煤礦勘查建設(shè)中煤炭儲量的計算方法

魏 亮

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西太原 030006)

0 引言

煤炭儲量計算方法很多，大約有二三十種，但在煤田地質(zhì)勘查中常用的只有十多種，最常用的不過兩三種。固體礦產(chǎn)資源儲量估算方法總的來說可概括為兩類:幾何圖形法和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法。其中幾何圖形法包括:算術(shù)平均法、地質(zhì)地段法、等高線法、剖面法、水平面切面法、多角形法、三角形法和等值法。其中，地質(zhì)地段法和斷面法(剖面法和水平面切面法)，在實際礦井建設(shè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，其他估算方法應(yīng)用相對較少，主要用于資源儲量的概略估算，常用于地質(zhì)勘探程度不高，工程分布有限，研究程度不足，只能用于供遠景規(guī)劃的資源量計算。論文主要介紹地質(zhì)地段法、斷面法和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法。

1 地質(zhì)地段法

這是目前在煤炭儲量計算中使用的最廣的一種方法，見圖1。地質(zhì)地段法是把一層煤利用各種要素分割成若干形狀不同、大小不一的小塊，分別計算每一塊段的儲量。劃分塊段的主要因素有煤層的地質(zhì)研究程度(如不同級別的劃分)、煤層的厚度、構(gòu)造因素(如斷層、背向斜軸、煤層傾角大小，不同構(gòu)造復(fù)雜程度等)、煤質(zhì)特征(如按煤的不同牌號、灰分、硫分等)、開采技術(shù)條件(如地溫、水文條件、含量、不同剝采比等)、開拓方式(如不同開采水平、分上下山等)。

圖1 地質(zhì)塊段法

計算儲量時，把礦體當(dāng)作一組密集的、大小不等的塊體劃分塊段的原則就是各小塊段內(nèi)的指標(biāo)一致或近似。塊段的多少是大不相同的，多則上百塊，少則幾塊，它與勘查區(qū)范圍的大小等許多因素有關(guān)。每一塊段的面積大小也不一樣。根據(jù)規(guī)范要求，煤炭儲量計算塊段的劃分一般應(yīng)是:

1)不同儲量級別，確定級別界線;

2)不同開采水平，要分出第一水平(在傾角平緩地區(qū)要劃分出相當(dāng)?shù)谝凰降南绕陂_采地段)，有時不分水平，但要劃分出初期開采范圍。采用平峒開拓的井田，要根據(jù)需要分別計算上山和下山儲量;

以上三條是必須做的，在這個前提下，再按其他要素進一步劃分計算儲量用的塊段。

儲量塊段的邊界線，除級別線，井田邊界線(包括風(fēng)氧化帶線)和煤種界線之外，較多的是斷層線、煤層底板等高線、勘探剖面線、水平劃分線和見煤點連線。

儲量計算方法也很簡單，首先計算每一塊段的儲量，也是用平均法求得的煤層平均厚度和平均容重與塊段面積三者的乘積。儲量、面積、厚度、容重的單位分別為萬t，m2，m和t/m3。將每一個塊段儲量加起來就是一個煤層的儲量，同樣每一個煤層的儲量加起來就是整個勘查區(qū)的儲量。

面積是每一塊段都不一樣的，所以要一個塊段一個塊段的分別計算，但煤厚和容重不一樣，往往是幾個甚至更多個塊段使用一個厚度，而容重更是如此，一個煤層各塊段用同一容重者并不罕見。

該方法具有算術(shù)平均法的一切優(yōu)點，同時又可以按各種不同因素劃分成若干塊段分別計算儲量，可以滿足多方面的要求，因此，在煤炭儲量計算中得到最廣泛的應(yīng)用，特別是在煤田地質(zhì)勘查的詳查、勘探(精查)階段，絕大部分采用這一方法。但在工程密度不大，分布不均和煤層穩(wěn)定性差的情況下，精度較差［1］。

2 剖面法

該方法是用勘探線剖面圖進行儲量計算的一種方法，根據(jù)勘探線是否平行，又可分為兩種方法。

2.1 平行剖面法

平行剖面法即在相鄰兩剖面相互平行的條件下計算儲量的方法。

以相鄰兩剖面之間所控制的煤層體積作為塊段。兩相鄰剖面之間所控制的某一煤層的體積等于該煤層在兩剖面上面積的平均值乘以兩剖面間的距離，體積乘容重即為儲量。各相鄰剖面之間煤層儲量之和即為某一煤層的總儲量。但到煤層邊部或勘查區(qū)邊部，有些特殊情況應(yīng)給予考慮:

綜上所述，年齡小于60歲竇性心動過緩患者的DC值增高，迷走神經(jīng)張力增高。DC值和HRV指標(biāo)都能反映心臟自主神經(jīng)功能，DC作為一項獨立定量評估人體迷走神經(jīng)張力大小的新技術(shù)，它不易受外界環(huán)境的干擾，對竇性心動過緩患者的評估價值較高，值得進一步探討。

1)在煤層邊部，有時只有一個剖面控制，延伸不到第二個剖面即尖滅了。在這種情況下，要根據(jù)煤層尖滅的特點作適當(dāng)處理，如可作楔形體求得，即煤層在剖面上的面積乘以該剖面至煤層尖滅點的距離，再除以2乘以容重;

2)勘查區(qū)邊界不一定正好是勘探線，在這種情況下，煤層只有一個剖面控制向外延伸，但不尖滅。在這種情況下就要根據(jù)煤層向外延伸的形態(tài)特征給予適當(dāng)處理。

以一個勘探線剖面及其兩側(cè)影響范圍的煤層作為一個塊段。塊段的儲量等于該剖面上煤層斷面面積與該剖面左右兩剖面之間距離的1/2再乘以煤的容重。各塊段儲量之和即為總儲量。

2.2 不平行剖面法

當(dāng)勘探線互不平行時，利用剖面法進行儲量計算就比較復(fù)雜，這里介紹兩種比較簡單的方法:剖面影響距離法和剖面影響面積法。

剖面影響距離法:兩條互不平行的勘探線上的煤層截面積所影響的距離在絕大多數(shù)情況下是不一樣的，根據(jù)這一原理計算儲量是該法的特點。圖2有Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ兩條勘探線，互不平行，a1a2和b1b2為勘探線與煤層邊界線的交點連線，其中點分別是c1和c2，將其連接并延伸后，兩條勘探線之間的煤層塊段被分為兩部分，即S'1和S'2。其體積分別為:

其中，V1和V2分別為被c1和c2所分開的煤層的兩部分體積;S1和S2分別為剖面Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ上煤層的截面積;S'1和S'2分別為被c1c2所分開的兩勘探線間煤層底板等高線的水平投影面積;l1和l2分別為兩勘探線上a1b1和a2b2的長度。

圖2 剖面影響距離法計算儲量示意圖

顯然，S'1/l1和S'2/l2分別為Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ勘探線剖面上煤層截面積S1和S2的影響距離。有了體積即可求儲量和總儲量。

剖面影響面積法:如圖3所示，延長Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ兩勘探線相交于O，作α角的二等分線，連接兩勘探線端點1-5和4-7，這樣就把兩勘探線間的煤層面積分為S1和S2兩部分。把S1看作是Ⅰ—Ⅰ剖面的影響面積，S2看作是Ⅱ—Ⅱ剖面的影響面積，兩部分煤層的儲量分別為:

其中，Q1和Q2分別為Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ塊段煤層的儲量;S1和S2分別為Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面的影響面積;Mcp1和Mcp2分別為Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面上各鉆孔見煤厚度的平均值;dcp1和dcp2分別為Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面上各鉆孔見煤點容重的平均值。

剖面法主要優(yōu)點有兩個:

1)方法簡單，并具有足夠的精度;

2)節(jié)省了作煤層底板等高線圖的時間和精力。因此，在煤炭儲量計算中得到了較廣泛的應(yīng)用，特別是應(yīng)用于煤層厚度變化巨大的各類厚煤層的儲量計算中。

3 水平切面法

水平切面法實質(zhì)上是平行斷面法的一種，只是它的斷面不是一個垂面，而是一個水平面。

圖3 剖面影響面積法

設(shè)想用一組等間距的水平面與煤層相切，就得到一系列不同標(biāo)高的煤層水平切面，然后，分別計算相鄰上、下兩水平切面之間煤層的體積和儲量。

其中，V為上下兩相鄰水平切面間煤層體積;S1和S2分別為上下兩相鄰水平切面上煤層的面積;h為上下兩相鄰水平切面間垂直間距;d為煤層容重。

該方法適用于露天開采的傾斜厚煤層的儲量計算。其優(yōu)點是可按露天開采的階段高度分別計算和統(tǒng)計儲量，便于礦井設(shè)計、開采部門利用。

4 簡單統(tǒng)計法

簡單統(tǒng)計法是一種比較概略的儲量計算方法，所采用的公式一般為:

其中，S為儲量計算面積;V為儲量計算范圍內(nèi)的煤系體積;P為平均含煤密度，即單位面積內(nèi)的平均含煤數(shù)量;q為平均含煤率，即煤系地層中單位體積的平均含煤數(shù)量;K為改正系數(shù)。

在煤田預(yù)測中，常常采用以下公式進行儲量計算:

其中，m為煤層總厚度;n為含煤系數(shù);d為煤的平均容重。

改正系數(shù)K值的大小，與含煤建造的特征、后期改造的破壞和地質(zhì)研究程度有關(guān)。一般采用0.2～0.5為宜。含煤建造廣泛發(fā)育，巖性巖相穩(wěn)定，后期改造破壞不大或地質(zhì)研究程度較高的地區(qū)，一般取其上限0.5，反之則取下限0.2。

該方法簡單，但精度低，所以適用于研究程度較低的地區(qū)，或老礦區(qū)外圍和深部，或南方一些不穩(wěn)定、極不穩(wěn)定的煤層，或用于煤田預(yù)測工作中的儲量計算。

5 結(jié)語

煤炭儲量計算方法的選擇，要根據(jù)煤炭工作的不同階段的要求而定，選擇合適的計算方法不僅能夠滿足不同階段的要求，還能提高計算的準(zhǔn)確性。

［1］馬莉萍，湯 鵬，魏燈塔.傳統(tǒng)礦體儲量計算方法探討［J］.中州煤炭，2010(5):21-23.