淺談煤礦地質構造評價指標系統的建立與優選

黃家惠

摘 要：煤炭資源是我國社會發展的重要能源之一，在煤炭資源開采過程中，必須對煤礦的地質結構進行認真分析。重點分析了煤礦地質結構與煤礦開采的關系，通過對煤礦地質結構的發展規律進行分析，建立了一套完善的煤礦地質構造評價指標系統，從而為煤礦資源的安全開采提供了保障。

關鍵詞：煤礦；地質構造；評價指標；開采工藝

中圖分類號：TD163.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0157-02

煤礦地質構造對煤礦的采掘方式和安全措施的確定有很大的影響，對礦井地質構造進行分析是保證煤礦穩定高產的前提。目前，對煤礦地質構造的研究已經從傳統的經驗定性分析發展到定量評價預測與定性分析相結合，但對煤礦地質構造評價指標系統的建立和優選卻比較少。下面就煤礦地質構造評價指標系統的建立和優選進行分析。

1 礦井地質構造分析

礦井構造研究貫穿于煤礦地質勘查、礦井建設、煤礦開采等各個階段，對礦井地質構造進行分析是構建現代高效、安全礦井生產系統的核心內容之一。目前，對礦井地質構造研究的主要方法有地質評價、綜合探測兩種。其中，地質評價是從地質的角度出發，采用多種手段、多種方法對礦井地質構造的發展規律和復雜程度進行科學、客觀的評價；綜合探測是在地質評價的基礎上，對礦井中具有生產前景的開采區，采用物理探測、化學探測等多種探測方法，對地質的性質、煤層的破壞程度等進行嚴格的探測。

2 評價指標的建立

在建立煤礦地質構造評價指標系統時，要結合開采工藝和地質構造，全面、客觀地反映煤礦地質構造的復雜程度及其對煤礦開采的影響程度。評價指標包括經濟技術指標、構造評價指標和建模預測指標。

2.1 經濟技術指標

經濟技術指標能夠反映地質構造的復雜程度及其對煤礦開采經濟效益的影響，能夠有效解決煤礦開采和礦井構造定量脫節的問題。經濟技術指標包括構造面積損失系數和構造面積掘進系數，其中，構造面積損失系數是指地質構造對煤礦開采面積造成的損失，例如壓薄帶、斷層、底劈構造等地質構造。構造面積損失系數指標既能直接反映出地質構造對煤礦資源的破壞程度，又能間接反映出地質構造的復雜程度。構造面積掘進系數是指在地質構造的影響下，單位面積增掘的巷道長度。該系數能反映出地質構造對巷道掘進率的影響。

2.2 構造評價指標

構造評價指標包括煤層厚度變異系數、褶皺密度、剖面褶皺強度系數、斷層密度、斷層影響系數、構造組數密度等。煤層厚度變異系數是指單元內煤層厚度均值的變化程度，能直接反映出地質構造的發展情況；褶皺密度是指單元煤層中的褶皺總條數，能反映出煤層褶皺的發展情況；剖面褶皺強度系數是在各階段石門綜合剖面圖上，計量相鄰石門在同一煤層的直線長度和曲線長度，然后根據相關公式計算出來，能反映出煤層褶皺的幅度和強度；斷層密度是指單位面積相差在0.5 m2以下的斷層數量，能反映出斷層的發展情況；斷層影響系數能綜合反映出斷層的發展情況及其對煤礦開采的影響程度；構造組數密度是指單位面積內褶皺組數和斷層組數的總和。構造的復雜程度不僅與各種地質構造的發展密度有很大的關系，還會受構造組數的影響。在開采區域，其構造組數越多，回采處理的難度就越大。

2.3 建模預測指標

建模預測指標包括強巖層影響系數、煤層傾角、煤系巖石力學強度厚度加權值、煤層最大視電阻率等。強巖層影響系數主要反映煤層附近的強硬巖層對煤層變形的影響。一般情況下，強巖層影響系數越大，煤層構造越簡單；強巖層影響系數越小，煤層構造就越復雜。當水平擠壓應力對煤系產生作用時，就會使平緩的煤層出現褶皺變形的現象，從而誘發層發生滑作用，造成局部構造復雜。因此，統計煤層傾角指標可以對地質構造進行評價和預測。煤系巖石力學強度厚度加權值可以綜合反映煤系中巖石的力學強度，對于不同力學性質的煤巖層，經常會出現互層狀，從而引起層間構造不協調的現象，因此，需要構建煤系巖石力學強度厚度加權值指標。煤層最大視電阻率能反映出煤層構造的破壞程度，其大小會受到煤層破壞程度、煤層裂隙發展情況、水分、煤灰分等因素的影響。

3 評價指標的優化

3.1 灰色關聯分析法

灰色關聯分析法主要用于分析系統內各種因素的關聯情況。由于影響煤礦地質構造復雜程度的因素具有不確定性，即存在灰色關系，人們在主觀上很難判斷出影響地質構造復雜程度因素的主次，因此，為了客觀、科學地評價和預測出煤礦地質構造的復雜程度，篩選出優化的評價指標，可以將構造面積損失系數當成母因素，利用灰色關聯分析法求出各種構造評價指標和建模預測指標與構造面積損失系數的關聯程度。通過分析關聯程度，對地質構造的復雜程度進行判斷。由于構造面積損失系數能反映出地質構造對煤礦資源的破壞程度和對生產過程的影響程度，因此，要重點分析關聯程度大的指標。

3.2 逐步回歸分析法

為確?；疑P聯分析法篩選出來的指標具有良好的實用效果，可以將構造面積掘進系數當成因變量，將其他構造評價指標和建模預測指標當成自變量，采用逐步回歸分析法對評價指標進行優化、篩選。

4 結束語

通過分析礦井地質結構，建立完整的地質構造評價指標系統，并建立經濟技術指標、構造評價指標、建模預測指標，采用灰色關聯分析法和逐步回歸分析法對評價指標進行優化、篩選，從而選出最合適的評價地質構造的指標，為煤礦地質構造的定量評價提供有效信息。

參考文獻

[1]薛喜成.煤礦地質構造評價指標系統的建立與優選[J].煤炭技術，2010（02）：125-126.

[2]劉己盛，向利.煤礦地質構造評價指標系統的建立與優選[J].地球，2013（03）：117-118.

[3]舒建生，賈建稱，王躍忠，等.地質構造復雜程度定量化評價——以渦北煤礦為例[J].煤田地質與勘探，2010（06）：141-142.

[4]種衍芬.煤礦開采地質條件綜合評價系統的研究[J].煤礦現代化，2009（02）：132-133.

〔編輯：王霞〕

The Establishment of Coal Mine Geological Evaluation Index System and Preferred

Huang Jiahui

Abstract： Coal is an important energy resource development in our society， in the process of mining of coal resources， must be carefully analyzed the geological structure of the mine. Focuses on the relationship between the geological structure and coal mines coal mining， and the development of coal mines by the geological structure is analyzed， the establishment of a comprehensive evaluation index system of coal mine geological structure， providing protection for the safe mining of coal resources.

Key words： coal； geological structure； evaluation； mining technology