煤層穩定性的定性與定量評價

李建芳

（山西省煤炭工業廳 煤炭資源地質局，太原 030045）

煤礦兼并重組以來，煤炭資源開發利用水平逐步提高，開采的機械化程度也有很大發展，對煤層地質研究越顯重要。其中煤層穩定性是影響煤礦生產的主要地質因素之一，也決定著煤層的開采方式。

1 煤層穩定性評價的概況

煤炭開發生產中，煤層穩定性評價尤為重要。國家地質勘查規范中，根據煤層穩定性決定勘探工程網度，從而決定儲量級別比例。評定煤層穩定性，首先因素是煤層厚度變化，煤層厚度變化很大，且發生尖滅、增厚、變薄、分叉等，直接影響煤層的穩定性。進行煤層穩定性評價時，應詳細統計區域內見煤點的煤層厚度變化，確定煤層的空間展布形態。其次是煤層結構的復雜程度，根據見煤點的煤層含夾矸情況，確定其結構是簡單、較簡單，或是復雜、極復雜煤層。最后是考慮煤層的可采性，要按見煤點的可采性確定。煤層穩定性通常以煤層的變化規律和煤層可采性進行劃分，采用定性和定量相結合的方法確定。

2 申南凹煤礦的煤層穩定性評價

本文以申南凹煤礦為例，對其可采的4號、9號煤層的穩定性進行評價。

1）煤層情況。4號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，結構簡單-較簡單，井田西北及東北部煤層較薄不可采。9號煤層位于太原組下部，煤層厚度0.40～1.70 m、平均1.30 m，結構簡單，普遍含0～1層夾矸，井田中西部局部不可采。

2）煤層穩定性的定性評價。①定性標準。穩定煤層：煤層的厚度變化小，有一定變化規律，結構簡單、較簡單；煤類單一。全區可采或大部可采。較穩定煤層：煤層的厚度有變化，規律性較明顯，結構簡單-復雜；有2個煤類。全區可采或大部可采。可采區域內厚度及煤質變化不大。不穩定煤層：煤層厚度變化較大，無明顯的變化規律，結構復雜至極復雜；有3個或3個以上煤類。極不穩定煤層：煤層的厚度變化很大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續，很難找出變化規律，可采范圍零星分布；很難進行煤分層對比，層組對比有困難的復合煤層。②4號煤層有14個見煤點，9號煤層有28個見煤點，對見煤點煤層厚度、煤層結構復雜程度、煤類、可采性進行統計，如表1和表2所示。根據煤層穩定性的定性評價標準確定：4號煤層屬較穩定煤層，9號煤層屬穩定煤層。

3）煤層穩定性的定量評價。①主要有兩個評價指標：煤層可采性指數km和煤厚變異系數γ。薄煤層以km為主，γ為輔；中厚及厚煤層以γ為主，km為輔；參照指標如表3所示。②煤層可采性指數算法：

式中：Km為煤層可采性指數；n為參與煤層厚度評價見煤點總數；n′為煤層厚度大于或等于可采厚度見煤點數。③煤厚變異系數γ算法：

式中：γ為煤厚變異系數；M1為每個見煤點的實測煤層厚度，m為煤礦（或分區）的平均煤層厚度，m；n為參與評價見煤點數；S為均方差值，m。④根據表1和表 2 指標，按式（1）、（2）、（3）算得 Km、γ。4 號煤層Km為 0.77，γ為 29.49%；9號煤層 Km為 0.96，γ為23.85%。井田內4號、9號煤層為薄煤層，根據定量評價：4號煤層為較穩定煤層，9號煤層為穩定煤層。

表1 4號煤層見煤點統計表

表2 9號煤層見煤點統計表

表3 評價煤層穩定性的主、輔指標

3 結論

綜合評價結果，申南凹煤礦4號煤層為較穩定煤層，9號煤層為穩定煤層。煤層穩定性定性與定量相結合的方法，有利于統一認識，有據可依、更趨合理。

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

[2] 中華人民共和國國土資源部.DZ/T0215-2002煤、泥炭地質勘查規范[S].北京:地質出版社,2002.