动，为矿井开拓布局打造了一个框架，有利于矿井可持续发展。

高煤公司2019 年上半年生产接续调整中就对矿井中长期进行了调整预排，针对3上1301 工作面推进速度缓慢而引起的一系列问题，将3上1302 工作面生产时间调后，在3下1103 工作面安装完成之后，调整3上1301 工作面为预备工作面，将后几年的3上1308 工作面和3上303 工作面交付安装时间提前，后几天采场布局大致方向已经形成。

4.3 时空四维分析今明两年采掘布置关系

矿井中长期开拓布局形成之后，就要到具体落实方面，要调整工作面推进速度和掘进头单进水平，使其无限接近中长期接续规划安排。通过分析近两年采场布置，推演工作面推进情况，倒逼预排掘进施工安排，分析工作面和掘进头时间和空间的干涉影响情况。通过调整施工速度、变换施工队伍、改变开工时间等手段，微调采掘布置安排，形成系统性、完整性、可执行性的近期采掘生产接续规划。

在高煤公司2019 年下半年及2020 年采掘接续规划调整中，将3上1302 运输巷和3下1104 运输巷两个掘进队伍撤出，优化了3上1308 工作面掘进施工排队规划，安排三个掘进队伍进入施工，加快了工作面交付安装工期。在3上1308 工作面转载运输巷遇大断层，掘进受阻时，及时调整施工方案，采用联络巷优先进入正巷掘进，为工作面形成争取了宝贵时间，也保证了大接续的平稳正常。

4.4 指导和微调现场生产

根据调整后的近期采掘接续安排和中长期采场接续规划，指导现场进行生产。通过采掘工作面的进尺和速度监控，结合测量部门的现场放线和实测数据，每天上报各采掘工作面的生产情况，每周对各项数据进行汇总，每旬对现场情况进行通报，每月对增欠尺情况进行分析，调整下个月生产情况，形成“日统计、周汇总、旬通报、月分析”的工作制度，对现场生产情况进行精确掌控，与生产规划进行动态实时对比，抓住问题关键，及时调整。

4.5 现场情况变化重新整体分析生产采掘情况

通过月分析工作制度和现场生产微调还是不能满足采掘生产接续要求时，并且与之前预排的采掘生产布局规划逐渐偏离，差距还在逐月增大，局部调整已经效果甚微，接续关系紧张局面逐步显现，这就需要对目前的采场生产情况进行重新分析，重新规划，重新布置，重新指导生产。

高煤公司目前距离上一次采掘接续整体调整已经五六个月时间，虽然工作面面临停产跳切眼搞接续，掘进头需要停产放水和过断层，但是通过掘进和回采施工的微调，能够避免采掘关系失调，保证能够与之前预排的采场接续大致相符，目前的生产状况良好。按照目前采掘关系时空分析，预计下一次进行采掘接续大调整应该在2020 年二季度。

5 效益分析

时空四维动态分析在采场及生产接续管理中的应用能够对目前矿井采场布置情况进行系统分析，通过分析问题、解决问题、反馈情况三个基本步骤，结合采场空间布置和时间布局分析，找出干涉点、影响点、关键点和问题，对生产布局情况进行动态调整，使矿井生产稳定，避免接续关系紧张造成生产脱节，影响矿井长远发展，能够提高矿井抗风险能力。该方法在高煤公司已经成功运行了两年时间，使高煤公司在采深加大、采场集中、地质复杂、冲击地压等各种生产压力之下能够高产高效、稳健运行。