斷層影響煤礦掘進的多元回歸分析

摘要：煤礦掘進效率直接關系到生產銜接和掘進成本。文章以實際生產地質資料為基礎，利用數理統計和回歸分析方法，歸納出了斷層影響掘進的四個因素與全巖掘進率的定量關系，有利于指導掘進生產計劃的下達和掘進工藝的改進，進而提高效率，降低成本，有益安全。

關鍵詞：斷層；煤礦掘進；多元回歸分析；掘進效率；數理統計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD163 文章編號：1009-2374（2015）05-0156-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0410

影響煤礦掘進的最主要地質因素之一是斷層，特別是小型斷層。當掘進工作面遇到斷層時，頂板壓力增大，頂板破碎，多數情況下出現半煤巖或全巖掘進，有時甚至出現冒頂事故，嚴重制約了掘進效率。

研究斷層對掘進的影響程度，建立斷層影響因素與全巖掘進率的定量關系，對安排掘進生產計劃、選擇掘進方案、提高掘進效率，具有重要的現實意義。所謂全巖掘進率就是全巖巷道進尺數與總進尺數的比值的百分數。為此，我們搜集了開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業分公司2011年以來的大量地質資料，運用數理統計和回歸分析方法進行分析處理，取得了初步

成果。

1 斷層對掘進的影響因素

煤礦生產實踐表明，斷層對掘進的影響因素主要有斷層落差、煤層厚度、斷層傾角、斷層走向、斷層個數。在此，我們選擇了下面五個變量作為斷層對掘進的影響因素。

1.1 斷層破壞系數

斷層破壞系數是斷層落差h與煤層厚度m的比值，即μ=h/m。μ越大，說明斷層落差越大、煤厚越小，掘進越困難，全巖掘進進尺可能越多。在同一掘進工作面，煤厚總體來說變化不大。因此，斷層落差起決定作用。我們將μ作為影響因素。

1.2 斷層線密度

斷層線密度是斷層個數n與巷道長度d的比值，即ρ=（n/d）×100。顯然，ρ越大，說明斷層的個數越多，掘進越困難，全巖掘進進尺可能越多。我們將ρ作為影響因素。

1.3 斷層傾角β的sinβ

一般認為，斷層傾角越小，斷層的破碎帶越寬，冒頂的危險程度也越大，掘進越困難，全巖掘進進尺可能越多。我們將sinβ作為影響因素。

1.4 斷層走向與掘進方向的夾角θ的sinθ

斷層走向與掘進方向的夾角越小，影響掘進的距離越長，掘進越困難，全巖掘進進尺可能越多。我們將sinθ作為影響因素。

1.5 斷層的不可見度

設計掘進工作面不可能完全避開所有斷層，因此，掘進巷道必然通過探測斷層和推測斷層，我們稱之為可預見斷層。在掘進施工以后，往往揭露新的斷層，我們稱之為不可預見斷層。斷層的不可見度是不可預見斷層個數n1與可預見斷層個數n2的比值，即ω=n1/n2。顯然，斷層的不可見度越大，地質預報的準確程度越低，掘進越困難，全巖掘進進尺可能越多。ω與線性密度ρ有關，我們將ω作為影響因素的參考因素，不作為斷層對掘進影響的評價因素。

3 應用

利用上述公式，可以預測掘進巷道的全巖掘進率，所使用的斷層為三維地震斷層和附近巷道揭露的斷層，同時結合區域構造不可見度加以修正。得到全巖掘進率后，便可下達較為合理的作業計劃。

另外，當計算的全巖掘進率數值較大時，應該考慮改進掘進工藝和方法，即對于較為可靠的斷層，采取提前控制掘進層位的措施，以減少全巖或半巖進尺或使掘進巷道處于較軟層位。此處不再詳述。

4 結語

斷層對煤礦生產的影響規律的研究是個世界性難題，我們只列舉了斷層影響掘進的四個主要評價因素，得出了全巖掘進率預測公式，具有現實參考價值。通過理論計算和經驗統計初步認為，掘進巷道在設計巷道的全巖掘進率達到11%時，或者改變設計，或者利用鉆探查明構造進而改變施工工藝和方法（關于斷層對回采工作面的影響，有專家認為在“h/m×L/s”小于0.02時，可考慮推過斷層連續回采，否則應跳面回采。式中：h—斷層落差，m—煤層厚度，L—斷層走向長度，s—斷層在采面方向的影響面積）。需要說明的是，巷道全巖掘進率的臨界值還應根據各煤礦實際進行調整。

參考文獻

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作者簡介：米文寶（1969-），男，河北唐山人，國家煤監局冀東分局室主任，高級工程師，研究方向：采礦工程。

（責任編輯：蔣建華）