同采地質地段初探

劉光懷

【摘 要】根據《礦井地質規程》對礦井地質條件進行分類，較普遍的反映是：一個具體的井田，很難根據礦井地質因素的復雜程度和煤層穩定程度指標來確定它的礦井地質條件類別。這種礦井地質條件類別的不確定性，來自分類指標的模糊性和不同人對它理解的差異性，其根本原因在于地質條件的復雜性。本文通過對礦井同采地質地段的初探研究；筆者分析了礦井地質條件的復雜性、評價指標的一般性原則及分類方法。

【關鍵詞】地質條件；同采地質地段；分類指標；分類方法

1.地質條件的復雜性

1.1多樣性

影響礦井開采條件的地質因素很多，它們在存因、特征、大小對開采條件的影響方式和程度也很不相同。許多地質因素還具有地區性，要制定包括它所在井田、煤層的開采地質條件的分類方案，是相當困難的。

1.2變化幅度廣闊性

地質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度；有的對井田影響甚微，有的則對礦井開采影響較大，嚴重威脅生產安全等。由于某種原因地質勘探體范圍的巨大變化，對變化幅度巨大的多種地質因素分為四個等級，它們的界限必然是模糊的。

1.3空間性

地質體都是二度空間的，不可忽視它們在空間上的分布、排列和水平上的延伸。同樣條數和總長度的一些較小的斷層，由于空間分布、水平上的延伸不同，對生產的影響也截然不同；等距平行排列，垂直走向，對生產影響甚微，相交于隅，相交處可能無法回采，且全都與煤層走向斜交，影響最嚴重。確定煤層穩定性時，樣點的選取也有空間分布的問題，如果不考慮樣點分布的空間性，則同一煤層，最終確定結果，可能是穩定、較穩定、也可能是不穩定煤層，以實際差異性大。

1.4疊加性

煤層的破壞效應，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。它們中任何一種破壞效應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之合。故此，“原則上以五個地質因素（斷層、褶曲、分叉、尖滅、沖蝕帶）中復雜程度最高的一項為主，來加以綜合評定”的做法，在不少情況下會導致對開采條件的錯誤評價。假設某井田有斷層、沖蝕帶、巖墻體各三條，煤層有局部不可采區域三塊，有陷落柱三個。從每種因素來說，數量都不多，按“規程”應屬Ⅰ類。但這些因素相互交叉切割，其綜合影響卻會使開采條件變得相當惡劣，但有些情況，其地質效應又是不可相加的，如巖墻沿小斷層侵入，它們對煤層的破壞效應只相當于巖墻或斷層的單獨效應。因此，在評價井田類別時，應考慮各地質因素所起的綜合作用，否則，其評價結果往往是錯的。

1.5緊密性

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

2.評價指標的一般性原則

（1）分類指標必須有廣泛的實用性。

（2）以砂巖為主的煤層頂底板，兩煤層中揭露的斷層傾角較大，角度在60～90°間，斷層發育較穩定，影響范圍大，落差在1.0m以上都會在兩煤層中產生相互影響。其對煤層的斷裂方式，一般頂底板均產生位移。

（3）以泥巖和砂質泥巖為主的煤層頂底板，斷層傾角一般在20～60°，斷層產狀變化大，斷層影響范圍小，斷層一般以層間滑動的方式出現。這是因為其可塑性較強，層間距在10m以上，落差小于3.0m，兩煤層不會產生相互影響。

（4）層間距小于10.0m時，落差在3m以上的斷層，對兩煤層都會產生影響。這是因為兩煤層和薄巖層對外抗壓能力弱，層狀易發生變形。

3.礦井地質條件分類指標

上述分析表明，影響煤層開采的地質因素多，變化大，空間配置與相關關系復雜，對煤層開采的影響程度各不相同，所以，以所有地質因素為直接分類基礎理論的分類方案，其界定是模糊的，分類結果不是唯一的，起不到指導生產的作用，因此，尋找一個綜合的分類指標，是礦井地質條件分類的關鍵。

3.1“同采地質地段”

本文提出“同采地質地段”作為礦井地質條件分類的唯一指標。

“同采地質地段”是指具有相同開采地質條件，采用同一采煤方法，回采工藝，能連續推采煤層的地段。在一個同采地質地段內，用相同的采煤工藝和設備可以連續完成采煤任務。同采地質地段的邊界，為各地質體本身的邊界及采區界、水平界、礦界等等。

“同采地質地段”的劃分方法：將所有影響連續推采的地質因素的界線，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“同采地質地段”。其中的每一塊，具有相同的開采技術條件。地段之間，其開采技術條件可能相同，也可能不同。這樣的分類指標具有簡單、統一、實用的特點。

“同采地質地段”以能否連續推采為唯一劃分標準。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，機組能夠切割（工作面能連續推進），則這個斷層就不能作為劃分“同采地質地段”的邊界。

3.2“同采地質地段”的等級劃分

“同采地質地段”的大小差別很大，要以一定的標準對它們分成若干等級。衡量“同采地質地段”等級的最合適的標準就是各種采煤方法對連續推進采面的一般尺寸要求。因此，本文做如下劃分：一類同采地質地段：適合于綜采。二類同采地質地段：適合于機采。三類同采地質地段：適合于炮采。四類同采地質地段：雖不能布置出正規工作面，但仍可用其它采煤工藝開采。五類同采地質地段：生產上已無法開采、利用的塊段。

4.分類方法

以各煤層各類“同采地質地段”圈定的儲量占本煤層工業資源儲量的百分比來劃定煤層類別。

再以礦井、水平、采區“同采地質地段”儲量所占礦井、水平、采區、煤層工業資源儲量的百分比，確定礦井類別。

由于此分類方案要求所有影響連續推采的各種地質因素，都必須充分準確的反映出來。因此在進行分類時，必須以礦井、水平、采區、煤層適宜于各類“同采地質地段”（各種采煤工藝）采出的資源量占礦井、水平、采區、煤層資源量的比例為基礎，類比法進行評價，各類 “同采地質地段”百分比越大越適宜。

公式為：P=T/D.

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

在評價中也可進行相連礦井評價，利用相連生產礦井地質塊段條件，對相連新建、擴建礦井的地質條件進行評價，利用礦井地質條件分類指標可在礦井設計階段依據地質資料和礦井開采資料進行開采條件分析，合理選擇主要巷道布置，采煤方法、回采工藝，確定礦井開采機械化程度的可行性，在礦井生產過程中可依據礦井實際揭露地質構造、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，獲得良好的經濟效益。

5.結語

“同采地質地段”概念的提出，旨在拋磚引玉。本人對礦井同采地質地段的初探及分析，得知：這種礦井地質條件類別的不確定性，來自分類指標的模糊性和不同人對它理解的差異性，它的根本原因在于地質條件的復雜性。關于具體的分類標準，尚待今后繼續深入研究。 [科]

【參考文獻】

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