黃家惠

摘 要：煤炭資源是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的重要能源之一，在煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中，必須對(duì)煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析。重點(diǎn)分析了煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)與煤礦開(kāi)采的關(guān)系，通過(guò)對(duì)煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析，建立了一套完善的煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，從而為煤礦資源的安全開(kāi)采提供了保障。

關(guān)鍵詞：煤礦；地質(zhì)構(gòu)造；評(píng)價(jià)指標(biāo)；開(kāi)采工藝

中圖分類號(hào)：TD163.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0157-02

煤礦地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦的采掘方式和安全措施的確定有很大的影響，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析是保證煤礦穩(wěn)定高產(chǎn)的前提。目前，對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造的研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)定性分析發(fā)展到定量評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與定性分析相結(jié)合，但對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的建立和優(yōu)選卻比較少。下面就煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的建立和優(yōu)選進(jìn)行分析。

1 礦井地質(zhì)構(gòu)造分析

礦井構(gòu)造研究貫穿于煤礦地質(zhì)勘查、礦井建設(shè)、煤礦開(kāi)采等各個(gè)階段，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析是構(gòu)建現(xiàn)代高效、安全礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。目前，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造研究的主要方法有地質(zhì)評(píng)價(jià)、綜合探測(cè)兩種。其中，地質(zhì)評(píng)價(jià)是從地質(zhì)的角度出發(fā)，采用多種手段、多種方法對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展規(guī)律和復(fù)雜程度進(jìn)行科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)；綜合探測(cè)是在地質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井中具有生產(chǎn)前景的開(kāi)采區(qū)，采用物理探測(cè)、化學(xué)探測(cè)等多種探測(cè)方法，對(duì)地質(zhì)的性質(zhì)、煤層的破壞程度等進(jìn)行嚴(yán)格的探測(cè)。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立

在建立煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，要結(jié)合開(kāi)采工藝和地質(zhì)構(gòu)造，全面、客觀地反映煤礦地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度及其對(duì)煤礦開(kāi)采的影響程度。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)和建模預(yù)測(cè)指標(biāo)。

2.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)能夠反映地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度及其對(duì)煤礦開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益的影響，能夠有效解決煤礦開(kāi)采和礦井構(gòu)造定量脫節(jié)的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)包括構(gòu)造面積損失系數(shù)和構(gòu)造面積掘進(jìn)系數(shù)，其中，構(gòu)造面積損失系數(shù)是指地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采面積造成的損失，例如壓薄帶、斷層、底劈構(gòu)造等地質(zhì)構(gòu)造。構(gòu)造面積損失系數(shù)指標(biāo)既能直接反映出地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦資源的破壞程度，又能間接反映出地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度。構(gòu)造面積掘進(jìn)系數(shù)是指在地質(zhì)構(gòu)造的影響下，單位面積增掘的巷道長(zhǎng)度。該系數(shù)能反映出地質(zhì)構(gòu)造對(duì)巷道掘進(jìn)率的影響。

2.2 構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)

構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)包括煤層厚度變異系數(shù)、褶皺密度、剖面褶皺強(qiáng)度系數(shù)、斷層密度、斷層影響系數(shù)、構(gòu)造組數(shù)密度等。煤層厚度變異系數(shù)是指單元內(nèi)煤層厚度均值的變化程度，能直接反映出地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展情況；褶皺密度是指單元煤層中的褶皺總條數(shù)，能反映出煤層褶皺的發(fā)展情況；剖面褶皺強(qiáng)度系數(shù)是在各階段石門綜合剖面圖上，計(jì)量相鄰石門在同一煤層的直線長(zhǎng)度和曲線長(zhǎng)度，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出來(lái)，能反映出煤層褶皺的幅度和強(qiáng)度；斷層密度是指單位面積相差在0.5 m2以下的斷層數(shù)量，能反映出斷層的發(fā)展情況；斷層影響系數(shù)能綜合反映出斷層的發(fā)展情況及其對(duì)煤礦開(kāi)采的影響程度；構(gòu)造組數(shù)密度是指單位面積內(nèi)褶皺組數(shù)和斷層組數(shù)的總和。構(gòu)造的復(fù)雜程度不僅與各種地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展密度有很大的關(guān)系，還會(huì)受構(gòu)造組數(shù)的影響。在開(kāi)采區(qū)域，其構(gòu)造組數(shù)越多，回采處理的難度就越大。

2.3 建模預(yù)測(cè)指標(biāo)

建模預(yù)測(cè)指標(biāo)包括強(qiáng)巖層影響系數(shù)、煤層傾角、煤系巖石力學(xué)強(qiáng)度厚度加權(quán)值、煤層最大視電阻率等。強(qiáng)巖層影響系數(shù)主要反映煤層附近的強(qiáng)硬巖層對(duì)煤層變形的影響。一般情況下，強(qiáng)巖層影響系數(shù)越大，煤層構(gòu)造越簡(jiǎn)單；強(qiáng)巖層影響系數(shù)越小，煤層構(gòu)造就越復(fù)雜。當(dāng)水平擠壓應(yīng)力對(duì)煤系產(chǎn)生作用時(shí)，就會(huì)使平緩的煤層出現(xiàn)褶皺變形的現(xiàn)象，從而誘發(fā)層發(fā)生滑作用，造成局部構(gòu)造復(fù)雜。因此，統(tǒng)計(jì)煤層傾角指標(biāo)可以對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。煤系巖石力學(xué)強(qiáng)度厚度加權(quán)值可以綜合反映煤系中巖石的力學(xué)強(qiáng)度，對(duì)于不同力學(xué)性質(zhì)的煤巖層，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)互層狀，從而引起層間構(gòu)造不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，因此，需要構(gòu)建煤系巖石力學(xué)強(qiáng)度厚度加權(quán)值指標(biāo)。煤層最大視電阻率能反映出煤層構(gòu)造的破壞程度，其大小會(huì)受到煤層破壞程度、煤層裂隙發(fā)展情況、水分、煤灰分等因素的影響。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化

3.1 灰色關(guān)聯(lián)分析法

灰色關(guān)聯(lián)分析法主要用于分析系統(tǒng)內(nèi)各種因素的關(guān)聯(lián)情況。由于影響煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的因素具有不確定性，即存在灰色關(guān)系，人們?cè)谥饔^上很難判斷出影響地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度因素的主次，因此，為了客觀、科學(xué)地評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)出煤礦地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度，篩選出優(yōu)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以將構(gòu)造面積損失系數(shù)當(dāng)成母因素，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法求出各種構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)和建模預(yù)測(cè)指標(biāo)與構(gòu)造面積損失系數(shù)的關(guān)聯(lián)程度。通過(guò)分析關(guān)聯(lián)程度，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度進(jìn)行判斷。由于構(gòu)造面積損失系數(shù)能反映出地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦資源的破壞程度和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響程度，因此，要重點(diǎn)分析關(guān)聯(lián)程度大的指標(biāo)。

3.2 逐步回歸分析法

為確保灰色關(guān)聯(lián)分析法篩選出來(lái)的指標(biāo)具有良好的實(shí)用效果，可以將構(gòu)造面積掘進(jìn)系數(shù)當(dāng)成因變量，將其他構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)和建模預(yù)測(cè)指標(biāo)當(dāng)成自變量，采用逐步回歸分析法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化、篩選。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析礦井地質(zhì)結(jié)構(gòu)，建立完整的地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，并建立經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)、建模預(yù)測(cè)指標(biāo)，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法和逐步回歸分析法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化、篩選，從而選出最合適的評(píng)價(jià)地質(zhì)構(gòu)造的指標(biāo)，為煤礦地質(zhì)構(gòu)造的定量評(píng)價(jià)提供有效信息。

參考文獻(xiàn)

[1]薛喜成.煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的建立與優(yōu)選[J].煤炭技術(shù)，2010（02）：125-126.

[2]劉己盛，向利.煤礦地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的建立與優(yōu)選[J].地球，2013（03）：117-118.

[3]舒建生，賈建稱，王躍忠，等.地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度定量化評(píng)價(jià)——以渦北煤礦為例[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010（06）：141-142.

[4]種衍芬.煤礦開(kāi)采地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2009（02）：132-133.

〔編輯：王霞〕

The Establishment of Coal Mine Geological Evaluation Index System and Preferred

Huang Jiahui

Abstract： Coal is an important energy resource development in our society， in the process of mining of coal resources， must be carefully analyzed the geological structure of the mine. Focuses on the relationship between the geological structure and coal mines coal mining， and the development of coal mines by the geological structure is analyzed， the establishment of a comprehensive evaluation index system of coal mine geological structure， providing protection for the safe mining of coal resources.

Key words： coal； geological structure； evaluation； mining technology