杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计
[12] Jose Boxho,Firedamp Drainage,Handbook for the Coalmining Industry in the European Community,1980
附录A
（摘自网站： http://tonto.eia.doe.gov/FTPROOT/coal/tr0588.pdf ）
长臂采煤法在煤炭产量中的比例
在1993年，美国有4/5的煤炭是通过长臂采煤法生产的，明显的，仍有很大一部分的是通过其他的方法开采，但主要还是用连续采煤机进行长臂开采，然而，连续采煤机和其他非长臂开采的设备在长臂开采中的应用在过去10年下降了。从占产量2/5慢慢降低到了1/5。
非长臂采煤法产量减少的主要归咎于长臂盘区维度的增加，盘区的宽度和长度的增加导致了长臂开采的增加，相对盘区的增加导致煤炭的产量增加，因此，长臂采煤法增加了煤炭总的产量，极有可能导致其他采煤法的减少，而使用长臂连续采煤法来生产的在过去十年增加了。长臂开采设备的改进和生产开始于1983年，连续采煤机有可能完全贬谪在发展的今天。
在当前通过长臂采煤法生产的比例表现很少的变化。在1993年，西部占到了81％，
36
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
在伊利诺伊盆地达到了74％。同样, 有唯一几个例外, 比例属于73 到百分之84 的一个相当狭窄的范围在状态水平。例外包括西肯塔基(百分之62), 怀俄明(百分之94), 和新墨西哥(100 percent).
在西方，长臂采煤产量的增加可以解释为区域中部分顺槽的减少，在先前提到的，在西方没有采用4条大巷的系统，有1/3的的矿井使用2条大巷，在煤矿的开采期间煤炭的运输严重依靠大巷的数量，在西方，少数的大巷的作用要胜过更狭窄，更短的巷道。
在伊利诺伊盆地很难解释在严格的矿布局中长臂单位在长臂生产中的较低的产量，由于封锁了3条采区的大巷。在伊利诺斯盆地相信许多其他的矿井，利用连续采煤机来生产的的长臂和非长臂占采法中的比例很低
长臂矿井的生产力
和其他地下的采煤法相比长臂开采更加机械化和更加经济。由于以上的原因，再加上最近对长臂采煤法利用的趋势，现在长臂采煤法的产量要比其他的采煤法的产量高。
这份报告主要的目的就是研究长臂采煤法和其他采煤法的劳动生产率的对比。劳动生产率是通过总的产量除以劳动的总时间得到的，并且所有的矿井都被归类于某一种采煤法。一个矿井如果采用长臂开采就会被归类于长臂采煤法。尽管连续采煤机在采用长臂开采的矿井中仍然占有一定的产量（1993年为21％）这些连续采煤机通常被保留用来开拓盘区。这个是长臂开采的系统所必须的，并且现在是长臂开采的一部分。房柱式采煤被分成连续开采和传统开采。一个矿井如果不用任何长臂采煤的方法和一半以上的产量是用连续采煤机开采的就被认为是连续开采。同样的，一个矿井如果不采用长臂采煤法和一半以上的产量是通过传统的方法开采的就会被归类于传统开采。如果一个煤矿采用多种采煤方法，那么矿井的总的产量和总的劳动时间将都用来计算每种方法的生产率
长臂开采矿井与其他开采方法矿井生产力的比较
在整个美国，长臂采煤法的生产率是3.30t/h在1993年（表格16），这要比房柱式开采的生产率高出19％（2.78t/h），连续式开采的生产率要更接近长臂开采（2.84t/h）传统的开采方法的生产率是最低的
在西部，长臂式开采比其他的方法大幅度的增加了生产率（图9）在1993年，西方长臂开采的生产率达到了5.67t/h，要比连续式开采高出了40％。在西部煤层比较厚并且瓦斯的含量低，相应的，只需要较少的大巷就能够提供充足的风流，并且相对减少了非生产性矿产开发工作。总体来说，连续开采和长臂开采在西部的比例为6：1，与之对照的是东部的12：1。长臂开采的生产率的显著提高帮助解释了在这一领域的过去10年中长臂开采的
37
杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计
迅速发展。在伊利诺斯盆地长臂开采的生产率和连续开采的生产率差距很小。在这一地区，长臂开采的效率是3.06t/h在1993年，仅仅比连续开采高出3％，更令人惊讶的是，传统采煤法在伊利诺斯盆地要比连续采煤法和长臂采煤法的生产率更高，在1993年达到了4.10t/h，传统采煤法要比长臂采煤法效率高出34％。在伊利诺斯盆地，7个采用传统开采的仅仅占了地下开采的9％，但是这些矿井的生产都是不正常的。这些地区都位于西部的肯塔基。与此相反，除了一个之外所有的长臂开采都位于伊利诺斯。
在Appalachia，长臂开采的效率是2.94t/h，比连续开采的平均效率高出7％，（2.76t/h），在Appalachia的许多地区，长臂开采的效率要领先连续开采，其中包括Alabama, eastern Kentucky, Maryland,和 Pennsylvania。然而，在Ohio和West Virginia，连续开采要比长臂开采效率高。在West Virginia，连续开采的效率要比长臂开采高7％在1993年。平均来说，长臂开采在Appalachia的效率要比Illinois Basin 或者 the West的低
在Appalachia长臂开采效率低下的原因主要归咎于地理条件、技术。并且是否应用长臂开采也经过了讨论。在Appalachia的煤层要比其他地区的薄，并且埋藏比较深，因此，在Appalachia厚煤层的比例比其他地区少，由于煤层薄，采用长臂开采的方法就会比其他地区开挖更多的大巷。这就会导致效率的降低，而且不得不花费更多的资源进行准备工作。因此，在Appalachia采用了效率低下的刨煤机和单滚筒采煤机，其他的地方已经采用高效的双滚筒采煤机，在Appalachia采煤机的马力也要比其他地区低。最终，这种不同导致了在Appalachia要比采用长臂和房柱的采煤法的Illinois Basin 和West使用更多的工人。在Appalachia，采用房柱采煤的煤矿要比长臂采煤法的煤矿使用更少的工人。
考虑到Appalachia大概73％的煤炭是通过长臂开采的在1993年，当时美国全国采用长臂开采的产量占68％，这就解释了为什么长臂开采的效率要比连续开采的效率低在一些Appalachian的地区。首先，必须注意长臂开采的效益包括投入和由连续采煤机出煤来发展长臂开采，连续采煤机在这种条件下开采的效率要低于那些非长臂开采的情况。因此，采用长臂和连续混合开采的效率要低于只用长臂开采的效率
事实上，长臂开采的效率依靠于长臂开采的速度以及连续开采为长臂开采提供发展条件的两者之间的平衡。尽管连续开采效率比较低下，但是他们在总的产量仅仅占了很少一部分，那就是为什么增加长臂开采盘区的尺寸对于提高生产效率很重要。但是连续开采在长臂开采的前期是必须的。如果连续开采的速度不足，长臂开采就必须等待，就会降低长臂开采的效率。
有可能生产效率在Appalachia降低最重要得原因是因为那里大型的采用长臂开采的矿
38
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
井生产高质量的煤炭为冶金和出口。
在这个国家长臂采煤法在大的地方被使用，由于这个高度机械化的方法的生产潜力，当然, 劳动力生产率是评估和比较不同的采矿方法的许多标准的当中一个。单位生产力，用来测试每班的煤炭产量，这是另一种办法。
在1983到1992，长臂采煤的生产率提高了166％，从平均每班916吨到每班2440吨。尽管连续采煤生产效率的数据不是很可靠，但还是明显看出它的效率不如长臂开采，但是对应的长臂开采的成本要比连续开采高。其他的评审和比较采煤方法的标准还包括安全，经营成本，煤的质量和煤的回采率。在1993，长臂采煤法的回采率为56％，而房柱采煤的回采率为53％。另一个导致长臂采煤法发展的原因是长臂采煤法要比连续采煤法更有提高生产效率的潜力。虽然增产可以通过发展目前没有的技术来实现，但是矿业公司必须能够利用这些技术。已经使用长臂开采的矿井将会比那些没有长臂开采经验的矿井在未来更加迅速的使用新的技术。
生产力发展的方向
过去的事实证明，的确有足够的理由相信长臂采煤法要比其他的地下采煤法更能提高生产率。在过去的10年，长臂采煤法的效率要比房柱采煤法高。从1983到1993，长臂开采的效率提高了108%(从每小时1.59吨增长到每小时3.30吨)，与之对照的是房柱采煤增长了72％（表16）
长臂采煤法产量增加的原因就是盘区的宽度和长度的加大。盘区尺寸加大导致了生产方法的改进。首先，一部分采用高效长臂开采的矿井采用低效率的连续开采来开拓盘区。长臂开采和连续开采比例的变化为连续开采提供了充足的时间来开拓新盘区，因此连续开采不能于长臂开采同步。大型盘区的使用减少了频繁的设备移动，长臂开采使得浪费在移动上的时间减少了。
盘区的不断增大导致了长臂开采设备的更新。工作面输送机的平均马力是1984到1993的两倍。输送机马力的增加导致了输送机的长度和输送能力的增加，因此能够增加工作面的宽度。采煤机的平均马力比1984到1993增加了90％。长臂开采的设备变得更加结实和更加可靠。
长臂采煤设备在采区里面维度的增加，导致了地下开采操作的改变。特别重要的长臂开采可以全采薄煤层。尽管薄煤层的生产率不如厚煤层，但是仍然导致了整个煤矿产量的改变。最终整个矿井每年的产量有了明显的增加。长臂开采的产量以每年超过1000000吨的比例增加，从1983年的43％增加到了1993年的70％。全国性的趋势在Appalachia 和
39
杨勇智：晓南矿150万吨/年矿井通风及矿井排水设计
西部重复。Appalachia的长臂开采从1983到1993增加了95％，对比的是其他煤矿的74％。西部的增加了131％，对比的是其他煤矿的71％。西部高产的原因是由于煤层的厚度和矿井深度适合长臂开采，而且他们的工作面的平均长度也很高。
伊利诺斯盆地并不符合上面的情形，长臂开采的效率仅仅增加了41%,与之对照的是其他煤矿的68%。这主要归咎于这一地区的长臂开采煤矿的数量太少，不足以对本地区产生太大的影响。但是总体来说，长臂开采的煤矿的生产率比其他的煤矿在飞快的增加（图10）。技术发展将在下一章节里面讨论，有理由相信，长臂开采的生产力将比其他采矿方法更高。
长臂开采的采矿成本估计
这个部分提出概略成本估计为两个假定的长臂开采的煤矿。在1990年分条列述的成本估计被这两个矿井使用。模型的矿井被合并到RAMC。RAMC是被用来开发供应曲线的工程/成本模型（煤炭生产和价格的连系）反过来被用作为两座采用RAMC的长臂煤矿的EIA 长期煤炭预测模型（煤炭市场单元包括全国能源系统模型,煤炭供应和运输模式），一个设计旨在代表长臂开采的煤矿在美国的东部已经实践，另一个设计是为了典型的西部的长臂开采。然而，必须强调的是，不同的作业方法也会存在某些相同之处，每个煤矿的地质条件的差别导致了设计的独一无二。简单的说，煤矿开采都没有“典型”的条件，在一个地区使用一种类型的煤矿作为代表是为了方便统计。虽然 用来估计平均开采的费用具有不确定性，。模型的矿井是纯假设的并且不是为了任何现有作业，也不能为具体某矿来准确计算有关成本。
两座模型矿井被详细描述了在提供的报告“Development of RAMC Longwall Model Mines.”里面（包括盘区，工作面，作业时间表，以及以及经营项目与资本成本估计）（表17），在这个报告里面，两座矿井的主要特点都被概括。东部的矿井采用立井/斜坡开采，西部的矿井是近水平开拓的，煤层的埋藏深度是相同的（850英尺），然而东部矿井的开采深度是600英尺，相对于西部的1000英尺。两座矿井的服务年限都是30年。
东部矿井的原煤产量是3041000吨每年，而西部矿井的原煤产量是2587000吨每年，两个矿井都是一个工作面开采。然而，东部的矿井要求3部连续采煤机为长臂提供支持，而西部的只需要2部。东部的煤矿每班产煤3575吨，掘进采煤575吨每班。西部的矿井要高些（4900吨煤每班，掘进采煤700吨每班。），由于西部的地质条件要好一些。
东部矿井长臂工作面的宽度是750英尺，盘区长度是6840英尺。西部的工作面小一些，分别有700英尺宽，盘区6080英尺长。东部矿井支持4个长臂开采，西部支持3个，这些煤矿里面的工人都属于UMWA。
40