礦井地質質量標準研究

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編者按：本論文主要從地質體的復雜性；評價指標的一般性原則；礦井地質條件分類指標等進行講述，包括了多樣性、分類指標必須有廣泛的實用性、“同采地質地段”的等級劃分、以各類煤層所占有的儲量占礦井總儲量的百分比,確定礦井類別、方案要求所有影響連續推采的各種地質因素,都必須充分準確的反映出來等，具體資料請見：

摘要：利用“同采地質地段”理論對生產礦井地質條件進行分類，科學地指導煤礦生產。

關鍵詞：礦井地質條件；同采地質地段；指標；分類

根據(礦井地質規程》對礦井地質條件進行分類,較普遍的反映是:一個具體的井田,很難根據它的各項地質因素復雜程度和煤層穩定程度的指標,唯一地確定它的礦井地質條件類別。這種礦井地質條件類別的不確定性,來自分類指標條文的模糊性及不同人對它理解的差異性,但根本原因在于地質體的復雜性。

1地質體的復雜性

(1)多樣性。影響開采條件的地質因素很多,它們在成因、特征、大小和對開采條件的影響方式和程度上也很不相同。許多地質因素還具有地區性,要制訂包括所有井田或煤層的開采地質條件的分類方案,是相當困難的。(2)變化幅度廣闊性。地質體大小或特征的變化幅度是非常廣闊的。斷層落差可以從幾百米、幾十米到一米左右;走向延伸可以從幾百、幾十公里到短于工作面;褶曲可以從很大到小于工作面;有的對井田影響甚微,有的則成了安全的嚴重威脅等。由于地質體范圍的巨大變化,同一種地質因素對不同井田的開采條件影響的差別也很大。對變化幅度如此巨大的多種地質因素分為四個等級,它們的界限必然是模糊的。(3)空間性。地質體都是三度空間的,不能忽視它們在空間上的分布和排列。同樣條數和總長度的一些較小的斷層,由于空間分布不同,對生產的影響也截然不同;等距平行排列,垂直走向,對生產影響甚微;相交于一隅,相交處可能無法回采,且全都與煤層走向斜交,影響最嚴重。確定煤層穩定性時,樣點的選取也有空間分布的問題,如果不考慮樣點分布的空間性,則同一煤層,最終評定結果,可能是穩定、較穩定煤層,也可能是不穩定煤層,內蒙古不穩定煤層。(4)疊加性。煤層的破壞效應,包括煤層原生成因的分叉尖滅及后生的沖蝕帶、陷落柱、斷層、巖漿巖等的影響使煤層變薄或中斷。它們中任何一種破壞效應都影響煤層的開采條件,煤層受到的破壞就是它們的全部破壞效應之和。故此“原則上應以三個地質因素(斷層、褶曲、巖漿巖)中復雜程度最高的一項為主來加以綜合評定”的做法,在不少情況下會導致對開采條件的錯誤評價。假設,某井田有斷層、沖蝕帶和巖墻各三條,煤層有局部不可采區域三小塊,有巖床和陷落柱各三個。從每種因素來說,數量都不多,故按規程井田應屆I類。但這些因素若互相交叉切割,其綜合影響卻會使開采條件變得相當惡劣。但有些情況,其地質效應又是不可加的。如巖墻沿小斷層侵入,它們對煤層的破壞效應只相當于巖墻(或斷層)的單獨效應。因此,在評價井田類別時,應考慮各地質因素所起的綜合作用,否則,其評價結果往往是錯誤的。

2評價指標的一般性原則

(1)分類指標必須有廣泛的實用性。(2)分類因素與分類指標要相對穩定。(3)分類要與技術條件密切聯系,同時突出地質因素的影響,不應受社會或人為因素的影響。

3礦井地質條件分類指標

上述分析表明,影響煤層開采的地質因素多,變化大,空間配置與相關關系復雜,對煤層開采的影響程度各不相同,所以以所有地質因素為直接分類基礎理的分類方案,其界定是模糊的,分類結果是不唯一的,起不到指導生產的作用,因此,尋找一個綜合的分類指標，是礦井地質條件分類的關鍵。

3.1“同采地質地段”

本文提出“同采地質地段”作為礦井地質條件分類的唯一指標。

“同采地質地段”是指具有相同開采地質條件,能連續推采的煤層地段。在一個同采地質地段內,用相同的采煤工藝和設備可以連續完成采煤任務。同采地質地段的邊界,為各地質體本身的邊界及采區界、水平界、礦界等等。

“同采地質地段”的劃分方法:將所有影響連續推采的地質量因素的界線,畫在采掘工程平面圖上,則這些界線所圍成的大小和形狀不同的地段,就是“同采地質地段”。其中的每一塊,具有相同的開采技術條件。地段之間,其開采技術條件可能相同,也可能不同。這樣的分類指標具有簡單、統一、實用的特點。

“同采地質地段”以能否連續推采為唯一劃分標準。如某小斷層落差略大于1/2采高,但該煤層有偽頂(或偽底),且偽頂(或偽底)的硬度較小,機組能夠切割,則這個斷層就不能作為劃分“同采地質地段”的邊界。

3.2“同采地質地段”的等級劃分

“同采地質地段”的大小差別很大,要以一定的標準對它們分成若干等級。衡量“同采地質地段”等級的最合適的標準就是各種采煤方法對連續推采面積的一般尺寸要求。因此,本文做如下劃分:

(1)一類同采地質地段:適合于綜采。(2)二類同采地質地段:適合于機采。(3)三類同采地質地段:適合于炮采,能布置出正規炮采工作面。(4)四類同采地質地段:雖布置不出正規工作面,但仍可開采。(5)五類同采地質地段:生產上已無法開采、利用的塊段。

4分類方法

以各煤層各類“同采地質地段”圈定的儲量占本煤層總儲量的百分比來劃定煤層類別。

再以各類煤層所占有的儲量占礦井總儲量的百分比,確定礦井類別。

由于此分類方案要求所有影響連續推采的各種地質因素,都必須充分準確的反映出來。因此在進行分類時,必須以已回采或開拓的水平和采區為分類的基礎,未開拓的(或延伸)鄰近水平(或采區),則采用同層外推法和類比法進行評價。公式為:P’=KP

式中,P—已回采(或開拓)的水平(或采區)中某一煤層某類“同采地質地段”圈定儲量占該水平該層總儲量的百分比;P’—延伸(或鄰近)水平(或采區)中某一煤層某類“同采地質地段”圈定儲量占該水平該層總儲量的百分比;K—相關系數。

K值主要反映未知區與已知區相比較,由于各種地質因素的影響,“同采地質地段”在面積和量上的差別。

請注意,外推和類比一般應由同一煤層的已知區去推斷該層未知區。因為同一煤層的不同地段相關性大,具有一定的穩定性。

評價煤層類別時,以各水平(或采區)的儲量加權求得。

5結語

“同采地質地段”概念的提出,旨在拋磚引玉。關于具體的分類標準,尚待今后繼續深入研究。