线性工程压覆矿产资源储量计算的应用

王才川 周晓萌

(1.中地地矿建设有限公司，北京 100101； 2.北京岩土工程勘察院，北京 100083)

线性工程压覆矿产资源储量计算的应用

王才川1周晓萌2

(1.中地地矿建设有限公司，北京 100101； 2.北京岩土工程勘察院，北京 100083)

以国道216线五彩湾—大黄山公路项目为例，针对露天开采和地下开采方式分别采用不同方法计算国道216线五彩湾—大黄山公路项目压覆(五彩湾矿区)矿产资源储量，并分析了存在的问题，对同类工程有一定的参考价值。

压覆矿产，线性工程，剖面法，地下开采

铁路、公路、油气管线等线性工程，短则上百千米，长则上千千米。线性地理范围跨度大，往往涉及矿权多、多矿种及多重开采方式等多样性；又因其建设周期长，建设方案在建设过程中存在不确定性，因此线性工程在建设项目压覆矿产资源评估工作中历时较长、难度较大。

本文以国道216线五彩湾—大黄山公路项目为例，根据《关于印发建设项目压覆矿产资源评估报告编写提纲的通知》(新国土资函[2014]699号)，并结合相关的行业规范合理估算不同开发方式的压覆矿产资源储量计算方法。

1 项目概况

国道216线五彩湾—大黄山段公路建设项目位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州的阜康市及吉木萨尔县境内,路线走向由北向南，起点位于G216老路里程K450+400处，终点与幸福路口互通式立交相衔接，里程桩号为K551+207，建设里程100.81 km。本项目走向由北向南，推荐方案路线全长100.81 km，其中K536+491～K542+718段(三台油库—滋泥泉子)采用分离式断面，路段长6.23 km；其余段落采用整体式断面，路段长94.58 km。路线主要中间控制点为：火烧山、五彩湾、公铁立交、幸福路口互通式立交。

国道216线五彩湾—大黄山段公路建设项目是新疆公路网规划“三横两纵两环八通道”主骨架网“纵二”的重要组成部分，是北疆通往南疆东部的重要干线，项目的实施将在天山北麓五彩湾至大黄山段形成高速公路通道，优化区域公路路网格局，且能够承担项目区域内的中长距离运输，为沿线经济社会发展提供安全、舒适、高效的运输服务。

2 地质背景

国道216线五彩湾—大黄山公路建设项目用地大片分布着下白垩统吐谷鲁群地层，南部为第四系覆盖，仅在北部起点附近有小片侏罗系地层露头。评估区出露地层有第四系、白垩系、侏罗系地层。

评估区地处准噶尔坳陷的次级构造单元将军戈壁坳陷，其南为乌鲁木齐山前坳陷的东部边缘，北部为卡拉麦里过渡带，构造单元属准噶尔坳陷区的破房子凹陷。

根据以往资料，项目沿线的矿产主要为煤矿，涉及的勘查区为五彩湾矿区芦草沟煤炭勘查区,区内煤层赋存在侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组地层中，前者称为A煤组，后者称为B煤组，其间相隔三工河组不含煤地层。B煤组煤层分布集中，厚度大，层位在A煤组之上，埋深相对较浅，A煤组煤层垂向分散，厚度较小，埋深大。

3 五彩湾矿区总体规划

根据2010年2月20日国家发展和改革委员会向新疆自治区发展和改革委员会下发《国家发展和改革委员会关于新疆准东五彩湾矿区总体规划的批复》(发改能源[2010]283号文)。批复矿区东西长9.35 km～36.39 km，南北宽10.59 km～38.75 km，面积901 km2，资源储量303亿t。五彩湾矿区规划总规模为11 500万t/年，矿区B煤层开发划分为5个露天矿，1个矿井，1个勘查区。

根据《准东煤田五彩湾矿区煤炭矿业权整合方案》，整合后的五彩湾矿区设置5个露天矿、3个井工矿、3个后备区。国道216线五彩湾—大黄山公路项目穿越5号露天煤矿、芦草沟勘查区，涉及4号露天煤矿(见图1)。

4 压覆矿产资源储量估算

4.1 资源储量估算工业指标

项目区内煤类以不粘煤为主，其次为长焰煤，勘查区内煤层倾角较缓，大多在2°～5°，据此确定资源量估算的工业指标为：

煤层厚度(m)不小于0.80 m。

最高灰分(Ad)40%。

最高硫分(St.d)3%。

最低发热量(Qnet.d)17 MJ/kg。

4.2 资源储量估算方法

评估区煤层倾角较缓，大多在2°～5°间，以煤层底板等高线水平投影图作为煤层资源量估算底图，比例尺为1∶10 000，B1,B2,B0煤层底板等高距为20 m，A2,A1煤层底板等高距为50 m，分块段、分类别、分水平估算资源量。

其中，Q为块段煤层资源量，万t；S为块段平面积，万m2;m为块段平均真厚度，m;d为视相对密度，t/m3；α为块段平均倾角，(°)。

4.3 资源储量估算范围

根据《新疆准东五彩湾矿区总体规划》，拟建公路穿越5号露天煤矿、芦草沟勘查区，涉及4号露天煤矿。因此压覆范围的计算须分为露天开采和井工开采，故采用相关的规范规程计算压覆范围。

压覆范围的确定：

1)露天开采。

本项目露天煤矿安全煤柱，采用GB6722—2011爆破安全规程露天深孔台阶爆破200m的安全允许距离作为每个煤层的煤柱留设边界。

2)地下开采。

以建设项目为受护对象，采用剖面法参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的技术性文件中保护煤柱留设的计算。

根据项目用地及周边地层岩性及煤层顶底板岩石工程地质稳定性，上山移动角取γ=70°、下山移动角取β=70°-0.7a、走向移动角δ=γ=70°，表土层移动角φ=50°。

a.围护带的确定。

本项目属高速公路，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，本项目的保护等级为Ⅰ级，围护带宽度为20m。

b.松散层外扩边界。

本项目沿线建设用地及第四系周边松散层厚度0m～8m，地表松散移动角φ=50°，在围护带边界按距离d外扩，即得松散层外扩边界，d按下式计算：

d=hctgφ。

其中，h为松散层厚度；φ为松散层移动角。

c.根据公路同剖面线的交互点及公路整体走向性质，一共选取10个剖面计算煤层的保护煤柱(见图2)。走向与煤层走向斜交时，以斜交剖面移动角β′,γ′代替β,γ角划直线。直线与煤层底板的交点即为保护煤柱在煤层该斜交剖面上的上下边界。具体换算公式为：

其中，β为煤层下山移动角；γ为煤层上山移动角；δ为煤层走向移动角；θ为建筑物长轴方向与煤层走向线的夹角。

在平面图上量出各剖面上围护带边界与煤层走向线之间的夹角θ。

在剖面图上，从受护对象边界分别以松散层移动角φ=50°作直线至基岩面，然后从基岩分别以β′，γ′做直线与煤层底板相交，将交点垂直投影至地表，即为该剖面上压煤边界在地表的投影(见图3)，该部分资源量为直接压覆资源量。各煤层直接压覆边界至评估区边界之间的资源量为影响资源量。

d.将所有剖面上的投影点投影到平面图上，将投影点逐个连接的范围为此次项目压煤范围。

压覆区评估区范围确定主要原则为：根据规范文件确定的煤层煤柱留设垂直投影至地表的最大范围如果大于公路外缘起向外两侧100m的保护范围，则评估区范围为最深煤层的受护边界垂直投影至地表的范围；否则评估区范围为公路外缘起向外两侧100m的范围。

本项目压覆区评估区范围：

根据计算结果，压覆区最深A1煤层保护煤柱边界垂直投影地表范围至公路边界均大于100m。

4.4 资源能量估算结果

经估算，项目评估区范围直接压覆煤炭资源量(331+332+333)为39 477万t，其中探明的内蕴经济资源量(331)3 373万t、控制的内蕴经济资源量(332)21 209万t、推断的内蕴经济资源量(333)14 895万t；另外还有预测的资源量(334)？2 748万t。

项目评估区范围影响资源量(331+332+333)为12 738万t。其中探明的内蕴经济资源量(331)1 485万t、控制的内蕴经济资源量(332)6 873万t、推断的内蕴经济资源量(333)4 380万t。

5 结语

1)地下开采中，采用剖面法应用在线性工程估算压覆资源储量中，比垂线法更加简单易懂。

2)线性工程特别是公路项目中，从可研阶段、初步设计阶段、施工图阶段、施工阶段中均可能存在局部线位变更或调整，对评估工作存在较大影响。

3)实践证明，本文根据行业技术规范不同开采方式确定压覆范围和压覆资源储量估算，参数确定依据充分、方法可行、结果可靠。

[1] 金连生，牟金锁.建筑物水体铁路及主要井巷煤柱留设及压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社，2000.

[2] 刘东华，邢永强.建设项目压覆矿产资源储量技术方法研究——以南水北调中线一期工程总干渠为例[J].河南科学，2010(9):1182-1188.

Application of linear engineering in calculation of mineral resources reserves below construction

Wang Caichuan1Zhou Xiaomeng2

(1.ZhongdiMineConstructionCo.,Ltd，Beijing100101,China; 2.BeijingGeo.&Inv.EngineeringInstitute，Beijing100083,China)

Taking Wucaiwan-Dahuangshan Project on China National Highway 216 as an example, different calculation methods were used in this paper to calculate mineral resources reserves below construction of Wucaiwan-Dahuangshan Project on China National Highway 216(Wucaiwan Mine Lot) based on open pit mining and underground mining and the problems were analyzed, for reference.

mineral resources below construction, linear engineering, profile method, underground mining

1009-6825(2017)20-0076-03

2017-05-05

王才川(1985- ),男,工程师

P642

A