線性工程S234 線炭賽公路壓覆礦產(chǎn)資源的評(píng)估研究

馬偉亮

（甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

隨著國家工業(yè)化、城市化步伐的加快，公路、鐵路、輸油管道等大型線性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷增加，建設(shè)項(xiàng)目用地必然會(huì)與地下已探明的煤炭資源范圍相重疊[1-2]。而且隨著國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需要、煤炭資源“供給側(cè)改革”的實(shí)施以及對(duì)綠色礦山建設(shè)的嚴(yán)格要求，導(dǎo)致煤炭等資源性產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值不斷提升。因此，合理確定建設(shè)項(xiàng)目用地壓覆影響范圍、估算壓覆影響礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量、確保項(xiàng)目建設(shè)單位與礦業(yè)權(quán)人的合法權(quán)益就顯得尤為重要。

1 概況

1.1 公路建設(shè)項(xiàng)目概況

武威市天祝縣S234 線炭賽公路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)為三級(jí)，沿原有舊路拓寬。K1+780～K3+220 段與K4+680～K9+000 段經(jīng)過炭山嶺煤田礦產(chǎn)地及天祝煤業(yè)采礦權(quán)范圍，與礦產(chǎn)地及采礦許可證范圍重疊。公路建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響范圍部分位于同德礦業(yè)采礦權(quán)范圍內(nèi)，建設(shè)項(xiàng)目對(duì)區(qū)內(nèi)的煤炭及油頁巖資源存在壓覆影響。

1.2 評(píng)估區(qū)概況

1.2.1 地形地貌

評(píng)估區(qū)地處我國地形第一階梯青藏高原向第二階梯黃土高原的過渡地帶，即祁連山區(qū)，沿線地貌為高山峽谷。區(qū)內(nèi)山巒重疊，溝谷縱橫，地形錯(cuò)綜復(fù)雜，山嶺和溝谷相間排列，森林覆蓋，植被較好。

1.2.2 地層

評(píng)估區(qū)地層自下而上有：侏羅系下統(tǒng)大西溝群（J1dx）、侏羅系中統(tǒng)窯街組（J2y）、侏羅系中統(tǒng)新河組（J2x）、侏羅系上統(tǒng)苦水峽組（J3k）、白堊系下統(tǒng)河口群（K1hk）和第四系（Q）。

1.2.3 礦產(chǎn)資源概況

評(píng)估區(qū)內(nèi)主要含煤地層為侏羅系中統(tǒng)窯街組（J2y），含煤總層數(shù)為四層，自上而下分別為：頂層煤、上層煤、中層煤及下層煤，平均總厚度為9.94 m。含煤地層窯街組平均厚度112.05 m，含煤系數(shù)8.9%。其中上層煤和中層煤為全區(qū)可采煤層，煤類為氣煤（QM）；頂層煤為局部可采煤層；下層煤為極不穩(wěn)定的薄煤層。在工業(yè)利用上是良好的動(dòng)力用煤、民用燃煤和發(fā)電用煤，也基本符合煉油用煤（低溫干餾法）對(duì)煤的質(zhì)量要求。

窯街組含煤地層內(nèi)有與煤伴生的礦產(chǎn)資源油頁巖兩層，自上而下分別為：油一層和油二層。油一層為區(qū)內(nèi)主要可采煤層上層煤的直接頂板，全區(qū)廣泛分布，為主要可采油頁巖礦層，平均厚度11.66 m。油二層位于上、中層煤之間，為上層煤直接底板、中層煤直接頂板，全區(qū)廣泛分布，但厚度變化較大，僅局部地段達(dá)到工業(yè)要求

2 建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響范圍計(jì)算

炭賽公路建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)公路技術(shù)指標(biāo)為三級(jí)，依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》（2017 年7 月）（簡(jiǎn)稱《三下壓煤開采規(guī)范》）、《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采指南》（2017 年9 月）（簡(jiǎn)稱《三下壓煤開采指南》）等相關(guān)規(guī)定，結(jié)合評(píng)估區(qū)實(shí)際情況，采用相關(guān)評(píng)估參數(shù)及垂直剖面法投影確定公路壓覆影響區(qū)范圍[3]。

2.1 評(píng)估參數(shù)選取

（1）公路建設(shè)項(xiàng)目保護(hù)等級(jí)及維護(hù)帶寬度的確定。依據(jù)《三下壓煤開采規(guī)范》第三十三條及第三十五條規(guī)定，參照炭賽公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際情況，確定該公路保護(hù)等級(jí)為IV 級(jí)，相應(yīng)維護(hù)帶寬度采用5 m。

（2）巖層移動(dòng)角參數(shù)的確定。本報(bào)告初次采動(dòng)移動(dòng)角參數(shù)，采用天祝煤業(yè)提供的實(shí)測(cè)該區(qū)煤層充分采動(dòng)后上覆巖石移動(dòng)角。另外，評(píng)估區(qū)煤層采動(dòng)時(shí)需考慮煤層群開采影響，要考慮重復(fù)采動(dòng)條件下的地表移動(dòng)參數(shù)，參考《三下壓煤開采指南》，重復(fù)采動(dòng)時(shí)，移動(dòng)角減小5°。

2.2 垂直剖面法確定壓覆影響區(qū)范圍

（1）將炭賽公路建設(shè)項(xiàng)目公路中樁線路及工程用地范圍投影到礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算平面圖上，即為公路受護(hù)對(duì)象，然后根據(jù)公路等級(jí)再外擴(kuò)5 m 維護(hù)帶寬度，即得到公路建設(shè)項(xiàng)目受護(hù)范圍邊界。

（2）考慮到地形地貌（塬梁、溝谷等）的變化情況、公路的變化（如公路轉(zhuǎn)彎、公路寬度變化）情況以及沿公路走向公路兩側(cè)礦區(qū)邊界的變化情況，結(jié)合地下煤層及油頁巖礦體變化選取8 條剖面（1-1′……8-8′）（剖面位置示意圖如圖1），計(jì)算建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響范圍邊界在地表的投影位置，能夠滿足控制壓覆區(qū)影響范圍的要求。

圖1 剖面位置示意圖

（3）在8 條剖面圖上，分別采用初次采動(dòng)移動(dòng)角參數(shù)（最上層煤和油頁巖）和重復(fù)采動(dòng)移動(dòng)角參數(shù)（第二層及以下煤層和油頁巖）確定公路兩側(cè)各煤層及油頁巖與底板等高線的交點(diǎn)，反向投影到地表位置，即為該剖面線上公路兩側(cè)壓覆影響區(qū)位置。

（4）將各剖面線確定的各煤層及油頁巖地表位置投影點(diǎn)轉(zhuǎn)繪到資源量估算平面圖上，用圓滑曲線連接各點(diǎn)得到的范圍，即為公路建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響區(qū)范圍邊界（壓覆影響區(qū)資源儲(chǔ)量估算范圍疊合示意圖如圖2）。

圖2 壓覆影響區(qū)資源儲(chǔ)量估算范圍疊合示意圖

3 壓覆影響區(qū)資源量估算的方法

3.1 儲(chǔ)量塊段計(jì)算采用參數(shù)說明

本次資源量估算時(shí)采用參數(shù)與原報(bào)告一致。評(píng)估區(qū)壓覆影響范圍內(nèi)礦體形態(tài)為層狀，煤層傾角大部分在25°～45°之間，各見煤點(diǎn)厚度不均勻，處于壓覆影響邊界上的塊段被分割為兩個(gè)，但原則上仍然屬于同一塊段。為保持與原報(bào)告資源儲(chǔ)量一致的情況下，壓覆影響塊段采用參數(shù)與原塊段參數(shù)一致。

3.2 壓覆影響區(qū)資源量估算結(jié)果的確定

將公路建設(shè)項(xiàng)目確定的各煤層及油頁巖壓覆影響區(qū)范圍邊界分別投影到各礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算平面圖上，采用CGIS（煤礦空間信息系統(tǒng)）計(jì)算各壓覆影響塊段資源量。

4 關(guān)于壓覆影響評(píng)估工作的思考

（1）計(jì)算線性工程壓覆影響地下礦產(chǎn)資源范圍時(shí)，依據(jù)《三下壓煤開采規(guī)范》，采用垂直剖面法更加直觀清晰易懂，并且在壓覆影響計(jì)算時(shí)采用了重復(fù)采動(dòng)移動(dòng)角，對(duì)于地下礦產(chǎn)資源的壓覆影響范圍界定更加準(zhǔn)確可靠。

（2）礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量壓覆評(píng)估計(jì)算時(shí)共伴生礦產(chǎn)資源合并計(jì)算。評(píng)估區(qū)內(nèi)有煤炭及伴生礦產(chǎn)資源油頁巖，在壓覆影響計(jì)算時(shí)，報(bào)告同時(shí)對(duì)煤炭及油頁巖做出了壓覆影響評(píng)估，避免了重復(fù)報(bào)告的編制工作，較好地節(jié)約報(bào)告編制成本，縮短了報(bào)告編制周期，提升了工程建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度。

（3）壓覆礦產(chǎn)資源評(píng)估時(shí)應(yīng)充分考慮線性工程周邊礦業(yè)權(quán)設(shè)置情況。本次報(bào)告編制過程中，雖然炭賽公路受護(hù)范圍本身未經(jīng)過同德礦業(yè)采礦權(quán)范圍內(nèi)，但其壓覆影響范圍部分與同德礦業(yè)采礦權(quán)范圍重疊，對(duì)區(qū)內(nèi)的煤炭及油頁巖資源同樣存在壓覆影響，該部分礦產(chǎn)資源開采后仍然會(huì)對(duì)線性工程的整體安全性造成威脅。

（4）簽訂相關(guān)保護(hù)協(xié)議既可維護(hù)各方利益，又為在項(xiàng)目實(shí)施工程中可能發(fā)生的不必要責(zé)任減少了糾紛。本次報(bào)告編制過程中，公路項(xiàng)目建設(shè)單位與礦業(yè)權(quán)人簽訂了互不影響協(xié)議，約定公路項(xiàng)目建設(shè)正常實(shí)施，地下礦產(chǎn)資源正常開采，不需留設(shè)公路保護(hù)煤柱，并明確了項(xiàng)目實(shí)施過程中的相關(guān)責(zé)任，保證了建設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施。

（5）應(yīng)增強(qiáng)壓覆礦產(chǎn)資源評(píng)估的時(shí)效性。線性建設(shè)工程項(xiàng)目為一個(gè)龐大的體系，需要的時(shí)間周期較長(zhǎng)時(shí)，其壓覆影響的礦產(chǎn)資源及礦業(yè)權(quán)性質(zhì)均可能發(fā)生改變，所以應(yīng)增強(qiáng)壓覆礦產(chǎn)資源評(píng)估的時(shí)效性。

（6）應(yīng)加強(qiáng)壓覆礦產(chǎn)資源影響評(píng)估的研究工作。在實(shí)踐過程中，線性工程建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響區(qū)與礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)的相互影響缺少相關(guān)技術(shù)規(guī)范的界定，尤其是地下1000 m 以深礦產(chǎn)資源開采后對(duì)地表影響情況缺少實(shí)際的參數(shù)，但在現(xiàn)行壓覆影響評(píng)估計(jì)算時(shí)為了安全起見均未考慮該項(xiàng)因素，導(dǎo)致壓覆評(píng)估存在一定的盲目性。

5 結(jié)語

本次針對(duì)線性工程建設(shè)項(xiàng)目，遵循相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合評(píng)估區(qū)礦產(chǎn)資源實(shí)際情況，采用了垂直剖面法確定了壓覆影響區(qū)范圍，估算了壓覆影響的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量，并結(jié)合本次項(xiàng)目工作經(jīng)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)見解，為以后實(shí)施線性工程建設(shè)項(xiàng)目壓覆影響地下礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算具有一定的指導(dǎo)意義。