煤層穩(wěn)定性的定性與定量評(píng)價(jià)

李建芳

（山西省煤炭工業(yè)廳 煤炭資源地質(zhì)局，太原 030045）

煤礦兼并重組以來(lái)，煤炭資源開發(fā)利用水平逐步提高，開采的機(jī)械化程度也有很大發(fā)展，對(duì)煤層地質(zhì)研究越顯重要。其中煤層穩(wěn)定性是影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素之一，也決定著煤層的開采方式。

1 煤層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的概況

煤炭開發(fā)生產(chǎn)中，煤層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)尤為重要。國(guó)家地質(zhì)勘查規(guī)范中，根據(jù)煤層穩(wěn)定性決定勘探工程網(wǎng)度，從而決定儲(chǔ)量級(jí)別比例。評(píng)定煤層穩(wěn)定性，首先因素是煤層厚度變化，煤層厚度變化很大，且發(fā)生尖滅、增厚、變薄、分叉等，直接影響煤層的穩(wěn)定性。進(jìn)行煤層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)見煤點(diǎn)的煤層厚度變化，確定煤層的空間展布形態(tài)。其次是煤層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，根據(jù)見煤點(diǎn)的煤層含夾矸情況，確定其結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單、較簡(jiǎn)單，或是復(fù)雜、極復(fù)雜煤層。最后是考慮煤層的可采性，要按見煤點(diǎn)的可采性確定。煤層穩(wěn)定性通常以煤層的變化規(guī)律和煤層可采性進(jìn)行劃分，采用定性和定量相結(jié)合的方法確定。

2 申南凹煤礦的煤層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本文以申南凹煤礦為例，對(duì)其可采的4號(hào)、9號(hào)煤層的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）煤層情況。4號(hào)煤層位于山西組中下部，煤層厚度0.63～1.00 m、平均0.84 m，含0～2層夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單-較簡(jiǎn)單，井田西北及東北部煤層較薄不可采。9號(hào)煤層位于太原組下部，煤層厚度0.40～1.70 m、平均1.30 m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，普遍含0～1層夾矸，井田中西部局部不可采。

2）煤層穩(wěn)定性的定性評(píng)價(jià)。①定性標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)定煤層：煤層的厚度變化小，有一定變化規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較簡(jiǎn)單；煤類單一。全區(qū)可采或大部可采。較穩(wěn)定煤層：煤層的厚度有變化，規(guī)律性較明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單-復(fù)雜；有2個(gè)煤類。全區(qū)可采或大部可采?？刹蓞^(qū)域內(nèi)厚度及煤質(zhì)變化不大。不穩(wěn)定煤層：煤層厚度變化較大，無(wú)明顯的變化規(guī)律，結(jié)構(gòu)復(fù)雜至極復(fù)雜；有3個(gè)或3個(gè)以上煤類。極不穩(wěn)定煤層：煤層的厚度變化很大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續(xù)，很難找出變化規(guī)律，可采范圍零星分布；很難進(jìn)行煤分層對(duì)比，層組對(duì)比有困難的復(fù)合煤層。②4號(hào)煤層有14個(gè)見煤點(diǎn)，9號(hào)煤層有28個(gè)見煤點(diǎn)，對(duì)見煤點(diǎn)煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、煤類、可采性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1和表2所示。根據(jù)煤層穩(wěn)定性的定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定：4號(hào)煤層屬較穩(wěn)定煤層，9號(hào)煤層屬穩(wěn)定煤層。

3）煤層穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)。①主要有兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：煤層可采性指數(shù)km和煤厚變異系數(shù)γ。薄煤層以km為主，γ為輔；中厚及厚煤層以γ為主，km為輔；參照指標(biāo)如表3所示。②煤層可采性指數(shù)算法：

式中：Km為煤層可采性指數(shù)；n為參與煤層厚度評(píng)價(jià)見煤點(diǎn)總數(shù)；n′為煤層厚度大于或等于可采厚度見煤點(diǎn)數(shù)。③煤厚變異系數(shù)γ算法：

式中：γ為煤厚變異系數(shù)；M1為每個(gè)見煤點(diǎn)的實(shí)測(cè)煤層厚度，m為煤礦（或分區(qū)）的平均煤層厚度，m；n為參與評(píng)價(jià)見煤點(diǎn)數(shù)；S為均方差值，m。④根據(jù)表1和表 2 指標(biāo)，按式（1）、（2）、（3）算得 Km、γ。4 號(hào)煤層Km為 0.77，γ為 29.49%；9號(hào)煤層 Km為 0.96，γ為23.85%。井田內(nèi)4號(hào)、9號(hào)煤層為薄煤層，根據(jù)定量評(píng)價(jià)：4號(hào)煤層為較穩(wěn)定煤層，9號(hào)煤層為穩(wěn)定煤層。

表1 4號(hào)煤層見煤點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

表2 9號(hào)煤層見煤點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

表3 評(píng)價(jià)煤層穩(wěn)定性的主、輔指標(biāo)

3 結(jié)論

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，申南凹煤礦4號(hào)煤層為較穩(wěn)定煤層，9號(hào)煤層為穩(wěn)定煤層。煤層穩(wěn)定性定性與定量相結(jié)合的方法，有利于統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，有據(jù)可依、更趨合理。

[1] 桂和榮,郝臨山.煤礦地質(zhì)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2005:121-125.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T0215-2002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京:地質(zhì)出版社,2002.