利用垂直剖面法计算光伏发电项目对任楼煤矿矿产资源压覆范围

李跟娣

（安徽省煤田地质局第三勘探队，安徽宿州234000）

淮北鑫能光伏电力有限公司拟利用淮北市濉溪县南坪镇2500亩水面建设60MW水上漂浮式光伏电站，工程为水面漂浮式光伏发电项目，用地面积约1813.59亩，为任楼煤矿塌陷区。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》有关规定圈定该项目对任楼煤矿矿产资源压覆范围。

1 该项目区矿产资源基本概况

项目选址位于任楼煤矿内，压覆其矿产资源。压覆其矿产资源矿种为煤炭，煤炭分布状况简述如下：

任楼煤矿含煤地层为石炭系和二叠系，石炭系煤层薄，不稳定，煤层顶板多为石灰岩，水文地质条件为极复杂、工程地质条件复杂，为不可采煤层，不作勘查对象。二叠系含煤地层为下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。二叠系含煤地层厚度约1100m左右，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等11个煤层（组），含煤11～28层。煤层平均总厚14.88m，含煤系数为1.35%。下段山西组次之，含煤系数为1.0%。上段上石盒子组较差，含煤系数仅为0.14%，可采煤层为31、51、52、72、73、82煤层。

2 保护等级的确定及煤柱围护带宽度留设

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》，按构筑物的重要性、用途及受开采影响引起的不同后果，将矿区范围内的构筑物保护等级分为五级，确定淮北市濉溪县南坪镇2500亩水面建设60MW水上漂浮式光伏电站为特级保护，其四周围护带宽度留设50m，见表1。

表1 构筑物各保护等级的围护带宽度

3 用垂直剖面法计算任楼煤矿82煤层压覆范围

3.1 光伏电站受护边界

在光伏电站构筑物的角点1、2、3、4处做平行于煤层走向和倾斜方向的直线，得直角四边形abcd,即为光伏发电站地表围护带。在abcd外侧加宽度50m围护带，其外边a′b′c′d′为受护边界线。

过四边形a′b′c′d′中心点O作煤层倾斜剖面A-B和走向剖面C-D，在剖面A-B和C-D上分别求出保护煤柱边界；在光伏电站构筑物受护范围南部，由于F3断层82煤层走向变化，倾斜剖面A-B不能反映南部受护区的压覆，在南部增做E-F倾斜剖面，保护区的北部压覆范围有A-B、C-D剖面求得，南部压覆范围有E-F、C-D剖面求得，见图1。

3.2 用垂直剖面法计算保护煤柱步骤

在平面图上将A-B剖面线与受护面积边界之交点转绘到A-B剖面图的地表线上得M、N点，由N点以松散层移动角φ=45°做直线至基岩面得交点N′,然后，在煤层下山方向以γ=73.3°由N′点做直线与82煤层底板相交于n′点，n′点为沿82煤层倾斜剖面上保护煤柱的下边界，量出n′N之间的距离462m,将n′点投影到平面图上，即为n点。同理，在E-F剖面图上，由V、W点以松散层移动角φ=45°做直线至基岩面得交点V′、W′,然后，在煤层上山方向以β=64.5°由V′点做直线与82煤层底板相交于x′点；在煤层下山方向以γ=73.3°由W′点做直线与 82煤层底板相交于 y′点，x′、y′点分别为沿82煤层倾斜剖面上保护煤柱的上下边界，量出x′V之间的距离344m,y′W之间的距离486m,将x′、y′点投影到平面图上，即为x、y点。

将平面图上剖面线C-D与受护边界之交点转绘到C-D的剖面图的地表线上得P、Q点。在C-D剖面图上由P、Q点以松散层移动角φ=45°做直线，与基岩面相交于P′、Q′点。然后，以δ=73°由P′、Q′点分别做直线。

将A-B剖面图上M′、n′点分别投影到C-D剖面图上，与C-D剖面图上基岩内的斜线相交，得交点g′、e′。og′为煤柱上边界线在C-D剖面上的投影,即og′之间的距离1055m，o e′为煤柱下边界线在C-D剖面上的投影，即oe′之间的距离1234m，见图2、图3。

图2 光伏电站保护煤柱示意图（1）

同理，将E-F剖面图上x′、y′点分别投影到C-D剖面图上，与C-D剖面图上基岩内的2条斜线相交，得交点h′、f′。oh′为煤柱上边界线在C-D剖面上的投影,即oh′之间的距离1096m，of′为煤柱下边界线在C-D剖面上的投影，即of′之间的距离1257m。

将e′、f′、g′、h′点分别转绘到平面上，得e、f、g、h点。连接e、f、h、g点形成一个梯形，将82煤层露头外保护煤柱截除，即为所求82煤层保护煤柱线。

3.3 计算结果

82煤层压覆范围3.40km2，压覆资源储量为：1178.8×104t，其中探明的经济基础储量（111b）为687.3×104t，控制的经济基础储量（122b）为261.2×104t，推断的内蕴经济资源量（333）为230.3×104t。

4 结束语

图3 光伏电站保护煤柱示意图（2）

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》计算构筑物保护煤柱的留设需要根据实际情况确定计算方法，本文遇到煤层露头区以及受断层影响在守护范围内煤层走向发生变化，在煤层倾向做2条剖面确定保护煤柱的留设范围。