中厚煤层一次采全高开采技术分析

孙善军

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。依靠科技进步，分析黄陵二号煤矿“中厚煤层”的开采一次采全高的采煤方法。

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，平均厚度3.6m，煤层倾角1°-5°，为近水平煤层，煤质坚硬，地质及水文地质结构简单。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。针对黄陵二号煤矿2#层煤的赋存情况和地质条件，从实际情况来看，采取“人工假顶、铺网、洒水”、小分层(采高2.0m)开采厚煤层的方法还是易行的，但从经济、效益、技术、安全比较来看，显然是“弊”大于“利”，经济技术都不甚合理，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，通过黄陵二号煤矿试采面一年多的实践表明，“大采高”开采技术在技术上可行、经济上合理、安全可靠。

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，有利于保护煤炭资源；②煤层掘进量小，掘进费用低，有效缓和采掘关系；③减少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，增加煤炭售价；⑥较分层开采减少铺网和注黄泥浆工序，节约材料及巷道维修费用；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:A1=v1M1L1ρc1

分层采:A2=v2M2L2ρc2

式中:v1、v2———工作面推进速度，可视为近似相等；

L1、L2———工作面长度，m，相同(以同一个面比较)；

ρ———煤的视密度，t/m3；

c1、c2———工作面回采率，据测定，c1略高于c2，该文计算中按近似相同处理；

M1、M2———采高，m，因为，M1≥2M2，因此可得A1≥2A2。

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l1、l2。

则l1=0.5l2，掘进工程量减少一半。

3.2.3吨煤材料费。

F1为“采全高”吨煤材料费，

F2为“分层采”吨煤材料费，

设所投入材料费分别为S1，S2。

则:F1=S1/A1，

F2=S1/A2，

因产量A1≥2A2，所以F1≤2F2。

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:F1＜＜F2+△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:

D2=D1A1/A2。

D1为采全高吨煤电耗，元/t；

D2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。

g1为“采全高”吨煤工资，

g2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，g2=g1A1/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、回采率偏低、瓦斯相对涌出量大等缺点，但随着高新技术的发展将会逐步得到解决。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).