如何對煤礦地質構造評價指標系統進行優選

王旭

摘 要：煤炭作為國民經濟命脈，由于我國的人口基數大，對煤炭的需求也比較大，做好對煤礦地質構造評價指標系統的建立與優選有著舉足輕重的作用。本文就地質構造的研究和煤礦開采工業關系研究，通過勘探與開采揭露地質資料的系統分析，以及礦井地質構造發育規律、形成機理研究，建立一整套評價煤礦地質構造復雜程度的指標體系。旨在對井田煤層構造復雜程度進行定量綜合評價，并對地質構造發育程度進行量化預測，實現煤礦安全與高效采掘。最后，采用灰色關聯分析和逐步回歸分析法相結合，實現全部評價指標的智能化優選。

關鍵詞：地質構造；評價指標；指標；優選

煤礦地質構造是影響煤礦采掘部署和安全開采的重要地質條件之一，實現礦井地質構造的綜合評價和預測是煤礦走向穩產高產的基本前提。目前，礦井構造研究已從過去單純的經驗定性分析邁向了定性分析與定量評價預測相結合道路。一些先進的評價預測數學模型及專用軟件系統不斷地在國內外煤礦得到探索和實踐。然而，作為煤礦地質構造定量評價與預測重要基礎的指標體系及其優化篩選方法卻鮮有報道。本文建立一整套地質構造綜合評價與預測指標體系，研究成果將直接服務于相關煤礦構造綜合評價與預測軟件系統。

一、礦井地質構造分析

研究礦井構造是一項貫穿于煤田地質勘查、礦井建設和煤礦開采等各個階段的首要地質任務，也是構建現代化安全高效礦井地質保障系統的核心內容。

對于礦井地質構造研究主要采用地質評價和綜合探測兩種方法：

（1）地質評價是從地質角度，采用多學科、多方法、多手段對礦井構造發育規律及復雜程度作出客觀評價；（2）綜合探測是在地質評價的基礎上，選擇礦井內具有生產前景的采區，進一步采用地質、物探、化探及鉆探等多種手段互相配合，具體查明區內構造的規模、性質及對煤層的破壞程度等。

二、煤炭礦井開采利用率分析

隨著開采水平的延深，煤層產狀及地質構造發生了很大的變化，地質構造非常復雜，所以對煤的有效開采與回收也變得困難起來，如何提高煤炭礦井開采的利用率，回收率，提高經濟效益是我們當前礦業工作的一個重要挑戰，面對這一挑戰，我們提出以下應對辦法：

（1）進行補充礦井地質勘探、巷探，調查研究煤系地層中伴生礦產的儲存情況和能利用價值；（2）計算和核實礦井儲量，掌握儲量動態，提高儲量級別，設法擴大礦井儲量，及時提出合理開采和利用煤炭資源的意見；（3）研究地質構造、煤層和煤質的變化規律；（4）對煤系地層觀測時，對一切穿過煤系地層的井巷均應逐層觀測其巖性特征和厚度，對煤層、標志層和煤層頂底板需做重點觀測。

三、評價指標的建立

結合煤礦地質構造和采掘工藝特點，力求全面客觀地反映地質構造復雜程度及其對采掘生產和經濟效益的影響原則，建立經濟技術、構造評價2類指標。

3.1經濟技術指標

經濟技術指標集中反映了地址構造綜合復雜程度及其對采掘生產和經濟效益的影響大小，解決了礦井構造定量研究與生產脫節問題。（1）構造面積損失系數（S）；（2）構造面積掘進系數（J）。

3.2構造評價指標

從不同側面建立構造復雜程度評價指標，是實現構造復雜程度定量評價與預測的前提。（1）煤層厚度變異系數（P）；（2）褶皺密度（W）；（3）剖面褶皺強度系數（Z）；（4）斷層密度（C）；（5）斷層影響系數（F）；（6）斷層密度（R）；（7）煤層傾角變異系數（D）；（8）構造組數密度（N）。

四、評價指標篩選

煤礦的地質構造表現在褶皺、斷層、層間滑動和煤層流變等多個方面，地質構造同時又受到多種因素的綜合影響和控制。單個評價指標只能從1個側面反映地質構造的發育程度，在對地質構造進行定量綜合評價和預測時，首先應該對這些評價指標進行優化篩選，以選擇靈敏度較高的指標，并通過確定每個評價指標的權重值，才能得到較好的綜合評判結果。采用了灰色關聯分析和逐步回歸分析相結合的方法，完成構造評價指標的優化篩選。

（1）灰色關聯分析法。灰色關聯分析是灰色系統理論中的1種重要方法，主要用于分析系統內各因素之間的關聯狀態，并采用關聯度來定量描述因素之間的關聯程度。影響地質構造復雜程度的因素之間具有不確定性關系（灰色關系），人類在主觀上難以確定它們的主次，為了客觀地評價和預測地質構造復雜程度，完成評價指標的優化篩選工作，以構造面積損失系數（S）為母因素，通過灰色關聯分析程序，分別求出各構造評價指標和建模預測指標相對于構造面積損失系數的關聯度，關聯度越大的指標，在地質構造綜合評判和預測時應著重考慮。

（2）逐步回歸分析法。為了驗證灰色關聯分析法篩選指標的實際效果，選取構造面積掘進系數（J）為因變量，分別以8個構造評價指標為自變量，采用逐步回歸分析程序完成了評價指標的篩選。

通過煤礦地質構造特征、規律、形成機理的系統分析，建立一整套地質構造綜合評價與預測指標體系。通過經濟技術指標、構造評價指標建立，采用灰色關聯分析和逐步回歸分析對指標進行智能化篩選，優選出最適合的構造評價指標，研究結果可直接服務于后續煤礦構造定量評價預測工作。

參考文獻：

[1]薛喜成.煤礦小型地質構造評價榷議[J].礦井地質，1993，（1）：38-43.

[2]龍榮生.礦井地質學[M].北京：煤炭工業出版社，1991.

[3]李北平.杉木樹煤礦地質構造特征分析[J].煤炭技術，2007，26（1）：111-114.

[4]徐鳳銀.礦井構造定量評價與預測[J].煤炭學報，1991，（4）：93-101.