鐵路壓煤量研究

周嶺 劉樂

摘 要：鐵路壓煤量研究工作是鐵路壓覆礦產勘查工作的基本工作之一。本文以安徽省渦陽縣張樓煤礦為例，在估算張樓煤礦鐵路壓煤量的過程中探討壓覆煤層儲量估算的方法、一般過程及壓煤參數的確定、壓煤量計算公式等，對我國煤炭工業發展、壓覆礦權賠償、壓覆礦產勘查等都具有借鑒意義。

關鍵詞：鐵路壓煤量；估算方法；估算過程；壓覆煤層資源儲量

0 引言

據相關資料文獻報道，我國目前“三下”壓煤量為133.48億噸，而鐵路下壓煤量為18.91億噸。鐵路壓煤量研究工作是鐵路壓覆礦產勘查工作的基本工作之一，估算工作目的是對鐵路下的礦產資源的儲量進行統計計算，確定基本儲量。并了解勘查地區的資源儲量，判斷其價值，為進一步的勘查開采工作提供依據，也是壓覆礦產資源儲量統計估算、礦柱留設等工程的基本依據。本文以安徽省渦陽縣張樓煤礦（以下簡稱張樓煤礦）為例，在估算張樓煤礦鐵路壓煤量的過程中探討壓覆煤層儲量估算的方法、一般過程及壓煤參數的確定、壓煤量計算公式等。礦產儲量估算的一般方法是空間插值方法，大體上分為兩種：一種是傳統儲量估算方法，一種是數學地質方法。常用方法多數是：儲量等于體積與礦石容重的乘積，通過這個基本公式及其相關參數的計算，最終得到儲量值。本文選擇采用垂直剖面法進行壓煤量的估算，最終得出張樓煤礦鐵路下不能開采壓煤量為11451331.06噸。對于不能開采的部分礦產資源量進行整理，依據鐵路壓煤量估算的結果確定不能開采的礦產，為被壓覆礦產資源量的賠償、礦權侵占等問題提供原始依據。對我國煤炭工業發展，壓覆礦權賠償、壓覆礦產勘查等都具有重要借鑒意義。

1 張樓煤礦地質概況

張樓（單集）煤礦是一種隱伏式煤田，屬于華北型的石炭二疊紀，所在地域位于淮北煤田渦陽礦區以南。經過鉆孔勘探發現，此區地層按從新到老劃分有第四系松散層、第三系、二疊系、石炭系、奧陶系、寒武系。構造條件為褶曲基本不發育，斷裂發育明顯。斷層走向主要在北東、近南西方向，煤層斷層是正斷層。在+29m～+30m之間高差變化較小，地勢較平坦，地震地質條件較好。在2m到4m之間淺水面很淺，比較穩定。在8m到10m的區段有粘土層和砂質粘土層分布。圖1為張樓（單集）煤礦地區所在位置。

2 資源儲量估算方法

資源儲量估算，到目前為止在全國范圍內沒有相應的專門儲量估算技術規范，所以在實際進行資源儲量估算的工作中使用的技術方法沒有統一的依據和標準。方法主要有地質塊段法、剖面法、垂線法（如表1），一般依據壓覆的礦種、工程類型和開采方式等，結合《三下壓煤規程》和相關的行業規范進行估算資源儲量。

3 張樓煤礦鐵路下壓覆煤層儲量估算的研究

進行壓覆煤層資源儲量的估算前還需要進行一些準備工作，為估算工作提供原始數據和圖表，依據圖表進行壓覆煤層儲量的估算工作。下面就以張樓（單集）煤礦為例進行鐵路下壓覆煤層資源儲量的估算研究。

3.1 壓煤參數的確定

3.1.1 保護帶寬度確定

依據路基的設計和參照《三下壓煤規程》第59條規定，路堤的邊界應在兩側路堤腳1m處，圍護每邊另加20m，在兩側界限以內的范圍為保護對象。然后沿受護對象邊界按表2的規定向外側留設圍護帶。因此張樓煤礦保護帶寬度為：27（路基寬）+（20+1）*2=69m，每邊為34.5m。

3.1.2 留設礦柱參數的確定

在礦山開采過程中，根據礦山開采的具體方式方法和需要保護的建筑物種類級別留設煤柱。因此需要保護的礦柱留設參數，參照國家煤炭工業局2000年制定的《三下壓煤規程》中提供的淮南、淮北地區實測的地表移動參數（如表3）。進行分析整理后，采用參數為ψ、δ、β分別取δ-22°、sinα、γ°（α<55°）。依據所在地區位置及地質概況，采用淮北地區地表移動參數作為原始依據。計算公式如下：

cotβ′=（cos2θcot2β+sin2θcot2δ）1/2 （1）

cotγ′=（cos2θcot2γ+sin2θcot2δ）1/2 （2）

式中：δ-走向方向；γ′-上山；β′-下山；分別表示不同方向的巖層移動角。θ-圍護帶邊界與煤層走向線所夾銳角。

3.1.3 留設保護礦柱寬度的計算

在張樓煤礦各煤層底板等高線和資源儲量估算圖上選取合適的剖面和參數，確定各煤層留設保護煤柱的寬度[5]。依據公示（1）和（2）確定煤層上山、下山移動角，具體參數和計算結果見表4。

3.2 剖面圖的繪制

依據得到的剖面移動角參數中的ψ（即松散層移動角），γ′（上山巖石/層移動角），β′（下山巖石/層移動角），地面標高，松散層厚度，采用垂直剖面法設計的剖面圖。根據剖面與煤層之間的距離，測量得到各煤層保護線寬度如表5所示。

3.3 壓煤量計算

3.3.1 垂直剖面法進行壓煤量計算的一般過程

垂直剖面法礦產儲量估算以勘探線剖面圖為計算底圖，其儲量估算的主要步驟為：

（1）依據原始采樣資料圈定礦體位置和選定剖面，據此繪制勘探線剖面圖。

（2）對剖面圖上各塊段剖面面積進行計算。

（3）根據礦體塊段兩相鄰勘探線上的礦體剖面面積，估算礦體塊段體積值。

（4）估算礦體塊段（相鄰兩剖面間）的礦石量：

Q=V* （3）

其中，Q-礦石資源儲量（t）； -礦石的平均體重（t/m3）。

壓煤量計算公式為：Q=Shγ （4）

其中，Q-壓煤量（t）；S-壓煤面積（m2）；h-煤層厚度（m）；γ-煤層容重（g/m3）。

3.3.2 張樓煤礦壓煤量計算

依據得到的數據，采用壓煤量計算公式計算張樓煤礦各煤層壓煤量。其中32煤層4個塊段壓覆煤層資源總量為546，949.40噸，7煤層7個塊段壓覆煤層資源總量為5，687，435.32噸，8煤層6個塊段共壓覆煤層資源總量為1，493，078.34噸，10-2煤層8個塊段共壓覆煤層資源總量為3，723，867.99噸。4個煤層壓覆煤層資源總量為11，451，331.06噸。

4 結論

四個煤層（32煤層，7煤層，8煤層，10-2煤層）壓覆煤層資源總量為11，451，331.06噸。其中1/3JM共計6，180，889.60噸，JM共計5，230，593.24噸，FM共計39，848.22噸。按儲量類別進行分類，其中332類1，384，420.61噸，333類10，066，910.45噸。

壓煤量參數的選擇、剖面的選取與剖面圖的精準繪制是進行資源儲量估算的基礎，選擇的是否合適、準確是能否進行壓煤量估算的前提條件。進行壓覆煤層資源儲量的估算過程中，根據所在地區的地質構造環境、煤層的走向、傾向、傾角等因素，選擇合適的方法是計算的關鍵。

在壓覆煤層資源儲量估算中，必須考慮地質因素、技術因素、估算方法的選擇等問題帶來的誤差。因此，應該結合所在地區的地區概況、煤層的壓覆情況、交通條件、經濟條件等多方面考慮，結合多方面的地質資料選擇合適的技術手段，在可控制的范圍內減少人為因素帶來的誤差，才能得出最為精確的資源儲量估算值。