矿井地质质量标准研究

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编者按：本论文主要从地质体的复杂性；评价指标的一般性原则；矿井地质条件分类指标等进行讲述，包括了多样性、分类指标必须有广泛的实用性、“同采地质地段”的等级划分、以各类煤层所占有的储量占矿井总储量的百分比,确定矿井类别、方案要求所有影响连续推采的各种地质因素,都必须充分准确的反映出来等，具体资料请见：

摘要：利用“同采地质地段”理论对生产矿井地质条件进行分类，科学地指导煤矿生产。

关键词：矿井地质条件；同采地质地段；指标；分类

根据(矿井地质规程》对矿井地质条件进行分类,较普遍的反映是:一个具体的井田,很难根据它的各项地质因素复杂程度和煤层稳定程度的指标,唯一地确定它的矿井地质条件类别。这种矿井地质条件类别的不确定性,来自分类指标条文的模糊性及不同人对它理解的差异性,但根本原因在于地质体的复杂性。

1地质体的复杂性

(1)多样性。影响开采条件的地质因素很多,它们在成因、特征、大小和对开采条件的影响方式和程度上也很不相同。许多地质因素还具有地区性,要制订包括所有井田或煤层的开采地质条件的分类方案,是相当困难的。(2)变化幅度广阔性。地质体大小或特征的变化幅度是非常广阔的。断层落差可以从几百米、几十米到一米左右;走向延伸可以从几百、几十公里到短于工作面;褶曲可以从很大到小于工作面;有的对井田影响甚微,有的则成了安全的严重威胁等。由于地质体范围的巨大变化,同一种地质因素对不同井田的开采条件影响的差别也很大。对变化幅度如此巨大的多种地质因素分为四个等级,它们的界限必然是模糊的。(3)空间性。地质体都是三度空间的,不能忽视它们在空间上的分布和排列。同样条数和总长度的一些较小的断层,由于空间分布不同,对生产的影响也截然不同;等距平行排列,垂直走向,对生产影响甚微;相交于一隅,相交处可能无法回采,且全都与煤层走向斜交,影响最严重。确定煤层稳定性时,样点的选取也有空间分布的问题,如果不考虑样点分布的空间性,则同一煤层,最终评定结果,可能是稳定、较稳定煤层,也可能是不稳定煤层,内蒙古不稳定煤层。(4)叠加性。煤层的破坏效应,包括煤层原生成因的分叉尖灭及后生的冲蚀带、陷落柱、断层、岩浆岩等的影响使煤层变薄或中断。它们中任何一种破坏效应都影响煤层的开采条件,煤层受到的破坏就是它们的全部破坏效应之和。故此“原则上应以三个地质因素(断层、褶曲、岩浆岩)中复杂程度最高的一项为主来加以综合评定”的做法,在不少情况下会导致对开采条件的错误评价。假设,某井田有断层、冲蚀带和岩墙各三条,煤层有局部不可采区域三小块,有岩床和陷落柱各三个。从每种因素来说,数量都不多,故按规程井田应届I类。但这些因素若互相交叉切割,其综合影响却会使开采条件变得相当恶劣。但有些情况,其地质效应又是不可加的。如岩墙沿小断层侵入,它们对煤层的破坏效应只相当于岩墙(或断层)的单独效应。因此,在评价井田类别时,应考虑各地质因素所起的综合作用,否则,其评价结果往往是错误的。

2评价指标的一般性原则

(1)分类指标必须有广泛的实用性。(2)分类因素与分类指标要相对稳定。(3)分类要与技术条件密切联系,同时突出地质因素的影响,不应受社会或人为因素的影响。

3矿井地质条件分类指标

上述分析表明,影响煤层开采的地质因素多,变化大,空间配置与相关关系复杂,对煤层开采的影响程度各不相同,所以以所有地质因素为直接分类基础理的分类方案,其界定是模糊的,分类结果是不唯一的,起不到指导生产的作用,因此,寻找一个综合的分类指标，是矿井地质条件分类的关键。

3.1“同采地质地段”

本文提出“同采地质地段”作为矿井地质条件分类的唯一指标。

“同采地质地段”是指具有相同开采地质条件,能连续推采的煤层地段。在一个同采地质地段内,用相同的采煤工艺和设备可以连续完成采煤任务。同采地质地段的边界,为各地质体本身的边界及采区界、水平界、矿界等等。

“同采地质地段”的划分方法:将所有影响连续推采的地质量因素的界线,画在采掘工程平面图上,则这些界线所围成的大小和形状不同的地段,就是“同采地质地段”。其中的每一块,具有相同的开采技术条件。地段之间,其开采技术条件可能相同,也可能不同。这样的分类指标具有简单、统一、实用的特点。

“同采地质地段”以能否连续推采为唯一划分标准。如某小断层落差略大于1/2采高,但该煤层有伪顶(或伪底),且伪顶(或伪底)的硬度较小,机组能够切割,则这个断层就不能作为划分“同采地质地段”的边界。

3.2“同采地质地段”的等级划分

“同采地质地段”的大小差别很大,要以一定的标准对它们分成若干等级。衡量“同采地质地段”等级的最合适的标准就是各种采煤方法对连续推采面积的一般尺寸要求。因此,本文做如下划分:

(1)一类同采地质地段:适合于综采。(2)二类同采地质地段:适合于机采。(3)三类同采地质地段:适合于炮采,能布置出正规炮采工作面。(4)四类同采地质地段:虽布置不出正规工作面,但仍可开采。(5)五类同采地质地段:生产上已无法开采、利用的块段。

4分类方法

以各煤层各类“同采地质地段”圈定的储量占本煤层总储量的百分比来划定煤层类别。

再以各类煤层所占有的储量占矿井总储量的百分比,确定矿井类别。

由于此分类方案要求所有影响连续推采的各种地质因素,都必须充分准确的反映出来。因此在进行分类时,必须以已回采或开拓的水平和采区为分类的基础,未开拓的(或延伸)邻近水平(或采区),则采用同层外推法和类比法进行评价。公式为:P’=KP

式中,P—已回采(或开拓)的水平(或采区)中某一煤层某类“同采地质地段”圈定储量占该水平该层总储量的百分比;P’—延伸(或邻近)水平(或采区)中某一煤层某类“同采地质地段”圈定储量占该水平该层总储量的百分比;K—相关系数。

K值主要反映未知区与已知区相比较,由于各种地质因素的影响,“同采地质地段”在面积和量上的差别。

请注意,外推和类比一般应由同一煤层的已知区去推断该层未知区。因为同一煤层的不同地段相关性大,具有一定的稳定性。

评价煤层类别时,以各水平(或采区)的储量加权求得。

5结语

“同采地质地段”概念的提出,旨在抛砖引玉。关于具体的分类标准,尚待今后继续深入研究。