同忻矿石炭、二叠系煤炭资源储量估算

王德勋，陈志远，王欣欣，张艳朋

（1.山西大同大学煤炭工程学院，大同 037008；2.山西省地质勘查局二一七地质队有限责任公司, 大同 037008）

同忻矿位于山西省大同市西南约20 km 处，属大同市云冈区管辖，井田内赋存有侏罗系和石炭二叠系2 套含煤建造，文章仅估算同忻矿采矿许可证批准的大同煤田石炭二叠系矿区井田范围，分别为山2、山4、2、3- 5、8、9 号6 层煤层，批采标高为1 550～725 m,各煤层可采范围标高均在批采标高范围内。

1 可采煤层特性

1.1 山2 号煤层

位于山西组上部，上距K8砂岩0～13.62 m，平均5.77 m。煤厚0～6.18 m,平均0.50 m。属薄煤层，井田内有36 个孔见煤，其中达到可采厚度的20 个，可采范围主要集中在井田西部较小范围。属于不稳定、局部可采煤层，煤层变异系数γ= 54%，可采性指数Km=0.64，属于不稳定、局部可采煤层。煤层穿过层位点259 个，见煤点28 个，可采点18 个，不可采点10 个，断失点0 个，沉缺点231 个，煤层赋存面积9.34 km2，可采面积5.72 km2。

1.2 山4 号煤层

该煤层属于二叠系可采煤层，位于山西组下部，距底部K3砂岩0～29.41 m，平均11.07 m。 K3砂岩厚度1.00～16.32 m，平均6.97 m，岩性变化不大，一般为中、粗粒石英砂岩，局部含砾，个别钻孔为细粒砂岩或粉砂岩。煤层厚度0～4.59 m，平均厚度为1.40 m。可采范围主要分布于东部，煤层结构简单。煤层变异系数γ=50%，可采性指数Km=0.66，属于不稳定，局部可采煤层，煤层穿过层位点259 个，见煤点154 个，可采点105 个，不可采点49 个，断失点0 个，沉缺点105 个，煤层赋存面积23.83 km2，可采面积6.64 km2。

1.3 2 号煤层

位于太原组上部，上距山4 号煤层16.60～38.80 m，平均21.32 m。煤层厚度为0～5.87 m，平均1.76 m，煤层结构简单。主要分布于北二盘区东南部及中部，局部可采。可采范围内层位稳定，厚度变化不大。煤层变异系数γ= 45%，可采性指数Km=0.71，属于不稳定煤层，局部可采，煤层穿过层位点259 个，见煤点77 个，可采点38 个，不可采点39个，断失点0 个，沉缺点182 个，煤层赋存面积22.04 km2，可采面积8.27 km2。

1.4 3-5 号煤层

位于2 号煤层之下0.70～9.60 m，平均厚度2.28 m。煤层厚度0～37.95 m，平均13.38 m。煤层夹矸0～18 层，结构复杂，为巨厚煤层。煤层可采性指数Km=0.96，变异系数γ=18%，属较稳定、大部可采煤层。 煤层赋存面积60.25 km2，可采面积55.15km2。煤层穿过层位点258 个，见煤点234 个，可采点218 个，不可采点16 个，断失点0 个，沉缺点24 个，煤层赋存面积60.25 km2，可采面积55.15 km2。矿体规模为：走向N10°～50°E，倾向北西，煤层倾角8°～12°，矿区范围内走向长月13.288 km，宽（延伸方向）约6.850 km，矿体平均厚度13.38 m，最小埋深345 m，最大埋深620 m，最小地板标高740 m，最大地板标高990 m。该煤层总体上厚度变化不大，层位稳定,东北部及西南部受后期砂岩冲刷强烈，致使煤层变薄、缺失，出现无煤带，煤层厚度的变化与后期砂岩的冲刷程度也有着密切的关系。

1.5 8 号煤层

上距3-5 号煤层7.47～51.56 m，平均21.42 m。煤层厚度0～10.09 m，平均2.97 m，煤层结构简单至较简单，由0～8 层煤分层组成，夹矸最多达5 层，8 号煤层基本上全区赋存，仅北部及西部局部缺失为零，煤层变异系数γ=30%，可采性指数Km=0.81，该煤层属较稳定大部可采煤层。煤层穿过层位点257 个，见煤点250 个，可采点229 个，不可采点21 个，断失点0 个，沉缺点7 个，煤层赋存面积59.83 km2，可采面积57.11 km2。

1.6 9 号煤层

位于8 号煤层之下0.90～17.88 m，平均6.63 m。煤层厚度为03.59 m，平均厚度为0.97 m，结构简单，可采范围主要在井田中部。该煤层变异系数γ=55%，可采性指数Km=0.65，该煤层属不稳定，局部可采煤层。煤层穿过层位点255 个，见煤点143 个，可采点96 个，不可采点47 个，断失点0 个，沉缺点112 个，煤层赋存面积26.53 km2，可采面积18.02 km2。

1.7 各煤层顶、底板及夹矸层岩质特性

各煤层顶、底板及夹矸层岩质特性见表1：

表1 各煤层顶、底板及夹矸层岩质特性

2 储量估算

2.1 储量估算工业指标

根据《DZ/T 0215-2020 矿产地质勘查规范煤》，确定本次资源储量估算的工业指标见表2。

表2 工业指标

2.2 煤矿储量估计方法

在煤矿地质勘查中，常用的煤炭资源储量估计方法主要有传统几何学方法、克里金方法、SD 法等。而传统几何学方法包含有地质块段法、剖面法、水平切面法、简单统计法、算数平均法、等高线法等。

2.2.1 地质块段法

地质块段法是煤炭储量计算使用的最广的一种方法，它是将井田内煤层按各种要素分割成为各个不同小块，例如煤层厚度、地质构造开采技术条件、开拓方式等，然后计算每个小块的煤矿储量，最后叠加得到总的估算量。该法具有算术平均法的优点，可满足多方面需求，缺点是在工程密度小、分布不均以及煤层不稳定的情况下精度较差［1-3］。计算公式为：

式中：Q、S、m、d分别为资源储量(万t)、块段水平投影面积(m2)、块段内资源储量估算煤层厚度的平均值(m)、煤层平均视密度(t/m3)。

2.2.2 断面法

也称作剖面法，包括平行剖面法和不平行剖面法，其中平行剖面法是在2 个断面相邻且平行的情况下对储量进行计算，优点是方法简单、精度高，节省了作煤层底板等高线图的时间和精力。尤其适用煤层厚度变化较大的煤层储量计算中。计算公式为：

式中：Vi为两相邻剖面之间所控制的某一煤层的体积(m3)；Si为两相邻剖面之间所控制的某一煤层在两剖面上面积的平均值（m2）；di为两剖面间的距离(m)；Q为煤层的储量（t）；Mi为该块段煤层容重（t/m3）。

2.2.3 水平切面法

水平切面法的断面是一个水平面，适用于露天开采的倾斜厚煤层的储量计算，计算公式为它的计算公式为：

式中：V为上下两相邻且水平断面间的煤层体积(m3)；S1、S2分别为上下两相邻且水平切面上煤层的面积（m2）；h为上下两相邻且水平切面间垂直间距(m)；Q为煤层的储量(吨)；M为煤层容重(t/m3)。

2.2.4 简单统计法

简单统计法是一种统计简单，但精度低的统计方法，适用于对储量估算要求低的地方，计算公式为

式中：Q、S、P、K分别为储量(t)、储量计算面积(m2)、平均含煤密度(t/m2)、改正系数。

或者为:

式中：Q、V、M、K分别为储量(t)、煤层体积（m3）、煤系地层中单位体积的平均含煤数量(t/m3)、改正系数［4-7］。

2.2.5 克里金方法

克里金法是一种最优、线性、无偏内插估计量的方法，在煤矿储量估算中常用的是普通克里金法。计算公式为:

式中：M*、μi、Mi分别为待估块段的估计值、叠加加权因子、估块段影响范围内的已知样品值。

2.2.6 SD 资源储量估算法

基本原理是对断面进行几何形变处理，采用样条函数对构造性地质参数进行拟合，并采用积分估算的方式实现对矿产资源的定量评估，该方法适用于形态简单，成矿连续性较好，或用于矿产勘查及详细勘查阶段的储量估计。使用SD 法进行资源储量估算时可以借助SD 法软件系统进行实施［8-9］。

2.3 估算方法、参数的确定

由于同忻矿井田煤层倾角2°～22°，多数小于15°，属近水平煤层，故采用地质块段法估算资源储量。

1） 面积的确定。采用MAPGIS 绘图软件在1∶10 000 的煤层底板等高线及资源储量估算图上直接拓扑而成，作为块段资源储量的估算面积。

2）厚度的确定。采用块段内所利用的勘探工程见煤点厚度的算术平均值，当块段内有最低可采边界线时，则加入相应的最低可采点厚度参与估算［10］。

3）视密度的确定。区内所有见煤钻孔煤芯煤样视密度测定值之算术平均值见表3。

表3 各煤层视密度测定值之算术平均值

2.4 几种边界线的确定

几种边界线的确定见表4。

表4 边界线的确定

2.5 资源储量的划分

井田构造复杂程度属一类简单构造，主要可采煤层3-5、8 号煤层属II 型较稳定。根据《DZ/T 0215-2020 矿产地质勘查规范煤》, 划分各类型资源储量的基本线距见表5。

表5 各类型资源储量的基本线距

2.6 资源储量估算结果

经过估算和查阅相关资料，同忻矿井田范围内山2、山4、2、3 - 5、8、9 号煤层共计累计查明资源储量113 113 万t，其中保有储量为100 440 万t，累计消耗资源储量12 673 万t。保有资源储量中探明资源量35 253 万t，控制资源量26 304 万t,推断资源量38 883 万t，详细数据见表6。

表6 资源储量估算详细数据

3 结 果

同忻矿煤层赋存稳定，煤层厚，倾角平缓，井田范围内保有资源储量为100 440 万t（保有资源储量中探明资源量35 253 万t，控制资源量26 304 万t，推断资源量38 883 万t），可采指数采用0.59，经转换计算：现井田范围内证实储量为20 799 万t；可信储量为15 519 万t。

4 结 论

煤炭储量估算工作至关重要，关系到投资计划、地质勘查、开采设计等重要环节，不仅对整个开采作业的进度、效率有重要影响，而且对煤炭资源的利用效果也有影响，对煤炭储量的进行估算，需要结合煤矿行业的实际发展现状、开采工作的实际情况等因素，合理选择煤矿储量计算方法以提升煤矿储量计算的精度。文章研究中，对同忻矿采矿许可证批准的全井田范围做出了详细估算，为提高煤矿管理、开采设计水平、资源回收利用率提供重要参考价值，对其他煤矿储量估算也具有重要参考意义。