煤炭资源勘查中煤层稳定性评价方法研究

江 勇

(贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心，贵州 贵阳 550009)

1 引言

随着经济的快速发展，煤炭的需求量逐年增大，煤炭供应日趋紧张。国内众多煤矿区建井开采实践表明，地勘时期正确的煤层稳定性评价方法有利于煤矿及时进行开采设计及开采方式和设备的选择，加快煤炭的产出，大大提高煤矿企业的效益。因此建立正确的煤层稳定性评价方法模式，对地勘时期保证煤炭资源地质勘探类型的合理确定，以及对煤炭资源开发利用价值的正确评估至关重要。

2 地质概况

四季春煤矿在区域上位于扬子准地台黔南坳陷织金宽缓褶皱区三塘向斜北西翼，构造单元上位于织纳煤田织金矿区西部，见交通图1。矿区位于三塘向斜北西翼中段北部，其地层倾角6°～23°，一般9°，总体构造形态为一单斜构造。矿区范围及周边出露的地层有二叠系中统茅口组，上统峨眉山玄武岩组、龙潭组、长兴大隆组；三叠系下统飞仙关组；第四系。含煤地层为龙潭组一般厚约300 m，煤层多，一般40余层，有编号的35层，含煤平均总厚23.10 m，含煤系数为7.83%，含可采及局部可采煤层10层，即5-2、5-3、6、6下、7、8、14、16、32、35号煤层，可采煤层总厚度7.08～23.57 m，平均15.14 m，可采含煤系数5.13%。

3 煤层稳定性评价方法的选择

勘查区因沉积环境不同，煤层稳定性各异，在对煤层稳定性的评价过程中应综合考虑多种沉积因素，合理选择对比方法。煤层稳定性一般采用传统的定性方式进行评价，但是仅以定性方式评价会因人而异，界限模糊。所以应当运用定量方法对可采煤层的稳定性进行评价，使煤层稳定性的评价更加科学合理。本区地层属海陆交互相多旋回沉积，故煤层稳定性评价选用厚度变异系数(V)、稳定程度指数(W)、煤层结构等的数理统计结果，结合煤层的工程点可采率(N)、面积可采率(P)评价来进行。

图1 交通图

3.1 可采性评价指标——工程点可采率N(%)

区内钻探工程点24个，各煤层见煤点数、可采点数、点可采率及可采性评价见表1。

表1 工程点可采率一览表

3.2 可采性评价指标——面积可采指数P(%)

勘查区面积10.88 km2，各煤层面积、算量面积、面积可采指数及可采性评价见表2。

表2 面积可采指数一览表

3.3 稳定性评价指标——厚度变异系数V(%)

通过可采煤层平均厚度、标准差等参数数理统计来评价煤厚度变异指数对煤层稳定程度影响。

煤层厚度变异指数：

(1)

(2)

变异系数反映出厚度变化的程度和幅度，能直观地表现出煤层稳定程度的变化；变异系数数值愈小，煤层稳定程度愈好。各煤层厚度变异指数及稳定程度评价见表3。

表3 厚度变异指数一览表

3.4 稳定性评价指标——稳定程度指数W(%)

通过数理统计可采煤层标准差等参数计算煤层稳定程度指数来评价煤层稳定程度。

煤层稳定程度指数：

(3)

式中：W为煤层稳定程度指数；h为煤层最低可厚度0.8 m；s为可采煤层厚度的标准差。

煤层稳定程度指数反映煤层厚度的稳定性，其数值愈小，煤层稳定程度愈好。各煤层稳定程度评价见表4。

表4 稳定程度指数一览表

3.5 稳定性评价——煤层结构情况

通过数理统计可采煤层结构情况对煤层稳定程度评价。煤层含夹石的层数愈恒定，煤层稳定程度愈好。各煤层结构情况见表5。

表5 煤层结构情况一览表

4 结论

(1)通过在地勘时期取得的勘查区地质资料及数据的综合分析，针对各煤层的自身发育特点，建立以变异系数(V)、稳定程度指数(W)、煤层结构特征法为主，结合煤层的可采性工程点可采率(N)、面积可采率(P)进行煤层的稳定性评价的模式。

(2)以四季春煤矿勘查区为实例，采用建立的煤层稳定性评价模式对区内煤层稳定性进行了准确的判断，确定了各可采煤层在矿区内的空间立体展布形态及稳定程度，保证了煤炭资源地质勘探类型的合理确定，从而提交了符合实际情况的地质勘探报告。

(3)对矿井开拓生产具有指导意义，即为煤矿在实际开拓中对煤炭资源开发利用价值的正确评估提供了准确的科学数据。实践证明，四季春煤矿2018年5月已达到了120万吨/年的设计生产规模，并取得了良好的经济和社会效益。

(4)对今后煤矿地勘时期煤层稳定性评价提出了合理建议，为相关地质工作人员在勘探对比中指明了方向。

(5)煤层稳定性评价模式的建立，为做好煤矿地勘时期的基础地质工作提供了有力的保证。