同采地質(zhì)地段初探

劉光懷

【摘 要】根據(jù)《礦井地質(zhì)規(guī)程》對(duì)礦井地質(zhì)條件進(jìn)行分類，較普遍的反映是：一個(gè)具體的井田，很難根據(jù)礦井地質(zhì)因素的復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度指標(biāo)來(lái)確定它的礦井地質(zhì)條件類別。這種礦井地質(zhì)條件類別的不確定性，來(lái)自分類指標(biāo)的模糊性和不同人對(duì)它理解的差異性，其根本原因在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性。本文通過(guò)對(duì)礦井同采地質(zhì)地段的初探研究；筆者分析了礦井地質(zhì)條件的復(fù)雜性、評(píng)價(jià)指標(biāo)的一般性原則及分類方法。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)條件；同采地質(zhì)地段；分類指標(biāo)；分類方法

1.地質(zhì)條件的復(fù)雜性

1.1多樣性

影響礦井開采條件的地質(zhì)因素很多，它們?cè)诖嬉?、特征、大小?duì)開采條件的影響方式和程度也很不相同。許多地質(zhì)因素還具有地區(qū)性，要制定包括它所在井田、煤層的開采地質(zhì)條件的分類方案，是相當(dāng)困難的。

1.2變化幅度廣闊性

地質(zhì)勘探體大小或特征的變化幅度是非常廣闊的。斷層落差可以從1米左右到幾十米、幾百米；走向延伸可以從幾十米、幾百米、到幾十公里；褶曲有寬緩緊密，可以從很大到小于工作面長(zhǎng)度；有的對(duì)井田影響甚微，有的則對(duì)礦井開采影響較大，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)安全等。由于某種原因地質(zhì)勘探體范圍的巨大變化，對(duì)變化幅度巨大的多種地質(zhì)因素分為四個(gè)等級(jí)，它們的界限必然是模糊的。

1.3空間性

地質(zhì)體都是二度空間的，不可忽視它們?cè)诳臻g上的分布、排列和水平上的延伸。同樣條數(shù)和總長(zhǎng)度的一些較小的斷層，由于空間分布、水平上的延伸不同，對(duì)生產(chǎn)的影響也截然不同；等距平行排列，垂直走向，對(duì)生產(chǎn)影響甚微，相交于隅，相交處可能無(wú)法回采，且全都與煤層走向斜交，影響最嚴(yán)重。確定煤層穩(wěn)定性時(shí)，樣點(diǎn)的選取也有空間分布的問(wèn)題，如果不考慮樣點(diǎn)分布的空間性，則同一煤層，最終確定結(jié)果，可能是穩(wěn)定、較穩(wěn)定、也可能是不穩(wěn)定煤層，以實(shí)際差異性大。

1.4疊加性

煤層的破壞效應(yīng)，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、褶曲、巖漿侵入等影響使煤層變薄、中斷、不連續(xù)。它們中任何一種破壞效應(yīng)都影響煤層的開采條件，煤層受到的破壞就是它的全部破壞效應(yīng)之合。故此，“原則上以五個(gè)地質(zhì)因素（斷層、褶曲、分叉、尖滅、沖蝕帶）中復(fù)雜程度最高的一項(xiàng)為主，來(lái)加以綜合評(píng)定”的做法，在不少情況下會(huì)導(dǎo)致對(duì)開采條件的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)。假設(shè)某井田有斷層、沖蝕帶、巖墻體各三條，煤層有局部不可采區(qū)域三塊，有陷落柱三個(gè)。從每種因素來(lái)說(shuō)，數(shù)量都不多，按“規(guī)程”應(yīng)屬Ⅰ類。但這些因素相互交叉切割，其綜合影響卻會(huì)使開采條件變得相當(dāng)惡劣，但有些情況，其地質(zhì)效應(yīng)又是不可相加的，如巖墻沿小斷層侵入，它們對(duì)煤層的破壞效應(yīng)只相當(dāng)于巖墻或斷層的單獨(dú)效應(yīng)。因此，在評(píng)價(jià)井田類別時(shí)，應(yīng)考慮各地質(zhì)因素所起的綜合作用，否則，其評(píng)價(jià)結(jié)果往往是錯(cuò)的。

1.5緊密性

各種地質(zhì)因素在井田內(nèi)的分布是密集還是松散是影響礦井開采機(jī)械化程度的關(guān)鍵，相同數(shù)量的地質(zhì)因素在空間分布上緊密或松散對(duì)煤層開采的影響程度是不同的，分布緊密則導(dǎo)致部分區(qū)或（塊段）可能無(wú)法開采，分布松散對(duì)開采影響不大，如果是等間分布，雖然各塊段都能開采，但可能影響開采機(jī)械化的程度。

2.評(píng)價(jià)指標(biāo)的一般性原則

（1）分類指標(biāo)必須有廣泛的實(shí)用性。

（2）以砂巖為主的煤層頂?shù)装?，兩煤層中揭露的斷層傾角較大，角度在60～90°間，斷層發(fā)育較穩(wěn)定，影響范圍大，落差在1.0m以上都會(huì)在兩煤層中產(chǎn)生相互影響。其對(duì)煤層的斷裂方式，一般頂?shù)装寰a(chǎn)生位移。

（3）以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主的煤層頂?shù)装?，斷層傾角一般在20～60°，斷層產(chǎn)狀變化大，斷層影響范圍小，斷層一般以層間滑動(dòng)的方式出現(xiàn)。這是因?yàn)槠淇伤苄暂^強(qiáng)，層間距在10m以上，落差小于3.0m，兩煤層不會(huì)產(chǎn)生相互影響。

（4）層間距小于10.0m時(shí)，落差在3m以上的斷層，對(duì)兩煤層都會(huì)產(chǎn)生影響。這是因?yàn)閮擅簩雍捅r層對(duì)外抗壓能力弱，層狀易發(fā)生變形。

3.礦井地質(zhì)條件分類指標(biāo)

上述分析表明，影響煤層開采的地質(zhì)因素多，變化大，空間配置與相關(guān)關(guān)系復(fù)雜，對(duì)煤層開采的影響程度各不相同，所以，以所有地質(zhì)因素為直接分類基礎(chǔ)理論的分類方案，其界定是模糊的，分類結(jié)果不是唯一的，起不到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用，因此，尋找一個(gè)綜合的分類指標(biāo)，是礦井地質(zhì)條件分類的關(guān)鍵。

3.1“同采地質(zhì)地段”

本文提出“同采地質(zhì)地段”作為礦井地質(zhì)條件分類的唯一指標(biāo)。

“同采地質(zhì)地段”是指具有相同開采地質(zhì)條件，采用同一采煤方法，回采工藝，能連續(xù)推采煤層的地段。在一個(gè)同采地質(zhì)地段內(nèi)，用相同的采煤工藝和設(shè)備可以連續(xù)完成采煤任務(wù)。同采地質(zhì)地段的邊界，為各地質(zhì)體本身的邊界及采區(qū)界、水平界、礦界等等。

“同采地質(zhì)地段”的劃分方法：將所有影響連續(xù)推采的地質(zhì)因素的界線，畫在采掘工程平面圖（煤層底板等高線）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(zhì)地段”。其中的每一塊，具有相同的開采技術(shù)條件。地段之間，其開采技術(shù)條件可能相同，也可能不同。這樣的分類指標(biāo)具有簡(jiǎn)單、統(tǒng)一、實(shí)用的特點(diǎn)。

“同采地質(zhì)地段”以能否連續(xù)推采為唯一劃分標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)組能夠切割（工作面能連續(xù)推進(jìn)），則這個(gè)斷層就不能作為劃分“同采地質(zhì)地段”的邊界。

3.2“同采地質(zhì)地段”的等級(jí)劃分

“同采地質(zhì)地段”的大小差別很大，要以一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它們分成若干等級(jí)。衡量“同采地質(zhì)地段”等級(jí)的最合適的標(biāo)準(zhǔn)就是各種采煤方法對(duì)連續(xù)推進(jìn)采面的一般尺寸要求。因此，本文做如下劃分：一類同采地質(zhì)地段：適合于綜采。二類同采地質(zhì)地段：適合于機(jī)采。三類同采地質(zhì)地段：適合于炮采。四類同采地質(zhì)地段：雖不能布置出正規(guī)工作面，但仍可用其它采煤工藝開采。五類同采地質(zhì)地段：生產(chǎn)上已無(wú)法開采、利用的塊段。

4.分類方法

以各煤層各類“同采地質(zhì)地段”圈定的儲(chǔ)量占本煤層工業(yè)資源儲(chǔ)量的百分比來(lái)劃定煤層類別。

再以礦井、水平、采區(qū)“同采地質(zhì)地段”儲(chǔ)量所占礦井、水平、采區(qū)、煤層工業(yè)資源儲(chǔ)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(xù)推采的各種地質(zhì)因素，都必須充分準(zhǔn)確的反映出來(lái)。因此在進(jìn)行分類時(shí)，必須以礦井、水平、采區(qū)、煤層適宜于各類“同采地質(zhì)地段”（各種采煤工藝）采出的資源量占礦井、水平、采區(qū)、煤層資源量的比例為基礎(chǔ)，類比法進(jìn)行評(píng)價(jià)，各類 “同采地質(zhì)地段”百分比越大越適宜。

公式為：P=T/D.

公式中 P—“同采地質(zhì)地段”（采用不同采煤工藝）圈定儲(chǔ)量占礦井、水平、采區(qū)、煤層工業(yè)資源/儲(chǔ)量的百分比。T—礦井、水平、采區(qū)、煤層 “同采地質(zhì)地段”（采用不同采煤工藝）圈定資源量。D—礦井、水平、采區(qū)、煤層工業(yè)資源/儲(chǔ)量。

在評(píng)價(jià)中也可進(jìn)行相連礦井評(píng)價(jià)，利用相連生產(chǎn)礦井地質(zhì)塊段條件，對(duì)相連新建、擴(kuò)建礦井的地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用礦井地質(zhì)條件分類指標(biāo)可在礦井設(shè)計(jì)階段依據(jù)地質(zhì)資料和礦井開采資料進(jìn)行開采條件分析，合理選擇主要巷道布置，采煤方法、回采工藝，確定礦井開采機(jī)械化程度的可行性，在礦井生產(chǎn)過(guò)程中可依據(jù)礦井實(shí)際揭露地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存條件，合理確定礦井開采條件所屬類別，有利于合理選擇適宜礦井開采地質(zhì)條件相適宜的采煤礦方法，提高資源回收率，減少損失，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.結(jié)語(yǔ)

“同采地質(zhì)地段”概念的提出，旨在拋磚引玉。本人對(duì)礦井同采地質(zhì)地段的初探及分析，得知：這種礦井地質(zhì)條件類別的不確定性，來(lái)自分類指標(biāo)的模糊性和不同人對(duì)它理解的差異性，它的根本原因在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性。關(guān)于具體的分類標(biāo)準(zhǔn)，尚待今后繼續(xù)深入研究。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]梁衛(wèi)國(guó)，宋建民.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與煤炭工業(yè)[J].山西高等學(xué)校社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)，2012（10）.

[2]姚信仁，蘇昭州.福建省天湖山新村井田官殊礦井儲(chǔ)量核實(shí)可供性分析[A].2005.

[3]劉建雄.礦井采煤工作面瓦斯涌出規(guī)律研究[D].西安科技大學(xué)，2011.