刘光怀

【摘 要】根据《矿井地质规程》对矿井地质条件进行分类，较普遍的反映是：一个具体的井田，很难根据矿井地质因素的复杂程度和煤层稳定程度指标来确定它的矿井地质条件类别。这种矿井地质条件类别的不确定性，来自分类指标的模糊性和不同人对它理解的差异性，其根本原因在于地质条件的复杂性。本文通过对矿井同采地质地段的初探研究；笔者分析了矿井地质条件的复杂性、评价指标的一般性原则及分类方法。

【关键词】地质条件；同采地质地段；分类指标；分类方法

1.地质条件的复杂性

1.1多样性

影响矿井开采条件的地质因素很多，它们在存因、特征、大小对开采条件的影响方式和程度也很不相同。许多地质因素还具有地区性，要制定包括它所在井田、煤层的开采地质条件的分类方案，是相当困难的。

1.2变化幅度广阔性

地质勘探体大小或特征的变化幅度是非常广阔的。断层落差可以从1米左右到几十米、几百米；走向延伸可以从几十米、几百米、到几十公里；褶曲有宽缓紧密，可以从很大到小于工作面长度；有的对井田影响甚微，有的则对矿井开采影响较大，严重威胁生产安全等。由于某种原因地质勘探体范围的巨大变化，对变化幅度巨大的多种地质因素分为四个等级，它们的界限必然是模糊的。

1.3空间性

地质体都是二度空间的，不可忽视它们在空间上的分布、排列和水平上的延伸。同样条数和总长度的一些较小的断层，由于空间分布、水平上的延伸不同，对生产的影响也截然不同；等距平行排列，垂直走向，对生产影响甚微，相交于隅，相交处可能无法回采，且全都与煤层走向斜交，影响最严重。确定煤层稳定性时，样点的选取也有空间分布的问题，如果不考虑样点分布的空间性，则同一煤层，最终确定结果，可能是稳定、较稳定、也可能是不稳定煤层，以实际差异性大。

1.4叠加性

煤层的破坏效应，包括：煤层原生成因的分叉、尖灭及后生的冲蚀带、陷落柱、断层、褶曲、岩浆侵入等影响使煤层变薄、中断、不连续。它们中任何一种破坏效应都影响煤层的开采条件，煤层受到的破坏就是它的全部破坏效应之合。故此，“原则上以五个地质因素（断层、褶曲、分叉、尖灭、冲蚀带）中复杂程度最高的一项为主，来加以综合评定”的做法，在不少情况下会导致对开采条件的错误评价。假设某井田有断层、冲蚀带、岩墙体各三条，煤层有局部不可采区域三块，有陷落柱三个。从每种因素来说，数量都不多，按“规程”应属Ⅰ类。但这些因素相互交叉切割，其综合影响却会使开采条件变得相当恶劣，但有些情况，其地质效应又是不可相加的，如岩墙沿小断层侵入，它们对煤层的破坏效应只相当于岩墙或断层的单独效应。因此，在评价井田类别时，应考虑各地质因素所起的综合作用，否则，其评价结果往往是错的。

1.5紧密性

各种地质因素在井田内的分布是密集还是松散是影响矿井开采机械化程度的关键，相同数量的地质因素在空间分布上紧密或松散对煤层开采的影响程度是不同的，分布紧密则导致部分区或（块段）可能无法开采，分布松散对开采影响不大，如果是等间分布，虽然各块段都能开采，但可能影响开采机械化的程度。

2.评价指标的一般性原则

（1）分类指标必须有广泛的实用性。

（2）以砂岩为主的煤层顶底板，两煤层中揭露的断层倾角较大，角度在60～90°间，断层发育较稳定，影响范围大，落差在1.0m以上都会在两煤层中产生相互影响。其对煤层的断裂方式，一般顶底板均产生位移。

（3）以泥岩和砂质泥岩为主的煤层顶底板，断层倾角一般在20～60°，断层产状变化大，断层影响范围小，断层一般以层间滑动的方式出现。这是因为其可塑性较强，层间距在10m以上，落差小于3.0m，两煤层不会产生相互影响。

（4）层间距小于10.0m时，落差在3m以上的断层，对两煤层都会产生影响。这是因为两煤层和薄岩层对外抗压能力弱，层状易发生变形。

3.矿井地质条件分类指标

上述分析表明，影响煤层开采的地质因素多，变化大，空间配置与相关关系复杂，对煤层开采的影响程度各不相同，所以，以所有地质因素为直接分类基础理论的分类方案，其界定是模糊的，分类结果不是唯一的，起不到指导生产的作用，因此，寻找一个综合的分类指标，是矿井地质条件分类的关键。

3.1“同采地质地段”

本文提出“同采地质地段”作为矿井地质条件分类的唯一指标。

“同采地质地段”是指具有相同开采地质条件，采用同一采煤方法，回采工艺，能连续推采煤层的地段。在一个同采地质地段内，用相同的采煤工艺和设备可以连续完成采煤任务。同采地质地段的边界，为各地质体本身的边界及采区界、水平界、矿界等等。

“同采地质地段”的划分方法：将所有影响连续推采的地质因素的界线，画在采掘工程平面图（煤层底板等高线）上，则这些界线所围成的大小和形状不同的地段，就是“同采地质地段”。其中的每一块，具有相同的开采技术条件。地段之间，其开采技术条件可能相同，也可能不同。这样的分类指标具有简单、统一、实用的特点。

“同采地质地段”以能否连续推采为唯一划分标准。如某小断层落差略大于1/2采高，但该煤层有伪顶（或伪底），且伪顶（或伪底）的硬度较小，机组能够切割（工作面能连续推进），则这个断层就不能作为划分“同采地质地段”的边界。

3.2“同采地质地段”的等级划分

“同采地质地段”的大小差别很大，要以一定的标准对它们分成若干等级。衡量“同采地质地段”等级的最合适的标准就是各种采煤方法对连续推进采面的一般尺寸要求。因此，本文做如下划分：一类同采地质地段：适合于综采。二类同采地质地段：适合于机采。三类同采地质地段：适合于炮采。四类同采地质地段：虽不能布置出正规工作面，但仍可用其它采煤工艺开采。五类同采地质地段：生产上已无法开采、利用的块段。

4.分类方法

以各煤层各类“同采地质地段”圈定的储量占本煤层工业资源储量的百分比来划定煤层类别。

再以矿井、水平、采区“同采地质地段”储量所占矿井、水平、采区、煤层工业资源储量的百分比，确定矿井类别。

由于此分类方案要求所有影响连续推采的各种地质因素，都必须充分准确的反映出来。因此在进行分类时，必须以矿井、水平、采区、煤层适宜于各类“同采地质地段”（各种采煤工艺）采出的资源量占矿井、水平、采区、煤层资源量的比例为基础，类比法进行评价，各类 “同采地质地段”百分比越大越适宜。

公式为：P=T/D.

公式中 P—“同采地质地段”（采用不同采煤工艺）圈定储量占矿井、水平、采区、煤层工业资源/储量的百分比。T—矿井、水平、采区、煤层 “同采地质地段”（采用不同采煤工艺）圈定资源量。D—矿井、水平、采区、煤层工业资源/储量。

在评价中也可进行相连矿井评价，利用相连生产矿井地质块段条件，对相连新建、扩建矿井的地质条件进行评价，利用矿井地质条件分类指标可在矿井设计阶段依据地质资料和矿井开采资料进行开采条件分析，合理选择主要巷道布置，采煤方法、回采工艺，确定矿井开采机械化程度的可行性，在矿井生产过程中可依据矿井实际揭露地质构造、煤层赋存条件，合理确定矿井开采条件所属类别，有利于合理选择适宜矿井开采地质条件相适宜的采煤矿方法，提高资源回收率，减少损失，获得良好的经济效益。

5.结语

“同采地质地段”概念的提出，旨在抛砖引玉。本人对矿井同采地质地段的初探及分析，得知：这种矿井地质条件类别的不确定性，来自分类指标的模糊性和不同人对它理解的差异性，它的根本原因在于地质条件的复杂性。关于具体的分类标准，尚待今后继续深入研究。 [科]

【参考文献】

[1]梁衛国，宋建民.现代科学技术与煤炭工业[J].山西高等学校社会科学学报，2012（10）.

[2]姚信仁，苏昭州.福建省天湖山新村井田官殊矿井储量核实可供性分析[A].2005.

[3]刘建雄.矿井采煤工作面瓦斯涌出规律研究[D].西安科技大学，2011.