礦建中煤層最低可采厚度邊界線及其確定

劉存剛

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西太原 030006)

礦體的圈定是資源儲(chǔ)量估算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，礦體圈定的原則必須遵循地質(zhì)規(guī)律。必須建立在對(duì)地質(zhì)規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦體的自然形態(tài)、產(chǎn)狀及其變化特點(diǎn)，有益有害組分的空間分布規(guī)律，蝕變礦物的分布和組合，以及后期構(gòu)造的影響因素綜合確定，不能見礦連礦。資源儲(chǔ)量估算應(yīng)嚴(yán)格按工業(yè)指標(biāo)圈定礦體，所圈定的礦體形態(tài)應(yīng)與礦體的自然形態(tài)基本一致。

1 勘查區(qū)邊界的確定

勘查區(qū)的邊界，包括四周和深度底界。有的以自然因素分界，如河流、交通干線等;有的以地質(zhì)因素為界，如斷層、褶曲、煤層露頭及尖滅線等;有的以人為因素為界，如勘探線、坐標(biāo)線等。而深度界線一般要考慮煤層的埋深和開發(fā)能力來(lái)確定具體標(biāo)高或范圍。除去四周邊界和深度邊界之外，還要考慮兩者如何合龍的問題，也就是有了四周邊界，還要確定如何往下延伸至一定深度問題。特別是遇到以逆斷層為邊界的情況，一定要說(shuō)明是以上盤為界還是以下盤為界。另外在深部，也不一定以一個(gè)深度為準(zhǔn)，也可能以某一巖層為界。勘查區(qū)的邊界一般是在以往資料的基礎(chǔ)上，預(yù)先已確定，如有變動(dòng)也要在野外工作結(jié)束之前定下來(lái)，以便進(jìn)行必要的勘查工作和最后的儲(chǔ)量計(jì)算。否則儲(chǔ)量計(jì)算的邊界就無(wú)法確定，儲(chǔ)量也就無(wú)法計(jì)算。

2 煤層最低可采厚度邊界線及其確定

煤層有厚薄，開采的煤層點(diǎn)要有個(gè)厚度指標(biāo)，將煤層厚度的可采邊界點(diǎn)連起來(lái)，即成為某煤層的可采邊界線。線內(nèi)的煤層可采，線外的煤層不可采。

可采見煤點(diǎn)之外工程見煤情況有兩種，一是無(wú)煤，一是有煤但不可采。確定最低可采見煤點(diǎn)的方法綜合起來(lái)有如下幾種。

2.1 內(nèi)插法

在一個(gè)見煤點(diǎn)可采，一個(gè)見煤點(diǎn)不可采時(shí)可采用此方法。

1)解析法。假設(shè)鉆孔1見煤厚度為m1大于最低可采厚度，鉆孔3見煤厚度m3小于最低可采厚度。要求在鉆孔1，3之間求出煤層最低可采厚度m2的位置，求出鉆孔1與最低可采厚度點(diǎn)之間的距離(l的長(zhǎng))，如圖1所示。根據(jù)相似三角形原理:

其中，l為見可采煤層鉆孔到最低可采厚度點(diǎn)之間的距離;L為見可采煤層鉆孔到見不可采煤層鉆孔之間的距離;m1為可采煤層鉆孔煤厚;m3為不可采見煤鉆孔煤厚;m2為最低可采厚度。

用此法可以求出許多最低可采見煤點(diǎn)的位置，用平滑曲線將其連接起來(lái)，就可得到煤層的最低可采厚度邊界線。

圖1 解析法確定煤層最低可采厚度邊界線示意圖

2)圖解法(見圖2)。有兩個(gè)鉆孔見煤，A鉆孔可采，B鉆孔不可采，求兩鉆孔間最低可采見煤點(diǎn)的位置。先選用一定的比例尺將AB兩點(diǎn)連起來(lái)，從A點(diǎn)垂直向上作直線AC，并以相同比例尺使AC的長(zhǎng)度等于A點(diǎn)見煤厚度與最低可采厚度之差。同樣從B點(diǎn)垂直向下作直線BD，也用相同的比例尺使BD的長(zhǎng)度等于最低可采厚度與B點(diǎn)見煤厚度之差。用直線將CD連接起來(lái)，與AB線相交于E點(diǎn)，E點(diǎn)位置即所求的最低可采厚度點(diǎn)。

圖2 圖解法

3)圖格法。如圖3所示，其作法是首先在透明紙(或聚酯薄膜)上作一組等距離的垂線，由o點(diǎn)作其垂線交于a，從a點(diǎn)向兩邊作等距離劃分，使ab=bc=cd=de=af=fg等等。連接oa，ob，oc，od，oe，of，og……在垂線和放射線的一端標(biāo)上阿拉伯?dāng)?shù)字即可。

圖3 圖格法

其使用方法舉個(gè)例子說(shuō)明。有M，N兩鉆孔，M見煤厚1.56 m，N見煤厚0.17 m，最低可采厚度為0.5 m，求M，N兩孔連線上煤層厚度為0.5 m點(diǎn)的位置。

具體作法有兩種:先將M，N兩點(diǎn)連起來(lái)。

其一，單獨(dú)使用垂線法。將格子紙上代表1.56 m的A點(diǎn)與M點(diǎn)重合，以重合點(diǎn)為圓心，轉(zhuǎn)動(dòng)格子紙，使N點(diǎn)與透明格子紙上代表0.17 m的垂線重合，在MN線上找出與透明格子紙上0.5 m垂線的交點(diǎn)E，該點(diǎn)即為所求最低可采厚度點(diǎn)的位置。

其二，兼用垂線和放射線法。首先在放射線束上找出相當(dāng)于1.56 m和0.17 m的兩條放射線，移動(dòng)透明格紙，在MN連線與垂線平行的狀態(tài)下，使M和N點(diǎn)分別與代表1.56 m和0.17 m的放射線重合，再在MN線段上找出與0.5 m放射線的交點(diǎn)F，該點(diǎn)就是所求的最低可采厚度點(diǎn)的位置。

2.2 有限推斷法

有兩個(gè)工程點(diǎn)，其中一個(gè)見煤，并可采;另一個(gè)未見煤，而且確定是由于煤層漸變所造成的。這時(shí)煤層的零點(diǎn)和最低可采邊界點(diǎn)一定在這兩個(gè)工程點(diǎn)之間，推斷范圍有限，所以叫有限推斷法。

遇到這種情況，一般是以兩工程點(diǎn)之間距離的1/2為零點(diǎn)，再依此內(nèi)插出煤層最低可采點(diǎn)。這種作法的先決條件之一是煤層是漸變的，但如果確定煤層不是漸變而是由于河流沖刷等原因突變的，在這種情況下一般是以兩工程點(diǎn)之間距離的1/3為沖刷邊界，但煤厚等于見煤工程點(diǎn)的煤厚。

2.3 無(wú)限推斷法

在可采見煤工程點(diǎn)之外，再無(wú)其他工程點(diǎn)了，在這種情況下外推是根據(jù)地質(zhì)資料來(lái)確定。這種推斷法要充分考慮煤產(chǎn)地的成因類型、含煤建造特征和煤層的穩(wěn)定性等因素。1)外推法。在計(jì)算詳、精查儲(chǔ)量時(shí)可能遇到這種情況，即高級(jí)儲(chǔ)量(A或B)之外，沒有其他工程，但尚未到勘查邊界，這時(shí)一般還要外推一定距離計(jì)算儲(chǔ)量。其方法是在穩(wěn)定或較穩(wěn)定煤層地區(qū)，可以在A級(jí)塊段的外圍，以不超過(guò)A級(jí)基本線距1/4～1/2的距離外推B級(jí)儲(chǔ)量;或在有工程控制的B級(jí)塊段外圍，以不超過(guò)B級(jí)基本線距1/4～1/2的距離外推C級(jí)儲(chǔ)量。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，不能連續(xù)外推。不穩(wěn)定煤層一般不能外推［1］。2)形態(tài)法。它是以煤層形態(tài)變化為基礎(chǔ)，適用于厚煤層且厚度變化巨大的煤層。主要有剖面法和等值線法。剖面法:在勘探線剖面圖上，將已知工程點(diǎn)的見煤點(diǎn)和止煤點(diǎn)(即煤層頂?shù)?分別連起來(lái)，延長(zhǎng)后交會(huì)于一點(diǎn)，將幾個(gè)剖面上的尖滅點(diǎn)連起來(lái)就可得到該煤層的尖滅線。等值線法:假設(shè)煤層厚度做有規(guī)律的變化，根據(jù)已知工程點(diǎn)可以作出煤層等厚線圖，在等厚線圖的法線方向上有其規(guī)律可尋，按其規(guī)律向外延伸，即可找到最低可采厚度點(diǎn)和煤層尖滅點(diǎn)，連接各法線上的相應(yīng)點(diǎn)即可。

3 結(jié)語(yǔ)

在勘查計(jì)算中，由于地下煤炭資源分布的復(fù)雜性，煤層厚度的不連續(xù)性，確定煤層最低可采厚度及其邊界是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。因此，要選擇合適的確定方法，才能減少工作量，提高工作效率，加快煤炭?jī)?chǔ)量的計(jì)算。

［1］王新偉，陳文敏.談?wù)劽禾績(jī)?chǔ)量中的幾個(gè)問題［J］.煤質(zhì)技術(shù)，1996(5):114.