利用垂直剖面法計算光伏發(fā)電項目對任樓煤礦礦產(chǎn)資源壓覆范圍

李跟娣

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽宿州234000）

淮北鑫能光伏電力有限公司擬利用淮北市濉溪縣南坪鎮(zhèn)2500畝水面建設(shè)60MW水上漂浮式光伏電站，工程為水面漂浮式光伏發(fā)電項目，用地面積約1813.59畝，為任樓煤礦塌陷區(qū)。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》有關(guān)規(guī)定圈定該項目對任樓煤礦礦產(chǎn)資源壓覆范圍。

1 該項目區(qū)礦產(chǎn)資源基本概況

項目選址位于任樓煤礦內(nèi)，壓覆其礦產(chǎn)資源。壓覆其礦產(chǎn)資源礦種為煤炭，煤炭分布狀況簡述如下：

任樓煤礦含煤地層為石炭系和二疊系，石炭系煤層薄，不穩(wěn)定，煤層頂板多為石灰?guī)r，水文地質(zhì)條件為極復(fù)雜、工程地質(zhì)條件復(fù)雜，為不可采煤層，不作勘查對象。二疊系含煤地層為下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組。二疊系含煤地層厚度約1100m左右，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等11個煤層（組），含煤11～28層。煤層平均總厚14.88m，含煤系數(shù)為1.35%。下段山西組次之，含煤系數(shù)為1.0%。上段上石盒子組較差，含煤系數(shù)僅為0.14%，可采煤層為31、51、52、72、73、82煤層。

2 保護等級的確定及煤柱圍護帶寬度留設(shè)

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》，按構(gòu)筑物的重要性、用途及受開采影響引起的不同后果，將礦區(qū)范圍內(nèi)的構(gòu)筑物保護等級分為五級，確定淮北市濉溪縣南坪鎮(zhèn)2500畝水面建設(shè)60MW水上漂浮式光伏電站為特級保護，其四周圍護帶寬度留設(shè)50m，見表1。

表1 構(gòu)筑物各保護等級的圍護帶寬度

3 用垂直剖面法計算任樓煤礦82煤層壓覆范圍

3.1 光伏電站受護邊界

在光伏電站構(gòu)筑物的角點1、2、3、4處做平行于煤層走向和傾斜方向的直線，得直角四邊形abcd,即為光伏發(fā)電站地表圍護帶。在abcd外側(cè)加寬度50m圍護帶，其外邊a′b′c′d′為受護邊界線。

過四邊形a′b′c′d′中心點O作煤層傾斜剖面A-B和走向剖面C-D，在剖面A-B和C-D上分別求出保護煤柱邊界；在光伏電站構(gòu)筑物受護范圍南部，由于F3斷層82煤層走向變化，傾斜剖面A-B不能反映南部受護區(qū)的壓覆，在南部增做E-F傾斜剖面，保護區(qū)的北部壓覆范圍有A-B、C-D剖面求得，南部壓覆范圍有E-F、C-D剖面求得，見圖1。

3.2 用垂直剖面法計算保護煤柱步驟

在平面圖上將A-B剖面線與受護面積邊界之交點轉(zhuǎn)繪到A-B剖面圖的地表線上得M、N點，由N點以松散層移動角φ=45°做直線至基巖面得交點N′,然后，在煤層下山方向以γ=73.3°由N′點做直線與82煤層底板相交于n′點，n′點為沿82煤層傾斜剖面上保護煤柱的下邊界，量出n′N之間的距離462m,將n′點投影到平面圖上，即為n點。同理，在E-F剖面圖上，由V、W點以松散層移動角φ=45°做直線至基巖面得交點V′、W′,然后，在煤層上山方向以β=64.5°由V′點做直線與82煤層底板相交于x′點；在煤層下山方向以γ=73.3°由W′點做直線與 82煤層底板相交于 y′點，x′、y′點分別為沿82煤層傾斜剖面上保護煤柱的上下邊界，量出x′V之間的距離344m,y′W之間的距離486m,將x′、y′點投影到平面圖上，即為x、y點。

將平面圖上剖面線C-D與受護邊界之交點轉(zhuǎn)繪到C-D的剖面圖的地表線上得P、Q點。在C-D剖面圖上由P、Q點以松散層移動角φ=45°做直線，與基巖面相交于P′、Q′點。然后，以δ=73°由P′、Q′點分別做直線。

將A-B剖面圖上M′、n′點分別投影到C-D剖面圖上，與C-D剖面圖上基巖內(nèi)的斜線相交，得交點g′、e′。og′為煤柱上邊界線在C-D剖面上的投影,即og′之間的距離1055m，o e′為煤柱下邊界線在C-D剖面上的投影，即oe′之間的距離1234m，見圖2、圖3。

圖2 光伏電站保護煤柱示意圖（1）

同理，將E-F剖面圖上x′、y′點分別投影到C-D剖面圖上，與C-D剖面圖上基巖內(nèi)的2條斜線相交，得交點h′、f′。oh′為煤柱上邊界線在C-D剖面上的投影,即oh′之間的距離1096m，of′為煤柱下邊界線在C-D剖面上的投影，即of′之間的距離1257m。

將e′、f′、g′、h′點分別轉(zhuǎn)繪到平面上，得e、f、g、h點。連接e、f、h、g點形成一個梯形，將82煤層露頭外保護煤柱截除，即為所求82煤層保護煤柱線。

3.3 計算結(jié)果

82煤層壓覆范圍3.40km2，壓覆資源儲量為：1178.8×104t，其中探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（111b）為687.3×104t，控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量（122b）為261.2×104t，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量（333）為230.3×104t。

4 結(jié)束語

圖3 光伏電站保護煤柱示意圖（2）

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》計算構(gòu)筑物保護煤柱的留設(shè)需要根據(jù)實際情況確定計算方法，本文遇到煤層露頭區(qū)以及受斷層影響在守護范圍內(nèi)煤層走向發(fā)生變化，在煤層傾向做2條剖面確定保護煤柱的留設(shè)范圍。