浅谈采煤工作面来压步距预测分析

浅谈采煤工作面来压步距预测分析

孙玉柱

国能乌海能源五虎山矿业有限责任公司，内蒙古自治区乌海市016040

《科技新时代》

摘要：综采工作面周期来压具有很明显的周期来压现象，频繁的周期来压给工作面安全生产带来很大的安全隐患。通常的周期来压预测通常根据本次来压位置和来压步距预测下次来压位置，预测的主观性性较大,且未对来压强度进行预测。本文通过灰色理论模型预测原理，基于大量原始数据，通过G（1，1）模型变式预测来压步距及来压峰值，经生产实际验证，预测基本正确，对工作面生产起到很好的指导作用。

关键词：周期来压；周期来压峰值；来压步距

0引言

随着国家煤矿相关政策变动，小煤窑、小产量矿井逐级关停，薄煤层、小采高煤矿逐渐被淘汰，厚煤层、特厚煤层大采高煤矿优势逐渐显露。但回采高度的增加伴随着上覆岩层压力增大，矿压显现更加复杂等特征，加强对矿压的监测和分析是解决煤矿安全生产问题重要的措施之一，通过该手段能及时发现工作面支护工作中存在的问题并进行处理，同时也能得出工作面矿压活动的规律。同时，掌握一个较好的来压步距预测分析方法，可以更好的进行周期来压预测预报，根据数据的准确性采取有效的顶板补强支护措施，为标准化、工程质量等工作打下良好基础。

1工作面概况

该矿位于内蒙古自治区贺兰山北段煤田乌达矿区的南部，行政区划隶属乌海市乌达区管辖，南北走向4.5km，东西斜长2.5km，面积8.08km2。现主要在矿井中盘区开采9#、10#、12#煤层，2014年矿井核定生产能力为200万吨/年。

工作面位于井田北翼十二层盘区，该工作面上覆011005、010905及010907采空区；下覆实体煤；东部为011207抽采巷；西部为露天正断层；南部为十二层回风上山；北部为井田边界。工作面倾向长度196m，可采长度1400m，所采煤层为12层煤。

赋存情况：煤层走向近南北，倾向东，倾角5～9°，结构复杂，煤厚由南至北逐渐薄，属较稳定煤层。煤层呈黑色，半亮型为主，块状，层理发育，夹5-9层深灰色页岩；煤层总厚平均5.18，其中煤总厚4.1，夹矸总厚1.08m。

工作面采用走向长壁后退式采煤方法，全部垮落法处理顶板，双向割煤方式工艺，采煤机截深0.8m，采煤机机采高度4.8m。

工作面顶底板特征如表1所示，工作面支架参数如表2所示。

表1工作面顶底板特征

表2工作面支架参数

2灰色理论模型

巷道系统是一个典型的灰色系统它中间有很多人们已经了解的白色信心，同时，又由于影响巷道工程的因素众多，其中有很多我们还没有了解的黑色信息，而更过的是我们知道但是又不是很了解的灰色信息。尽管在煤矿领域中灰色理论的应用时间不是很长，不过在这方面确取得了很多的的研究成果。例如张秀成、肖有才、王宏艳等，将灰色理论，模型用于矿井涌水量预测方面，取得了较好的预测效果。李德海利用灰色系统理论中的费尔哈斯模型，建立灰微分方程模型，建立了地表移动的时间响应模型等等，本文通过灰色系统理论系统的GM（1，1）模型研究矿压规律，以充足的数据填补模型中的空缺，从而提高预测精度。以011205综采工作面为例，自变量为工作面推进距离，因变量为液压支架工作阻力，固定参数为支架编号，已知灰色预测模型基本公式为：

（（1）

构造新序列和来压步距的一阶微分方程：

(2)

数据是离散的而不是连续的，所以：

将写做（3）

根据累加生成序列公式可得：

（4）

由公式（3）和（4）可得

（5）

移项可得：

（6）

其中x(0)为预测值，a、u为相对参数x(1)为往期数据。

3矿压分析

3.1建立数据库

本文以011205综采工作面为例，根据011205综采工作面正规作业循环示意图，每日选取液压支架工作阻力较为稳定时间进行记录，建立2023年7月至9月推进距离与工作阻力数据库，数据库见表3。

表3工作面支架推进距离与工作阻力数据库（6-10月）

3.2矿压分析

将数据库带入模型分析得出以下预测分析曲线：

图1 正常矿压步距曲线分析图

图1 灰色理论模型预测矿压步距曲线分析图

3.3得出结论

根据近3个月数据带入理灰色理论模型，得出11月来压步距预测曲线，周期来压步距为16m左右，周期来压矿压峰值为45Mpa左右，经11月矿压分析论证，模型预测结果基本符合。

4结语

本文通过灰色理论模型变式，依据往期大量真实数据，预测未来周期来压步距及峰值，得出11月来压步距预测曲线，周期来压步距为16m左右，周期来压矿压峰值为45Mpa左右，经11月矿压分析论证，模型预测结果基本符合。