煤礦地質類型劃分若干問題研究

段中會， 王生全， 馬 麗

(1.國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室，西安 710021；2.陜西省煤田地質集團有限公司，西安 710021； 3.西安科技大學，西安 710054)

0 引言

自2013年12月《煤礦地質工作規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)發(fā)布施行以來，有效地指導了煤礦地質工作的開展。但是實踐和研究發(fā)現，現行《規(guī)定》的地質類型劃分方案也存在一些問題值得商榷，本文試圖對煤礦地質類型劃分若干問題進行研究，提出解決相關問題的建議。

1 問題與討論

1.1 煤礦地質類型劃分與煤礦地質報告關系問題

《規(guī)定》對煤礦地質類型劃分報告和煤礦地質報告都給出了編寫提綱[1]，對比兩個報告提綱不難發(fā)現：煤礦地質類型劃分報告提綱與煤礦地質報告編制提綱無論是內容還是格式基本保持一致，煤礦地質報告編制提綱增加了4.4其他有益礦產、8.2瓦斯(煤層氣)資源/儲量估算、10探采對比等內容；兩種報告規(guī)定的附圖內容也基本相同，有10類圖件是兩個報告要求都必須附的圖件，差異在于前者要有可采煤層厚度等值線圖和煤礦地質構造綱要圖，后者要有補充勘探鉆孔柱狀圖和井巷地質素描圖。

由此可見，煤礦地質報告涵蓋了煤礦地質類型劃分報告內容。而《規(guī)定》要求煤礦既要定期編寫煤礦地質類型劃分報告又要定期編寫煤礦地質報告。這種狀況造成的弊端尤為明顯，常常是，煤礦地質類型劃分報告和煤礦生產地質報告編寫前后交錯，煤礦疲于應對，多數編制的兩種報告內容相互引用，雷同重復。

1.2 煤礦地質類型評定唯一性的問題

《規(guī)定》第14條指出“一個煤礦原則上只評定劃分一種地質類型”。實踐中，煤礦地質類型劃分以整個煤礦為評價對象，這不符合地質類型劃分的初衷和本意?！兑?guī)定》指出，“煤礦地質類型每5年應重新確定”。很明顯，煤礦地質類型劃分有時效性。與這種時效性對應的是空間上的區(qū)域性。通常，一個煤礦的地質條件與其中某一區(qū)域的條件不完全是一回事，常常會有諸如“復雜類型煤礦”中存在“簡單類型區(qū)域”的一類現象。地質工作雖然研究煤礦整體區(qū)域的地質條件，但從地質類型劃分目的出發(fā)，重點關注應放在報告有效期內的未采區(qū)、主要是5～8年開采接續(xù)區(qū)的采礦地質條件。

1.3 根據煤層瓦斯含量來劃分瓦斯類型問題

《規(guī)定》中，煤層瓦斯含量是劃分瓦斯類型的唯一依據。而《煤礦地質工作規(guī)定釋義》(以下簡稱《釋義》)指出：“考慮煤層瓦斯是瓦斯災害的致災主體，煤層瓦斯含量充分反映了礦井瓦斯的地質屬性，所以本次不只采用礦井瓦斯等級，同時將煤層瓦斯含量作為瓦斯類型確定的另一個依據”[2]。按照《釋義》的解釋，礦井瓦斯等級才是首選的分類依據，煤層瓦斯含量作為瓦斯類型確定的另一個依據?！兑?guī)定》與《釋義》在同一個問題上彼此自相矛盾。

依據煤層瓦斯含量劃分瓦斯類型存在三方面的問題。一是“煤層瓦斯含量”數據來源的局限性。“煤層瓦斯含量”數據來源有兩方面：勘查鉆孔或者井下實測。限于目前勘查技術條件，用鉆探取樣測定煤層瓦斯含量的準確性還很低。如：某煤礦是典型的“低瓦斯含量高涌出礦井”，為“高瓦斯礦井”。而通過解吸法測得瓦斯成分及含氣量詳見表1。從表可看出，該煤礦3#煤瓦斯平均含量1.29m3/t。煤礦在井下四個鉆孔進行瓦斯取樣分析，四個樣品瓦斯含量分別為：3.21、2.46、2.3、2.05m3/t。這些數據要高出地勘鉆孔化驗一倍。

其二，以煤層瓦斯含量作為瓦斯分類指標，難以獲得令人信服的根據。煤層瓦斯含量4m3/t、8m3/t作為分類的標準失據甚至錯誤。在與煤礦瓦斯有關的規(guī)程規(guī)范中，煤層瓦斯含量4m3/t這個標準沒有出處；瓦斯含量8m3/t這個標準，在《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》及《煤礦瓦斯抽采基本指標》中[3-4]，都把“煤層瓦斯含量8m3/t”作為一個“標準”，判定煤與瓦斯突出危險性的參考指標之一。但是，《規(guī)定》地質類型劃分中，卻把“煤層瓦斯含量大于8m3/t”劃分為“復雜”類型而不是“煤與瓦斯突出礦井或按照煤與瓦斯突出礦井管理”的“極復雜”類型，與上述規(guī)程的規(guī)定相左；其三，“煤層瓦斯含量”指標導致煤礦地質類型劃分與煤礦瓦斯防治脫節(jié)?！睹旱V安全規(guī)程》《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《煤礦瓦斯等級鑒定辦法》等煤礦瓦斯防治工作中[5-6]，最常用的瓦斯參數為瓦斯相對涌出量、絕對涌出量、煤層瓦斯壓力等參數。煤層瓦斯含量充分反映的是礦井瓦斯的地質屬性，煤礦地質類型劃分應該突出瓦斯的地質屬性，但是，如果煤礦瓦斯分類不能對煤礦瓦斯防治起到有效的指導作用，也就失去了分類的意義。

表1 某煤礦煤層瓦斯含量測定匯總表Table 1 Summary statement of a coalmine coal seam gas content tested results

1.4 地質類型劃分方案與煤礦建設與安全開采地質保障管理相脫節(jié)

現行《規(guī)定》的地質類型劃分并沒有達到將煤礦地質條件與煤礦建設與安全開采聯系起來的目的。對于煤礦地質類型怎樣影響到煤礦地質工作、煤礦設計和生產安全管理，如煤礦地質工作的投入、地質勘查工程布置、地質工作整體部署、煤礦的安全生產措施、煤礦采區(qū)劃分和生產系統布置等少有關注。最直接相關的是《規(guī)定》第88條，要求煤礦針對不同的地質及開采條件(簡單、中等、復雜)，延深水平高級儲量百分比應達到規(guī)定要求。分析發(fā)現，這里規(guī)定的地質及開采條件來自于《煤、泥炭地質勘查規(guī)范》[7]的勘查類型分類，與煤礦地質類型不能相提并論。而現行《規(guī)定》“強行”使兩者“保持一致”，實際是將不同概念混為一談。另一方面，不同煤礦地質條件千差萬別。理論上而言，一個“簡單地質類型”的煤礦，其理論組合模型只有一種。而一個“中等地質類型”的煤礦，其理論組合模型有31種之多，以此類推，“復雜地質類型”的煤礦，其理論模型更有數百種，“極復雜地質類型”的煤礦則更多。顯然，依現行的分類方案，將如此錯綜復雜的地質條件只是按復雜性歸結為四種類型，有些簡單化了，遠遠滿足不了實際工作的需要。

2 對策和建議

2.1 取消煤礦地質類型劃分專項報告，其內容并入煤礦地質報告之中

煤礦地質類型劃分報告、建礦地質報告及生產地質報告的提綱要求基本相同。三者的主要差異是編制要求的起始時間不同：編寫建礦地質報告是在基建煤礦移交生產前6個月，煤礦地質類型劃分報告，是在基建煤礦移交生產后1年內，編寫生產地質報告，是在基建煤礦移交生產后3年內進行。

“首次”編寫煤礦地質類型劃分報告，是否應該在基建煤礦移交生產后1年內進行？ 1984年《礦井地質規(guī)程》第10條曾規(guī)定：礦井地質條件的類別應在新井投產8～10年內提出，以后每隔8～10年或在修改礦井地質報告時評定一次[8]。顯然，(基建煤礦移交前)在建井報告中對于礦井地質類型有初步劃分評價的前提下，在基建煤礦移交短短一年時間內即進行“首次”礦井地質類型步劃分，意義不大，理由也不充分，況且在其后兩年的生產地質報告編制中，要求再進行地質類型劃分。

因此，建議將煤礦的首次地質類型劃分有關內容并入煤礦建井地質報告，以后的煤礦地質類型劃分并入每五年一個周期的煤礦生產地質報告，即生產階段的首次煤礦地質類型劃分規(guī)定在基建煤礦移交生產后3年內進行，之后每5年修編1次；需要指出的是，建議雖然取消了煤礦地質類型劃分專項報告，但是在煤礦地質報告中強化了煤礦地質類型劃分工作。

2.2 明確“地質類型劃分”以煤礦接續(xù)區(qū)為評價對象，評價結論更加符合煤礦實際

煤礦地質工作實質是通過研究煤礦已采區(qū)地質規(guī)律來預測推斷未采區(qū)地質條件的。針對煤礦接續(xù)區(qū)(一般是5～8年開采范圍)進行地質類型劃分和評價結論更加符合煤礦實際。例如，某煤礦由于周邊存在大量老窯采空區(qū)、且大部可采的上部煤層已經回采完畢，存在大量采空區(qū)積水，積水準確位置范圍水量都不清楚，所以礦井水文地質類型為“復雜”，但煤礦未來5～8年開采范圍接續(xù)區(qū)開采下部煤層，其上的上層煤層屬于不可采區(qū)，不存在采空區(qū)積水問題，同時距離老窯采空區(qū)較遠，經綜合分析，礦井水文地質類型應確定為“簡單”。

2.3 以礦井瓦斯等級為主、瓦斯壓力及瓦斯含量為補充的煤礦瓦斯類型劃分指標依據

按照《煤礦瓦斯等級鑒定辦法》(2018版)的瓦斯等級標準確定的指標(礦井相對瓦斯涌出量、絕對瓦斯涌出量、任一掘進工作面絕對瓦斯涌出量、任一采煤工作面絕對瓦斯涌出量)，將煤礦瓦斯地質類型劃分為“簡單”類型( “低瓦斯礦井一型”) “中等”類型( “低瓦斯礦井二型”)、 “復雜”類型( “高瓦斯礦井”)、 “極復雜”類型(稱為 “突出礦井”)。同時，確定將瓦斯含量作為煤礦瓦斯類型的輔助指標。并且按照“就高不就低”的原則，確定瓦斯地質類型。建議修改內容見表2。

(1)瓦斯含量4m3/t作為“簡單”與“中等”類型分類的指標之一(與原規(guī)定相同)。

(2)瓦斯含量8m3/t作為“極復雜”與“復雜”類型分類的指標之一(不同于原規(guī)定：瓦斯含量8m3/t是“復雜”與“中等”類型分類的指標)。

(3)瓦斯含量6m3/t作為“復雜”與“中等”類型分類的指標之一(不同于原規(guī)定：瓦斯含量8m3/t是“復雜”與“中等”類型分類的指標)。之所以選擇煤層瓦斯含量6m3/t，作為標準，是因為《煤礦安全規(guī)程》第一百一十五條規(guī)定，采用放頂煤開采時，必須遵守下列規(guī)定“高瓦斯、突出礦井的容易自燃煤層，應當采取以預抽方式為主的綜合抽采瓦斯措施和綜合防滅火措施，保證本煤層瓦斯含量不大于6m3/t”。

表2 建議的煤礦瓦斯地質分類方案Table 2 Suggested coalmine gas geological classification scheme

2.4 建立與煤礦建設及安全開采相聯系的煤礦地質類型劃分方案

改進煤礦地質類型劃分方案，最主要的是解決現行煤礦地質類型劃分方案與煤礦安全生產管理相脫節(jié)，導致了地質類型分類目的性不明確的問題。為此，筆者從沿用30年的1984年版本《礦井地質規(guī)程》著眼探討這一問題。

該方案將作為礦井地質條件分類依據的地質因素按復雜程度劃分為Ⅰ-Ⅳ類，將礦井地質條件分成5類礦井，給出了礦井地質條件分類“帶注腳的四位羅馬數字”數碼代號表示法，建立了與煤礦安全生產管理直接聯系。比較現行方案，該方案具有更多的合理性；該方案不足之處是：礦井地質條件分成五類礦井依據不明，“帶注腳的四位羅馬數字”數碼代號表示法顯得過于繁瑣，不利于實際應用。兩相結合，筆者提出“四類十型分類”新方案。

(1)將作為煤礦地質類型劃分依據的地質條件分為兩組；地質構造和煤層穩(wěn)定性條件主要影響的是煤礦的高效生產，一般不會直接帶來煤礦安全問題；而瓦斯類型、水文地質類型和其他開采地質條件是影響煤礦安全開采的主要因素。因此，將作為煤礦地質類型劃分依據的地質條件分為兩組，分別稱之為生產地質條件和安全開采條件，即：生產地質條件：地質構造復雜程度、煤層穩(wěn)定程度；安全開采條件：瓦斯類型、水文地質類型、其他開采地質條件。見表3。

(2)煤礦地質類型劃分為四大類十類型。分別就“生產地質條件”和“安全開采條件”的復雜程度進行評價(簡單、中等、復雜、極復雜)(表3)。根據“生產地質條件”和“安全開采條件”的復雜程度和組合關系，按照“就高不就低”的原則，將煤礦地質類型劃分為四大類十(類)型(表4)。

表3 “生產地質條件”和“安全開采條件”的復雜程度評價表Table 3 Complexity assessment sheet of “production geological condition” and “mining safety condition”

表4 建議的煤礦地質類型“四類十型”劃分表Table 4 Proposed coalmine geological type “four categories and ten types” classification

按照上述“四類十型”分類方案，地質類型分類目的性十分明確。將煤礦地質類型與地質勘查工程布置聯系了起來，一定程度上達到了指導煤礦地質工作，為煤礦地質工作的整體部署和機構建設及組織管理提供依據，為煤礦安全高效開采提供保障之目的。

3 結論

本文研究了現行《煤礦地質工作規(guī)定》關于地質類型劃分存在一些問題，提出了解決相關問題的建議和方案。主要包括：建議把煤礦地質類型劃分報告并入煤礦建井及生產地質報告之中；明確“地質類型劃分”以煤礦接續(xù)區(qū)為評價對象；以礦井瓦斯等級為主、瓦斯壓力及瓦斯含量為補充作為煤礦瓦斯類型劃分指標；提出將地質條件分為生產地質條件和安全開采條件兩類，建議以“四類十型”煤礦地質類型劃分方案使地質類型分類目的性更加明確，有利于煤礦地質類型劃分指導煤礦地質工作并與煤礦安全生產聯系起來。