平朔井工三礦主采煤層原煤視密度與灰分百分含量的一元線性回歸分析

【摘 要】平朔井工三礦位于山西省朔州市平魯區井坪鎮東北端，面積18.0061 km2；區內主要含煤地層為石炭系太原組地層，總體構造形態為一向東南方向傾斜的單斜構造，在此基礎上發育了幾個方向不一的次一級的平緩向、背斜構造，井田地質構造Ⅰ類，局部達到Ⅱ類。主采煤層3層，即4、9、11號煤層，本次施工中4號煤層局部具風化現象，煤層復雜程度為Ⅰ型。煤類以長焰煤為主。各煤層視密度與灰分百分含量的回歸方程除4號煤層外顯著。

【關鍵詞】視密度；灰分百分含量；散點圖；回歸方程；顯著

1 地質概況

中煤平朔煤業有限責任公司井工三礦位于平朔礦區的西北角，面積18.0016 km2，斜井開拓。中國煤炭地質總局173勘探隊為其進行了2010年度生產地質補充勘探，施工鉆孔20個。平朔井工三礦總體為一向東南傾的平緩的單斜構造，在此基礎上發育了不少的幅度大小不等的方向不一的次一級背向斜構造，推測陷落柱2個，井田地質構造總體屬Ⅰ類，局部達到Ⅱ類。平朔井工三礦開采上石炭統太原組煤層，主要可采煤層為4、9、11號。各主采煤層煤類均以長焰煤為主，本次施工4號煤層邊緣部具風化現象，煤層復雜程度為Ⅰ型。

2 主采煤層特征及其視密度與灰分百分含量的回歸分析

2.1 4號煤層

表1 4號煤層煤芯煤樣化驗成果表

具分叉，合并厚度為3.20-17.00m，平均9.33m。煤層結構復雜，夾石1-10層，一般為2-3層左右。西、北部邊界隱伏露頭煤層甚至風化為紅色泥巖。本次對4號煤層分叉進行了合并處理，對其肉眼正常煤層的視相對密度及干燥基灰分含量進行了按厚度的加權平均處理，此外140-107孔4-1煤層灰分超標，采用了4-2的化驗結果，如表1。

其散點圖為（圖1）：

圖1 4號煤層散點圖

各點近似分布呈一條直線，可對其進行一元線性回歸分析，數學模型為：■=a+bx。

根據：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy= 273.94-5×1.57×34.82=0.62，Lxx=12.34-5×1.572=0.01；從而b=58.33，a=-56.76。

回歸方程為■=-56.76+58.33x。

S總=■yi2-n■■=6127.25-5×34.822=65.79，S回=■■i2-n■■=6097.53-5×34.822=36.07，S剩=S總-S回=65.79-36.07=29.72；F=■=■=3.64。

查F檢驗的臨界值（Fα）表得F 0.10（1，3）= 5.54，小于F，證明回歸方程置信度不足90 %，實用價值不大。

4號煤層煤芯煤樣化驗成果視密度及灰分含量回歸方程置信度不高，可能與4號煤層埋深普遍較淺，且距隱伏樓頭較近，受次風化作用影響程度不等，導致視相對密度與干燥基灰分含量波動較大有關；還有可能與4號煤層以上巖層層數和厚度變化巨大，且因巖層嚴重風化變色和變得較松軟，導致見煤預告無法下準、見軟不甚明顯、可鉆取性差、泥漿污染、鉆探質量受影響等因素有關，若要進一步研究可進行井下煤層采樣化驗。

2.2 9號煤層

煤厚3.60-18.55m，平均11.87m。煤層結構復雜，含夾矸0-10層，一般為2-4層。其視密度及灰分百分含量數據如表2。

表2 9煤層煤芯煤樣化驗成果表

其散點圖為（圖2）：

圖2 9號煤層散點圖

各點近似分布呈一條直線，可對其進行一元線性回歸分析，數學模型為：■=a+bx。

根據：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy=431.12-11×1.49×26.29=1.05，Lxx=24.35-11× 1.492=0.02；從而b=55.13，a=-55.70。

回歸方程為■=-55.70+55.13x。

S總=■yi2-n■■=7735.15-11×26.292=133.40，S回=■■i2-n■■=7659.55-11×26.292=57.80，S剩=S總-S回=65.79-57.80 = 75.60；F=■=■=6.88。

查F檢驗的臨界值（Fα）表得F0.05（1，9）= 5.12，F>F0.05（1，9），證明回歸方程顯著。

2.3 11號煤層

煤厚0-7.92m，平均3.36m，含夾石0-4層，一般為0-1層。其視密度及灰分含量數據如表3。

表3 11煤層煤芯煤樣化驗成果表

其散點圖為（圖3）：

圖3 11號煤層散點圖

各點近似分布呈一條直線，可對其進行一元線性回歸分析，數學模型為：■=a+bx。

根據：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy=313.84-7×1.55×28.83=1.37，Lxx=16.80-7×1.552 =0.01；從而b=111.53，a=-143.89。

回歸方程為■=-143.89+111.53x。

S總=■yi2-n■■=6043.16-7×28.832=226.71，S回=■■i2-n■■ =5969.28-7× 28.832=152.83，S剩=S總-S回=226.71-152.83 =73.88；F=■=■=10.34。

查F檢驗的臨界值（Fα）表得F0.05（1，5）=6.61，F >F0.05（1，5），證明回歸方程顯著。

3 結論

平朔井工三礦各主采煤層除4號煤層外，在95 %的置信度下回歸方程顯著；4號煤層因次風化影響程度不等或鉆探質量原因，回歸方程置信度不足90 %，實用意義不大，若要進一步研究可進行井下煤層采樣化驗。

[責任編輯：楊揚]