矿山天地
中厚煤层一次采全高开采技术分析
孙善军
(黄陵矿业集团二号煤矿)
摘要:根据陕北煤层的埋藏特点，结合黄陵二号煤矿地质构造特征、煤层赋
存条件、资源状况，对技术经济指标、安全可靠程度进行多因素综合评价。依靠
“中厚煤层”的开采一次采全高的采煤方法。科技进步，分析黄陵二号煤矿
关键词:中厚煤层采全高分层开采1矿井概况
陕西黄陵二号煤矿是一座设计年产量1000万吨的特大型矿井，一期申报年产量700万吨，位于陕西省黄陵县双龙镇境内，该矿井属
#
侏罗纪中统延安组煤田，井田内单一的可采2煤层厚度2.5-6m ，平
煤层倾角1°-5°，为近水平煤层，煤质坚硬，地质及水均厚度3.6m ，
文地质结构简单。本矿井开凿5条井筒，采用斜井单一水平开拓，共分八个盘区，主采一盘区位于井田中央，开拓布局优化，主要巷道均布在煤层中，大巷与井筒相连，不设井底车场，不掘盘区巷道，盘区巷道由中央大巷代替，回采工作面沿大巷两侧条带式布置。
2中厚煤层开采方法
从当前我国多数煤炭企业的开采技术上来看，在中厚煤层开采方法上可分为三种:①采取放顶煤开采方法，但对于厚度只有3.6m 的煤层来说，放顶煤开采不是最佳的方法，在本省使用的并不普通；②近年刚发展起来的“大采高”开采技术，指3.0～4.5m 的厚煤层一次采全高技术，在全国大面积推广应用，取得了很好的经济效果；③传统式的开采方法，人工假顶、注浆、铺网、洒水分层开采。针对黄陵
#
从实际情况来看，采取“人二号煤矿2层煤的赋存情况和地质条件，
工假顶、铺网、洒水”、小分层(采高2.0m) 开采厚煤层的方法还是易
效益、技术、安全比较来看，显然是“弊”大于“利”，经行的，但从经济、
济技术都不甚合理，易造成资源的浪费，显然与合理开发煤炭资源是相违背的。选择“大采高”实行一次采全高的方法开采中厚煤层，通过
“大采高”开采技术在技术黄陵二号煤矿试采面一年多的实践表明，
经济上合理、安全可靠。上可行、
在近水平中厚煤层中推行一次采全高的采煤方法，关键在支架选型上，液压支架很明显地向两柱掩护式支架发展，采用两柱式支架，一次采全高时，从顶板管理分析，顶板来压时，有效水平分力推向煤壁方向，它使工作面空间的拉应力区转换成压应力区，有效保持了顶板的稳定，控制顶板的断裂和垮落。两柱式支架不仅可缩小控顶距，而且可减小支架对顶板反复支撑和破坏次数，有效地限制采场运动。
3“采全高”技术的可行性分析
3.1技术特点在中厚煤层开采中，“采全高”开采较分层开采具有明显的优越性，主要有:①提高了煤炭资源的利用率，有利于保护
②煤层掘进量小，掘进费用低，有效缓和采掘关系；③减少煤炭资源；
回采工作面搬家次数，节省了设备搬迁安装的工作量和费用；④回采工作面单产较普通开采量可提高1～3倍；⑤提高煤炭块煤率，增加
⑥较分层开采减少铺网和注黄泥浆工序，节约材料及巷道煤炭售价；
维修费用；⑦有利于矿井集中生产，实现减面、减人、提效的目标；⑧减少运输、通风环节，减少安全事故的发生；⑨提高劳动生产率，降低成本，比普通采煤方法工效提高2～4倍，吨煤成本降低8～15元。
3.2经济效益分析黄陵二号煤矿煤层厚度2.5～6.0m ，平均厚3.6m ，按分层开采，以分层2.0m 为准，要分2个分层，以此对“采全高”和“分层开采”的各种费用计算比较如下:
3.2.1工作面产量。采全高:A 1=v1M 1L 1ρc 1（上接第199页）
是在提升机的停止状态和运行速度上设计一道闭锁，使提升机在停车的指令下，达到设定的条件保护立即动作，实现安全制动。由于提升机在正常运行时，从发出停车指令到完全抱闸停车需要一个极短的时间（即为闸的空动时间，《煤矿安全规程》第四百三十一条规定：盘式制动闸空动时间不得超过0.3s ），此时提升机仍然存在一个较大的瞬间速度，特别是在空勾提升状况下更为明显。根据提升机爬行段速度为0.4m/s，在主控PLC 中设定了以上程序段，程序中选定用速度大于0.5m/s，并持续500ms 的故障输出条件，实现时间速度
分层采:A 2=v2M 2L 2ρc 2
式中:v 1、v 2—————工作面推进速度，可视为近似相等；L 1、L 2—————工作面长度，m ，相同(以同一个面比较) ；ρ—————煤的视密度，t/m3；c 1、c 2—————工作面回采率，据测定，c 1略高于c 2，该文计算中按近似相同处理；
M 1、M 2—————采高，m ，因为，M 1≥2M 2，因此可得A 1≥2A 2。3.2.2掘进工作量。按同一个工作面布局，“采全高”与“分层开采”掘进工程量分别为l 1、l 2。
则l 1=0.5l2，掘进工程量减少一半。3.2.3吨煤材料费。F 1为“采全高”吨煤材料费，F 2为“分层采”吨煤材料费，设所投入材料费分别为S 1，S 2。则:F1=S1/A1，F 2=S1/A2，
因产量A 1≥2A 2，所以F 1≤2F 2。分层开采中铺网、注黄泥浆、油脂和乳化液坑木等材料消耗都有所增加，增加费用用△F 表示，
则:F 1＜＜F 2+△F 3.2.4吨煤电耗。2008年度黄陵二号煤矿上半年综合电耗7.32元/t。原煤电耗6.41元/t。“采全高”相当于一个分层开采电耗，“采全高”设备功率虽大一些，但总体的耗电还是小得多。
因此分层开采电耗:D 2=D1A 1/A2。
D 1为采全高吨煤电耗，元/t；D 2为分层开采吨煤电耗，元/t。计算结果表明，“采全高”的电耗仅为“分层开采”电耗的1/2甚至还少。
3.2.5吨煤工资。g 1为“采全高”吨煤工资，g 2为“分层采”吨煤工资。采全高”较“分层开采”不增人，产量却提高2倍以上，因此，g 2=g1A 1/A2，即“采全高”比“分层开采”吨煤工资减少一半以上，实现减人提效。
4“采全高”和“分层开采’优、缺点综合比较“采全高”具有初期投资大、设备笨重、安装工作量大、煤尘大、回
瓦斯相对涌出量大等缺点，但随着高新技术的发展将会逐采率偏低、
步得到解决。分层开采是一种传统的中厚煤层开采方法。但成本高，工艺复杂，假如伪顶(底) 铺设不好，后面的开采将难于管理，效率低，技术落后，安全性差等，这些弱点是难于克服的。
“采全高”开采和“分层开采”相比较，实现了合理集中生产、增产、减人、提效、降低成本的目的，技术上可行、经济上合理是中厚煤层开采的发展方向。
参考文献：
[1]黄乐亭. 村庄压煤开采的技术途径[J].中国煤炭.1996(8).[2]李剑，王忠义，张卫国. 模糊数学在液压支架优化设计中的应用[J].西安矿业学院学报.1994(12).
的双重控制，最大限度防止了提升机正常或非正常停车时，造成的保护误动或误报。
3结语
该保护使用西门子S7-300型PLC 程序，利用时间、速度的双重控制手段，保证了保护动作和报警的准确性；采用PC1、PC2双线制安全监视和安全回路，保证了保护动作的可靠性。保护设定后，经过多次试验，均能达到预期的目的。现已推广到副井电控使用，极大提高了主副井运行的安全性能。
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矿山天地
中厚煤层一次采全高开采技术分析
孙善军
(黄陵矿业集团二号煤矿)
摘要:根据陕北煤层的埋藏特点，结合黄陵二号煤矿地质构造特征、煤层赋
存条件、资源状况，对技术经济指标、安全可靠程度进行多因素综合评价。依靠
“中厚煤层”的开采一次采全高的采煤方法。科技进步，分析黄陵二号煤矿
关键词:中厚煤层采全高分层开采1矿井概况
陕西黄陵二号煤矿是一座设计年产量1000万吨的特大型矿井，一期申报年产量700万吨，位于陕西省黄陵县双龙镇境内，该矿井属
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侏罗纪中统延安组煤田，井田内单一的可采2煤层厚度2.5-6m ，平
煤层倾角1°-5°，为近水平煤层，煤质坚硬，地质及水均厚度3.6m ，
文地质结构简单。本矿井开凿5条井筒，采用斜井单一水平开拓，共分八个盘区，主采一盘区位于井田中央，开拓布局优化，主要巷道均布在煤层中，大巷与井筒相连，不设井底车场，不掘盘区巷道，盘区巷道由中央大巷代替，回采工作面沿大巷两侧条带式布置。
2中厚煤层开采方法
从当前我国多数煤炭企业的开采技术上来看，在中厚煤层开采方法上可分为三种:①采取放顶煤开采方法，但对于厚度只有3.6m 的煤层来说，放顶煤开采不是最佳的方法，在本省使用的并不普通；②近年刚发展起来的“大采高”开采技术，指3.0～4.5m 的厚煤层一次采全高技术，在全国大面积推广应用，取得了很好的经济效果；③传统式的开采方法，人工假顶、注浆、铺网、洒水分层开采。针对黄陵
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从实际情况来看，采取“人二号煤矿2层煤的赋存情况和地质条件，
工假顶、铺网、洒水”、小分层(采高2.0m) 开采厚煤层的方法还是易
效益、技术、安全比较来看，显然是“弊”大于“利”，经行的，但从经济、
济技术都不甚合理，易造成资源的浪费，显然与合理开发煤炭资源是相违背的。选择“大采高”实行一次采全高的方法开采中厚煤层，通过
“大采高”开采技术在技术黄陵二号煤矿试采面一年多的实践表明，
经济上合理、安全可靠。上可行、
在近水平中厚煤层中推行一次采全高的采煤方法，关键在支架选型上，液压支架很明显地向两柱掩护式支架发展，采用两柱式支架，一次采全高时，从顶板管理分析，顶板来压时，有效水平分力推向煤壁方向，它使工作面空间的拉应力区转换成压应力区，有效保持了顶板的稳定，控制顶板的断裂和垮落。两柱式支架不仅可缩小控顶距，而且可减小支架对顶板反复支撑和破坏次数，有效地限制采场运动。
3“采全高”技术的可行性分析
3.1技术特点在中厚煤层开采中，“采全高”开采较分层开采具有明显的优越性，主要有:①提高了煤炭资源的利用率，有利于保护
②煤层掘进量小，掘进费用低，有效缓和采掘关系；③减少煤炭资源；
回采工作面搬家次数，节省了设备搬迁安装的工作量和费用；④回采工作面单产较普通开采量可提高1～3倍；⑤提高煤炭块煤率，增加
⑥较分层开采减少铺网和注黄泥浆工序，节约材料及巷道煤炭售价；
维修费用；⑦有利于矿井集中生产，实现减面、减人、提效的目标；⑧减少运输、通风环节，减少安全事故的发生；⑨提高劳动生产率，降低成本，比普通采煤方法工效提高2～4倍，吨煤成本降低8～15元。
3.2经济效益分析黄陵二号煤矿煤层厚度2.5～6.0m ，平均厚3.6m ，按分层开采，以分层2.0m 为准，要分2个分层，以此对“采全高”和“分层开采”的各种费用计算比较如下:
3.2.1工作面产量。采全高:A 1=v1M 1L 1ρc 1（上接第199页）
是在提升机的停止状态和运行速度上设计一道闭锁，使提升机在停车的指令下，达到设定的条件保护立即动作，实现安全制动。由于提升机在正常运行时，从发出停车指令到完全抱闸停车需要一个极短的时间（即为闸的空动时间，《煤矿安全规程》第四百三十一条规定：盘式制动闸空动时间不得超过0.3s ），此时提升机仍然存在一个较大的瞬间速度，特别是在空勾提升状况下更为明显。根据提升机爬行段速度为0.4m/s，在主控PLC 中设定了以上程序段，程序中选定用速度大于0.5m/s，并持续500ms 的故障输出条件，实现时间速度
分层采:A 2=v2M 2L 2ρc 2
式中:v 1、v 2—————工作面推进速度，可视为近似相等；L 1、L 2—————工作面长度，m ，相同(以同一个面比较) ；ρ—————煤的视密度，t/m3；c 1、c 2—————工作面回采率，据测定，c 1略高于c 2，该文计算中按近似相同处理；
M 1、M 2—————采高，m ，因为，M 1≥2M 2，因此可得A 1≥2A 2。3.2.2掘进工作量。按同一个工作面布局，“采全高”与“分层开采”掘进工程量分别为l 1、l 2。
则l 1=0.5l2，掘进工程量减少一半。3.2.3吨煤材料费。F 1为“采全高”吨煤材料费，F 2为“分层采”吨煤材料费，设所投入材料费分别为S 1，S 2。则:F1=S1/A1，F 2=S1/A2，
因产量A 1≥2A 2，所以F 1≤2F 2。分层开采中铺网、注黄泥浆、油脂和乳化液坑木等材料消耗都有所增加，增加费用用△F 表示，
则:F 1＜＜F 2+△F 3.2.4吨煤电耗。2008年度黄陵二号煤矿上半年综合电耗7.32元/t。原煤电耗6.41元/t。“采全高”相当于一个分层开采电耗，“采全高”设备功率虽大一些，但总体的耗电还是小得多。
因此分层开采电耗:D 2=D1A 1/A2。
D 1为采全高吨煤电耗，元/t；D 2为分层开采吨煤电耗，元/t。计算结果表明，“采全高”的电耗仅为“分层开采”电耗的1/2甚至还少。
3.2.5吨煤工资。g 1为“采全高”吨煤工资，g 2为“分层采”吨煤工资。采全高”较“分层开采”不增人，产量却提高2倍以上，因此，g 2=g1A 1/A2，即“采全高”比“分层开采”吨煤工资减少一半以上，实现减人提效。
4“采全高”和“分层开采’优、缺点综合比较“采全高”具有初期投资大、设备笨重、安装工作量大、煤尘大、回
瓦斯相对涌出量大等缺点，但随着高新技术的发展将会逐采率偏低、
步得到解决。分层开采是一种传统的中厚煤层开采方法。但成本高，工艺复杂，假如伪顶(底) 铺设不好，后面的开采将难于管理，效率低，技术落后，安全性差等，这些弱点是难于克服的。
“采全高”开采和“分层开采”相比较，实现了合理集中生产、增产、减人、提效、降低成本的目的，技术上可行、经济上合理是中厚煤层开采的发展方向。
参考文献：
[1]黄乐亭. 村庄压煤开采的技术途径[J].中国煤炭.1996(8).[2]李剑，王忠义，张卫国. 模糊数学在液压支架优化设计中的应用[J].西安矿业学院学报.1994(12).
的双重控制，最大限度防止了提升机正常或非正常停车时，造成的保护误动或误报。
3结语
该保护使用西门子S7-300型PLC 程序，利用时间、速度的双重控制手段，保证了保护动作和报警的准确性；采用PC1、PC2双线制安全监视和安全回路，保证了保护动作的可靠性。保护设定后，经过多次试验，均能达到预期的目的。现已推广到副井电控使用，极大提高了主副井运行的安全性能。
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