斷層影響煤礦掘進(jìn)的多元回歸分析

摘要：煤礦掘進(jìn)效率直接關(guān)系到生產(chǎn)銜接和掘進(jìn)成本。文章以實(shí)際生產(chǎn)地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和回歸分析方法，歸納出了斷層影響掘進(jìn)的四個(gè)因素與全巖掘進(jìn)率的定量關(guān)系，有利于指導(dǎo)掘進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃的下達(dá)和掘進(jìn)工藝的改進(jìn)，進(jìn)而提高效率，降低成本，有益安全。

關(guān)鍵詞：斷層；煤礦掘進(jìn)；多元回歸分析；掘進(jìn)效率；數(shù)理統(tǒng)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD163 文章編號(hào)：1009-2374（2015）05-0156-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0410

影響煤礦掘進(jìn)的最主要地質(zhì)因素之一是斷層，特別是小型斷層。當(dāng)掘進(jìn)工作面遇到斷層時(shí)，頂板壓力增大，頂板破碎，多數(shù)情況下出現(xiàn)半煤巖或全巖掘進(jìn)，有時(shí)甚至出現(xiàn)冒頂事故，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)效率。

研究斷層對(duì)掘進(jìn)的影響程度，建立斷層影響因素與全巖掘進(jìn)率的定量關(guān)系，對(duì)安排掘進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃、選擇掘進(jìn)方案、提高掘進(jìn)效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。所謂全巖掘進(jìn)率就是全巖巷道進(jìn)尺數(shù)與總進(jìn)尺數(shù)的比值的百分?jǐn)?shù)。為此，我們搜集了開(kāi)灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司2011年以來(lái)的大量地質(zhì)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和回歸分析方法進(jìn)行分析處理，取得了初步

成果。

1 斷層對(duì)掘進(jìn)的影響因素

煤礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，斷層對(duì)掘進(jìn)的影響因素主要有斷層落差、煤層厚度、斷層傾角、斷層走向、斷層個(gè)數(shù)。在此，我們選擇了下面五個(gè)變量作為斷層對(duì)掘進(jìn)的影響因素。

1.1 斷層破壞系數(shù)

斷層破壞系數(shù)是斷層落差h與煤層厚度m的比值，即μ=h/m。μ越大，說(shuō)明斷層落差越大、煤厚越小，掘進(jìn)越困難，全巖掘進(jìn)進(jìn)尺可能越多。在同一掘進(jìn)工作面，煤厚總體來(lái)說(shuō)變化不大。因此，斷層落差起決定作用。我們將μ作為影響因素。

1.2 斷層線密度

斷層線密度是斷層個(gè)數(shù)n與巷道長(zhǎng)度d的比值，即ρ=（n/d）×100。顯然，ρ越大，說(shuō)明斷層的個(gè)數(shù)越多，掘進(jìn)越困難，全巖掘進(jìn)進(jìn)尺可能越多。我們將ρ作為影響因素。

1.3 斷層傾角β的sinβ

一般認(rèn)為，斷層傾角越小，斷層的破碎帶越寬，冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)程度也越大，掘進(jìn)越困難，全巖掘進(jìn)進(jìn)尺可能越多。我們將sinβ作為影響因素。

1.4 斷層走向與掘進(jìn)方向的夾角θ的sinθ

斷層走向與掘進(jìn)方向的夾角越小，影響掘進(jìn)的距離越長(zhǎng)，掘進(jìn)越困難，全巖掘進(jìn)進(jìn)尺可能越多。我們將sinθ作為影響因素。

1.5 斷層的不可見(jiàn)度

設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面不可能完全避開(kāi)所有斷層，因此，掘進(jìn)巷道必然通過(guò)探測(cè)斷層和推測(cè)斷層，我們稱之為可預(yù)見(jiàn)斷層。在掘進(jìn)施工以后，往往揭露新的斷層，我們稱之為不可預(yù)見(jiàn)斷層。斷層的不可見(jiàn)度是不可預(yù)見(jiàn)斷層個(gè)數(shù)n1與可預(yù)見(jiàn)斷層個(gè)數(shù)n2的比值，即ω=n1/n2。顯然，斷層的不可見(jiàn)度越大，地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度越低，掘進(jìn)越困難，全巖掘進(jìn)進(jìn)尺可能越多。ω與線性密度ρ有關(guān)，我們將ω作為影響因素的參考因素，不作為斷層對(duì)掘進(jìn)影響的評(píng)價(jià)因素。

3 應(yīng)用

利用上述公式，可以預(yù)測(cè)掘進(jìn)巷道的全巖掘進(jìn)率，所使用的斷層為三維地震斷層和附近巷道揭露的斷層，同時(shí)結(jié)合區(qū)域構(gòu)造不可見(jiàn)度加以修正。得到全巖掘進(jìn)率后，便可下達(dá)較為合理的作業(yè)計(jì)劃。

另外，當(dāng)計(jì)算的全巖掘進(jìn)率數(shù)值較大時(shí)，應(yīng)該考慮改進(jìn)掘進(jìn)工藝和方法，即對(duì)于較為可靠的斷層，采取提前控制掘進(jìn)層位的措施，以減少全巖或半巖進(jìn)尺或使掘進(jìn)巷道處于較軟層位。此處不再詳述。

4 結(jié)語(yǔ)

斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響規(guī)律的研究是個(gè)世界性難題，我們只列舉了斷層影響掘進(jìn)的四個(gè)主要評(píng)價(jià)因素，得出了全巖掘進(jìn)率預(yù)測(cè)公式，具有現(xiàn)實(shí)參考價(jià)值。通過(guò)理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)初步認(rèn)為，掘進(jìn)巷道在設(shè)計(jì)巷道的全巖掘進(jìn)率達(dá)到11%時(shí)，或者改變?cè)O(shè)計(jì)，或者利用鉆探查明構(gòu)造進(jìn)而改變施工工藝和方法（關(guān)于斷層對(duì)回采工作面的影響，有專家認(rèn)為在“h/m×L/s”小于0.02時(shí)，可考慮推過(guò)斷層連續(xù)回采，否則應(yīng)跳面回采。式中：h—斷層落差，m—煤層厚度，L—斷層走向長(zhǎng)度，s—斷層在采面方向的影響面積）。需要說(shuō)明的是，巷道全巖掘進(jìn)率的臨界值還應(yīng)根據(jù)各煤礦實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。

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作者簡(jiǎn)介：米文寶（1969-），男，河北唐山人，國(guó)家煤監(jiān)局冀東分局室主任，高級(jí)工程師，研究方向：采礦工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）