刘学珍
乌审旗蒙大矿业有限责任公司 内蒙古 017300
【摘要】31103综采工作面推进速度与监测预警的研究近年来，我国煤炭储量依然丰富，随着煤炭资源的不断产出，煤炭开采慢慢向深部厚煤层转移，煤炭开采正处于近距离煤层群联合开采阶段或向近距离煤层群联合开采过渡阶段。较单煤层开采相比，开采深度越大，煤层越厚，矿压显现越明显。此外，上位煤层开采不断改变下位煤层顶板赋存状态，其连续性、整体性和稳定性也会发生变化，一些深部特厚煤层开采工作面频繁出现支架立柱大幅下缩等强矿压现象，本文以纳兰河二号矿井为例进行分析。
【关键词】31103综采工作面；推进速度；监测预警
引言
目前，随着科学技术不断的发展与先进矿山设备的研发与应用，在煤矿开采过程中，综采工作面机械化利用程度越来越高，与之相对应观测到的矿压显现数据也越来越庞大[1]。面对如此庞大的矿压监测数据量，只通过传统的人工分析和半人工分析已经不能够高效率的解决，必须采用大数据手段对其分析处理。许多专家、学者对采场矿压显现规律及液压支架适应性做了大量研究，一部分专家和学者从矿压规律方面着手，通过理论计算、数值模拟等方式对工作面长度、埋深等条件下的采场矿压显现特征进行了对比研究，另一部分专家和学者基于特定地质条件下采场矿压显现特征，对综采面液压支架适应性做了大量研究，也取得了很多有价值的成果[2,3]。本文基于纳林河煤矿14142工作面为工程背景，通过现场动态实时监测等手段进行分析研究。
1工程概况
2019年7月29日，31103工作面累计推进566m，过102切眼211m。7月29日早班13时许，31103工作面回风顺槽超前向外0-25m段发生一起冲击事件。
表1 冲击事件汇总
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2工作推进注意事项
根据现场调查，制定出如下方案保证推进速度。
首先，由于3-1煤层采后覆岩冒落产生的导水裂隙发育高度探测项目尚未完成，为准确探测其发育高度，需根据本工作面回采情况，适时安排采后观测孔的施工及探查工作。
其次，31103-2工作面东邻31102工作面采空区，因31103-2工作面地势较31102工作面地势低，在其回采过程中31102工作面采空区涌水将进入工作面，对该面排水工作会产生一定影响，需制订专项措施，消除其对本工作面回采工作的影响。
再次，根据工作面两顺槽掘进过程中揭露情况，回风、胶运顺槽共揭露4条斜交正断层，落差0.5～1.5m。另外，根据31102工作面回采情况，在工作面推进过程中，揭露隐伏构造的可能性较大，且对工作面顶板管理及煤质造成一定影响。因此，在工作面遇断层时要加强顶板管理，采取有效措施，确保安全生产。
最后，31103工作面回采范围内存在NL62、MD28、NL51地质勘探钻孔，3孔均已在地面重新启封并注浆封闭，封孔质量合格，消除了水患对工作面的危害。在回采过程中还需加强观测，确保回采安全。工作面煤层起伏变化往往会造成局部积水，回采过程中需加强排水工作，减轻其对煤质的影响。此外，31103-2回风顺槽出现顶板下沉、开裂、底鼓等现象，回采期间按照专家提出的意见将防冲措施落实到位，并做好顶板管理。
3工作面顺利推进建议
首先，由于31103-2工作面胶运顺槽底板较回风顺槽低，工作面回采过程中采空区涌水大部分流入胶运顺槽，因此，排水工作的重点应放在胶运顺槽侧。
其次，加强工作面排水系统检修与维护，定期进行检查，保障工作面排水系统稳定、可靠；尤其是31103-2工作面胶运顺槽的排水系统。
再次，工作面回采至31101、31102采空区水集中汇入的位置时（回风顺槽距离31103-2工作面切眼690m左右，），应加强排水能力，建议增设备用泵保证工作面的安全回采。
最后，31103-1工作面回采结束后，在封闭墙内安设排水管路和测压装置，实时监测采空区内积水高度；及时做好水文观测分析及预测预报工作，涌水量异常时，立即分析原因，及时预报并采取针对性的防治水措施。
4工作面支架压力动态监测
31103-2工作面采用矿压监测系统，动态监测工作面支架阻力，配合微震监测系统、应力在线监测系统进一步分析矿压显现规律。31103-2综采工作面每台液压支架上安装PM32控制器，同时在左右立柱上安有压力传感器及压力表，立柱压力数值可以动态的显示在PM32上，并可将数据传至地面，用专业的支架数据监控软件就可把顶板载荷数据动态变化情况随时记录下来实现初撑力实时监测，为研究老顶初次来压、周期来压步距和顶板活动规律提供了方便。
5钻屑法监测检验
采用钻屑法进行局部监测时，钻孔参数应当根据实际条件确定。记录每米钻进时的煤粉量，达到或超过临界指标时，判定为有冲击地压危险；记录钻进时的动力效应，如声响、卡钻、吸钻、钻孔冲击等现象，作为判断冲击地压危险的参考指标。
应在回采工作面前方100m范围内进行钻屑法检验。检测孔孔深15m（具体可根据实际情况调整），距底板1.0～1.2m；检测孔间距根据现场实际情况确定。单排布置，钻孔方向与巷帮垂直，平行于煤层，用胶结袋收集钻出的煤粉，用测力计称量煤粉的重量，每钻进1m测量1次钻屑量。
钻屑法检测内容主要包括：每米钻孔的排粉量，单位kg。采用专用表格记录施工地点、时间、钻屑排出量，以及钻孔施工过程中出现的钻杆跳动、卡钻、吸钻、劈裂声和微冲击等动力现象。设计31103工作面钻屑法施工记录表如表2所示。
表2 31103-2工作面钻屑法施工记录
4、钻屑量冲击危险临界值确定
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矿井钻屑量临界值的确定依据相关规定进行。在一水平内每个工作面掘进前首先在监测区域以外，不受采动影响的附近煤层巷道中，施工若干孔深为3.5倍采高，间距不小于10m的钻孔，记录每孔每米钻屑量，绘制出正常钻屑量曲线，然后用加权平均法对其进行处理，作为标准钻屑量，在此基础上，确定冲击地压危险的钻屑量临界值。判别工作地点冲击地压危险性的钻粉率指数如表3所示。
表3 判别冲击危险性的钻粉率指标
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注：①钻粉量指数＝每米实际煤粉量/每米正常煤粉量；②正常煤粉量在正常应力区测定。
如果检测到的煤粉量超过确定的临界指标，或出现卡钻、吸钻、异响等动力现象，则煤体处于临界危险状态，必须立即采取解危措施。在监测到确有冲击危险时，应及时采取二次卸压措施，并用钻屑法再次监测解危效果，直至消除冲击危险。
结论：
1、无微震、应力异常的区域，回采速度调整方法：
A：连续2个周期来压步距（合计约30m）内，微震、煤体应力未出现预警情况，可提速一刀；
B：出现预警后，降低一刀，稳定观察2个周期来压步距（合计约30m）。
2、尽量保证工作面低速均匀推进；当发生客观原因导致工作面停采2-4天内，依然应重视沿空巷道动力显现风险；
3、工作面停产复产时，应以较低的初始速度（建议4刀/日）开始推进，并保持该初始速度2-4天。
4、动力显现后进入危险区解危作业时间根据当日微震事件按小时统计，在微震事件频次能量明显降低并平稳后进入限员区域。
参考文献
[1]李悦喜.厚煤层综采工作面推进速度与矿压显现关系研究[J].煤矿现代化,2020,(2):130-132.
[2]徐燕飞,安士凯,徐翀, 等.坚硬顶板综采工作面推进速度对矿压规律影响研究[J].中国安全生产科学技术,2019,15(10):88-94.
[3]卢杨金.综采工作面综合防尘技术研究与应用[J].山东煤炭科技,2020,(7):92-94,105.