礦建中煤炭儲量計算的基本參數

宮 瑩

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西太原 030006)

1 計算面積的確定

根據儲量計算一般要求及通用公式，計算儲量時所使用的面積有如下幾種:1)當煤層傾角小于15°時，可以直接采用在煤層底板等高線圖上測定的水平面積;2)當煤層傾角在15°～60°時，就需要將煤層底板等高線圖上所測定的水平面積換算成真面積，換算公式為S=S'/cosa，S為真面積;S'為在煤層底板等高線圖上測定的水平面積;a為煤層傾角;3)當煤層傾角大于60°時，就需要將煤層立面圖(即立面投影圖)上量得的立面面積換算成真面積，換算公式為:S=S″/sina，S為真面積;S″為在煤層立面投影圖上測定的立面面積;a為煤層傾角;4)急傾斜煤層，其產狀沿走向、傾向變化很大，直立倒轉頻繁，這就需要編制煤層立面展開圖，在其上測定的面積，可直接用于儲量計算。這些方法均需要從圖紙上測定面積，如何測定，以下介紹幾種常用的方法。

1.1 求積儀法

利用求積儀測定面積是煤炭儲量計算中最常用的一種方法。過去經常使用的求積儀一種是帶有可變臂桿的定極求積儀，另一種是固定臂桿的定極求積儀。而現在又有了精度更高，使用更為方便的求積儀。

1.2 透明紙格法

先將繪有間隔1 cm平行線的透明紙蒙在待測的平面圖形上，如圖1所示，整個欲測圖形的面積即等于若干小梯形面積之和，每一條被欲測圖形所截的橫線長度為梯形的橫中線，其高為1。整個欲測圖形面積實際等于被截的每一橫線長度之和。被截的每一橫線的長度，可用尺子直接量得，也可用曲線儀測得。這樣求得的面積，再根據平面圖的比例尺換算成實際面積。

使用本方法應注意:1)在用透明格紙蒙欲測圖形時，必須注意使圖形兩端的條帶寬度接近或等于0.5 cm;2)為了檢查測定結果，可變換透明格紙的位置，再測定一次，兩次測定值的誤差不超過2%時，取兩次測定結果的平均值。

1.3 透明方格法

用透明紙或聚酯薄膜制成一種方格網，正方形小格的邊長為1 cm。測量時將方格網蒙在欲測圖形上，然后數欲測圖形內的點數，將點數乘以小格的面積，再根據圖紙的比例尺換算成實際面積即可，見圖2。為了準確，也應把兩次測定結果相加平均。在數點數的時候要注意:凡在線外的點不數;凡在線內的點全數;凡落在線上的點只計半個。

圖1 用曲線儀和透明方格紙測量面積

圖2 用透明方格網測定面積

2 煤層厚度及其計算方法

2.1 計算煤炭儲量的煤層厚度

計算煤炭儲量所使用的煤層厚度稱為“煤層采用厚度”或“煤層計算厚度”。煤層的含義較廣，不是所有煤層均可進行儲量計算，按現行規范要求，達到表1和表2標準者才能進行儲量計算。

煤層不論厚度大小，一般都含有厚度大小不等和層數不等的夾矸，對有夾矸的煤層，其采用厚度如何計算，規范有嚴格規定，主要內容有:1)計算煤層采用厚度時，煤層中單層厚度不大于0.05 m的夾矸，可以和煤分層合并計算采用厚度，但合并后全層的灰分和發熱量指標應符合要求;2)煤層中夾矸的單層厚度不小于煤層最低可采厚度時，被夾矸所分開的煤分層應視為獨立煤層，一般應分別計算儲量。但其夾矸僅見于個別煤層點時，可不必分層計算;3)煤層中夾矸的單層厚度小于煤層最低可采厚度時，煤分層不作獨立煤層。煤分層厚度不小于夾矸厚度時，上下煤分層加在一起作為采用厚度［3］;4)對于復雜結構煤層，如夾矸比較穩定，煤分層可以對比時，應按上述規定分別計算各煤分層的采用厚度。否則，雖其夾矸的單層厚度有時不小于煤層最低可采厚度，但當夾矸的總厚度不超過煤分層總厚度的1/2時［1］，可以將各煤分層的總厚度作為煤層的采用厚度［2］。

表1 一般地區儲量計算標準

表2 煤炭資源貧缺地區儲量計算標準

2.2 煤層厚度的確定和真厚度的換算

1)煤層厚度的測定方法。煤層厚度的測定分直接測定和間接測定兩種方法。直接測定是從探槽、坑道揭露的煤層和鉆孔的巖煤芯中直接量取煤層厚度。而間接測定是從物理測井資料上確定煤層厚度。煤層厚度測定要求:a.直接測定時煤層頂底必須十分清楚，且頂底必須保持基巖原始特征，而不是人為松動過的或坍塌滑動過的，必須垂直于頂底板丈量;b.利用鉆孔的煤芯確定煤厚分兩種情況，取芯率100%，這時可在取芯管內直接量取煤厚，取芯率不到100%，但不小于規范的規定，這時要根據巖性、見煤及止煤深度以及巖煤芯磨損情況、周圍煤厚情況、下見煤預告情況等判斷煤層厚度，力求真實;c.利用測井資料確定煤層厚度，必須按有關部門正式頒布的測井規程的要求進行。

2)煤層真厚度的換算。當煤層傾角大于15°時，必須用煤層的真厚度計算儲量。在進行煤層真厚度計算時，可以采用下述簡化計算公式:M=M'/cosa。其中，M為煤層真厚度;M'為煤層偽厚度(鉆探厚度);a為煤層傾角。這是個近似值，但誤差在允許范圍內，適用于任意斜孔。

3)平均厚度的確定。在煤炭儲量計算的通用公式中有一個參數是M(煤層厚度)，它一般不是由一個見煤點確定的，而往往是由幾個甚至更多個見煤點共同確定的平均數，確定計算儲量用的煤層平均厚度，一般分兩步走:確定哪些見煤點參加煤層平均厚度的計算和煤層平均厚度的計算方法。參與煤層平均厚度計算的一般是預先確定的塊段范圍內的夠資格的見煤點，但有時也有特殊情況。有時可借用塊段范圍之外的夠資格的見煤點，這種情況一般是塊段范圍內見煤點相對較少，或者分布很不均勻，而且塊段范圍以外有距離較近的見煤點。無論是借用塊段之外的，還是人為的增加或減少見煤點，其目的是使計算出來的煤層平均厚度在這個塊段內有代表性，夠用即可，切忌多用。在確定了哪些煤層點參與平均厚度計算之后，可采用算術平均法或加權平均法確定該塊段煤層的平均厚度。但在實際應用中絕大多數都是采用算術平均法，而很少用加權平均法。算術平均法的計算公式為:其中，M為塊段的算術平均厚度;M1，M2，…，Mn均為各煤層點厚度;n為參與厚度平均的勘探工程數目。對特厚煤層點，按規范的要求，要查明原因，作適當處理。什么是特厚煤層點，一般理解是厚度超過周圍見煤點平均厚度的3倍以上。如果其厚度沒有懷疑，在沒有更合適的處理方法時，可采用以下方法處理:先采用算術平均法計算出平均厚度，把這個平均厚度視為特厚見煤點的厚度，再參與塊段的平均煤厚的計算。

3 容重的確定

容重即單位體積內煤的重量。按其本意講就是單位體積的煤在其原有空隙度、裂隙度和含水分的狀態下的重量。從計算儲量的通式中可以看出，容重的細小變化，就會引起儲量數據的很大變化，因為它要和一個龐大的體積數字相乘。這不是說其他不重要，而是說煤的容重更重要，而實際情況往往是對此不太重視。煤的容重主要決定于灰分的成分和含量，煤的變質程度，其次決定于煤的結構、構造、煤巖成分和水分等因素。煤的容重從采樣、制樣、采樣密度到整個測試工作的完成都應嚴格按有關規程規定進行，確保容重質量的準確性。

4 結語

在煤炭儲量計算過程中，應根據要求和所獲得的數據和資料，采用合適的參數計算方法來確定參數，從而提高計算的精確性。

［1］吳玉章.礦產資源儲量估算法在煤礦中的應用探討［J］.中國科技投資，2012(3)：94-95.

［2］王 存，劉 媛，董高超.含煤地層中資源儲量的估算方法［J］.科技情報開發與經濟，2011(10)：126.

［3］王 波.煤礦勘查中資源量估算相關問題的探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2013(6)：68-69.