時空四維動態分析在采場及生產接續管理中的應用

王建軍 胡海濱 劉 濤

（棗莊礦業集團高莊煤業有限公司，山東 濟寧 277605）

1 概況

隨著高煤公司的逐年發展，可采資源越來越少，采場逐漸向深部和遠部發展，采場布置越來越集中。作為集團公司的主力礦井，近幾年的高位運行，掘進力量又出現了斷崖式緊缺，導致采掘平衡失調，采場接續異常緊張，并且近幾年采場條件逐漸惡劣，大斷層、地質構造、急傾斜煤層、老巷采空區等惡劣條件影響著工作面的規則布置，導致了噸煤掘進進尺大幅增加，更加加劇了采掘接續緊張關系。高煤公司作為沖擊地壓礦井，嚴格執行各種沖擊地壓管理制度，作為上級監管部門的重點監管單位，在采場接續中不能出現任何違規和擦邊球行為，這為礦井生產接續管理又上了一道“緊箍咒”。目前的采場布局管理為粗放式管理，“頭疼醫頭腳疼醫腳”，只能解決眼前問題，無長遠規劃，必定會造成問題越積越多，越積越大，最后形成事故。

面臨如此嚴峻的形勢，高煤技術人員總結出一套系統的采場及生產接續管理理念，在不違反法律法規、安全生產的前提下，合理安排采場布置，動態調整生產接續，確保礦井高效生產，保障采場接續正常，為礦井長遠可持續發展提供理論基礎。

2 管理理念

時空四維動態分析是一套集分析、預排、調整、指導、反饋為一體的礦井采場生產接續管理理念。該理念能夠對目前礦井采場布置情況進行系統分析，通過分析問題、解決問題、反饋情況三個基本步驟，結合采場空間布置和時間布局分析，找出干涉點、影響點、關鍵點和問題，對生產布局情況進行動態調整。礦井生產接續管理是一項“牽一發而動全身”的工作，經常會因為一個工作面或者一個掘進頭的生產速度變化而影響后幾個月或者后幾年的生產布局安排，因此需要一套動態調整和時空分析相結合的新的管理理念。具體管理方式為：系統分析目前礦井采場布局狀況，針對問題合理預排中長期采場布局，利用時空關系分析調整中長期采場規劃，合理布置近期掘進生產布局，時空四維分析調整近期采掘布局關系，指導和微調現場生產，現場變化重新分析接續問題。通過閉合的工作流程環，對礦井生產接續管理進行時空四維分析和動態管理，使生產接續始終處于在控狀態。如圖1 所示。

圖 1 時空四維動態分析圖表示意圖

3 管理流程圖

圖2 管理流程圖

4 管理具體實施步驟

4.1 時空分析礦井目前生產接續情況

對目前的礦井生產采煤工作面和掘進工作面施工位置、工作面推進速度、掘進速度、施工預計工期等生產技術參數進行詳細摸排，預判在未來一兩個月內可能出現的采掘關系干涉影響、采掘工作面布置違規、產量不均衡、煤質不穩定等問題，甚至影響到未來兩三個季度采掘關系緊張、采掘比失調、生產脫節的重大生產問題。

在2019 年高煤公司上半年生產接續分析會商會議期間，分析出3上1106 工作面生產推進速度過快和3上1301 工作面生產推進速度相對緩慢，兩個工作面在下半年將會出現相互影響干涉，違反沖擊地壓管理辦法規定的問題。由于3上1301 工作面過大斷層連續數個月推進緩慢，造成3上1302 工作面運輸巷掘進速度放緩，3上1302 工作面材料巷進入時間后推，進而影響3上1302 工作面在預計交付時間無法按時完成掘進，因此影響了年底或者明年年初的礦井產量。說明目前的生產接續出現了重大問題，若不進行及時調整，會造成礦井生產脫節，影響礦井穩定。

4.2 合理調整預排中長期生產接續

針對分析發現的問題，以安全生產、合法合規為底線，以合理布局、穩定高效為原則，以實用可行、科學實效為手段，預排調整中長期礦井生產接續。中長期一般為三到五年，預排三到五年生產接續即為礦井繪制了一張發展藍圖，指明了礦井生產布局下一步發展方向，后續工作僅是在此藍圖基礎上進行微調，不再進行大范圍的改動，為礦井開拓布局打造了一個框架，有利于礦井可持續發展。

高煤公司2019 年上半年生產接續調整中就對礦井中長期進行了調整預排，針對3上1301 工作面推進速度緩慢而引起的一系列問題，將3上1302 工作面生產時間調后，在3下1103 工作面安裝完成之后，調整3上1301 工作面為預備工作面，將后幾年的3上1308 工作面和3上303 工作面交付安裝時間提前，后幾天采場布局大致方向已經形成。

4.3 時空四維分析今明兩年采掘布置關系

礦井中長期開拓布局形成之后，就要到具體落實方面，要調整工作面推進速度和掘進頭單進水平，使其無限接近中長期接續規劃安排。通過分析近兩年采場布置，推演工作面推進情況，倒逼預排掘進施工安排，分析工作面和掘進頭時間和空間的干涉影響情況。通過調整施工速度、變換施工隊伍、改變開工時間等手段，微調采掘布置安排，形成系統性、完整性、可執行性的近期采掘生產接續規劃。

在高煤公司2019 年下半年及2020 年采掘接續規劃調整中，將3上1302 運輸巷和3下1104 運輸巷兩個掘進隊伍撤出，優化了3上1308 工作面掘進施工排隊規劃，安排三個掘進隊伍進入施工，加快了工作面交付安裝工期。在3上1308 工作面轉載運輸巷遇大斷層，掘進受阻時，及時調整施工方案，采用聯絡巷優先進入正巷掘進，為工作面形成爭取了寶貴時間，也保證了大接續的平穩正常。

4.4 指導和微調現場生產

根據調整后的近期采掘接續安排和中長期采場接續規劃，指導現場進行生產。通過采掘工作面的進尺和速度監控，結合測量部門的現場放線和實測數據，每天上報各采掘工作面的生產情況，每周對各項數據進行匯總，每旬對現場情況進行通報，每月對增欠尺情況進行分析，調整下個月生產情況，形成“日統計、周匯總、旬通報、月分析”的工作制度，對現場生產情況進行精確掌控，與生產規劃進行動態實時對比，抓住問題關鍵，及時調整。

4.5 現場情況變化重新整體分析生產采掘情況

通過月分析工作制度和現場生產微調還是不能滿足采掘生產接續要求時，并且與之前預排的采掘生產布局規劃逐漸偏離，差距還在逐月增大，局部調整已經效果甚微，接續關系緊張局面逐步顯現，這就需要對目前的采場生產情況進行重新分析，重新規劃，重新布置，重新指導生產。

高煤公司目前距離上一次采掘接續整體調整已經五六個月時間，雖然工作面面臨停產跳切眼搞接續，掘進頭需要停產放水和過斷層，但是通過掘進和回采施工的微調，能夠避免采掘關系失調，保證能夠與之前預排的采場接續大致相符，目前的生產狀況良好。按照目前采掘關系時空分析，預計下一次進行采掘接續大調整應該在2020 年二季度。

5 效益分析

時空四維動態分析在采場及生產接續管理中的應用能夠對目前礦井采場布置情況進行系統分析，通過分析問題、解決問題、反饋情況三個基本步驟，結合采場空間布置和時間布局分析，找出干涉點、影響點、關鍵點和問題，對生產布局情況進行動態調整，使礦井生產穩定，避免接續關系緊張造成生產脫節，影響礦井長遠發展，能夠提高礦井抗風險能力。該方法在高煤公司已經成功運行了兩年時間，使高煤公司在采深加大、采場集中、地質復雜、沖擊地壓等各種生產壓力之下能夠高產高效、穩健運行。