煤矿勘查建设中煤炭储量的计算方法

魏 亮

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原 030006)

0 引言

煤炭储量计算方法很多，大约有二三十种，但在煤田地质勘查中常用的只有十多种，最常用的不过两三种。固体矿产资源储量估算方法总的来说可概括为两类:几何图形法和地质统计学法。其中几何图形法包括:算术平均法、地质地段法、等高线法、剖面法、水平面切面法、多角形法、三角形法和等值法。其中，地质地段法和断面法(剖面法和水平面切面法)，在实际矿井建设生产中应用较多，其他估算方法应用相对较少，主要用于资源储量的概略估算，常用于地质勘探程度不高，工程分布有限，研究程度不足，只能用于供远景规划的资源量计算。论文主要介绍地质地段法、断面法和地质统计学法。

1 地质地段法

这是目前在煤炭储量计算中使用的最广的一种方法，见图1。地质地段法是把一层煤利用各种要素分割成若干形状不同、大小不一的小块，分别计算每一块段的储量。划分块段的主要因素有煤层的地质研究程度(如不同级别的划分)、煤层的厚度、构造因素(如断层、背向斜轴、煤层倾角大小，不同构造复杂程度等)、煤质特征(如按煤的不同牌号、灰分、硫分等)、开采技术条件(如地温、水文条件、含量、不同剥采比等)、开拓方式(如不同开采水平、分上下山等)。

图1 地质块段法

计算储量时，把矿体当作一组密集的、大小不等的块体划分块段的原则就是各小块段内的指标一致或近似。块段的多少是大不相同的，多则上百块，少则几块，它与勘查区范围的大小等许多因素有关。每一块段的面积大小也不一样。根据规范要求，煤炭储量计算块段的划分一般应是:

1)不同储量级别，确定级别界线;

2)不同开采水平，要分出第一水平(在倾角平缓地区要划分出相当第一水平的先期开采地段)，有时不分水平，但要划分出初期开采范围。采用平峒开拓的井田，要根据需要分别计算上山和下山储量;

以上三条是必须做的，在这个前提下，再按其他要素进一步划分计算储量用的块段。

储量块段的边界线，除级别线，井田边界线(包括风氧化带线)和煤种界线之外，较多的是断层线、煤层底板等高线、勘探剖面线、水平划分线和见煤点连线。

储量计算方法也很简单，首先计算每一块段的储量，也是用平均法求得的煤层平均厚度和平均容重与块段面积三者的乘积。储量、面积、厚度、容重的单位分别为万t，m2，m和t/m3。将每一个块段储量加起来就是一个煤层的储量，同样每一个煤层的储量加起来就是整个勘查区的储量。

面积是每一块段都不一样的，所以要一个块段一个块段的分别计算，但煤厚和容重不一样，往往是几个甚至更多个块段使用一个厚度，而容重更是如此，一个煤层各块段用同一容重者并不罕见。

该方法具有算术平均法的一切优点，同时又可以按各种不同因素划分成若干块段分别计算储量，可以满足多方面的要求，因此，在煤炭储量计算中得到最广泛的应用，特别是在煤田地质勘查的详查、勘探(精查)阶段，绝大部分采用这一方法。但在工程密度不大，分布不均和煤层稳定性差的情况下，精度较差［1］。

2 剖面法

该方法是用勘探线剖面图进行储量计算的一种方法，根据勘探线是否平行，又可分为两种方法。

2.1 平行剖面法

平行剖面法即在相邻两剖面相互平行的条件下计算储量的方法。

以相邻两剖面之间所控制的煤层体积作为块段。两相邻剖面之间所控制的某一煤层的体积等于该煤层在两剖面上面积的平均值乘以两剖面间的距离，体积乘容重即为储量。各相邻剖面之间煤层储量之和即为某一煤层的总储量。但到煤层边部或勘查区边部，有些特殊情况应给予考虑:

综上所述，年龄小于60岁窦性心动过缓患者的DC值增高，迷走神经张力增高。DC值和HRV指标都能反映心脏自主神经功能，DC作为一项独立定量评估人体迷走神经张力大小的新技术，它不易受外界环境的干扰，对窦性心动过缓患者的评估价值较高，值得进一步探讨。

1)在煤层边部，有时只有一个剖面控制，延伸不到第二个剖面即尖灭了。在这种情况下，要根据煤层尖灭的特点作适当处理，如可作楔形体求得，即煤层在剖面上的面积乘以该剖面至煤层尖灭点的距离，再除以2乘以容重;

2)勘查区边界不一定正好是勘探线，在这种情况下，煤层只有一个剖面控制向外延伸，但不尖灭。在这种情况下就要根据煤层向外延伸的形态特征给予适当处理。

以一个勘探线剖面及其两侧影响范围的煤层作为一个块段。块段的储量等于该剖面上煤层断面面积与该剖面左右两剖面之间距离的1/2再乘以煤的容重。各块段储量之和即为总储量。

2.2 不平行剖面法

当勘探线互不平行时，利用剖面法进行储量计算就比较复杂，这里介绍两种比较简单的方法:剖面影响距离法和剖面影响面积法。

剖面影响距离法:两条互不平行的勘探线上的煤层截面积所影响的距离在绝大多数情况下是不一样的，根据这一原理计算储量是该法的特点。图2有Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ两条勘探线，互不平行，a1a2和b1b2为勘探线与煤层边界线的交点连线，其中点分别是c1和c2，将其连接并延伸后，两条勘探线之间的煤层块段被分为两部分，即S'1和S'2。其体积分别为:

其中，V1和V2分别为被c1和c2所分开的煤层的两部分体积;S1和S2分别为剖面Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ上煤层的截面积;S'1和S'2分别为被c1c2所分开的两勘探线间煤层底板等高线的水平投影面积;l1和l2分别为两勘探线上a1b1和a2b2的长度。

图2 剖面影响距离法计算储量示意图

显然，S'1/l1和S'2/l2分别为Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ勘探线剖面上煤层截面积S1和S2的影响距离。有了体积即可求储量和总储量。

剖面影响面积法:如图3所示，延长Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ两勘探线相交于O，作α角的二等分线，连接两勘探线端点1-5和4-7，这样就把两勘探线间的煤层面积分为S1和S2两部分。把S1看作是Ⅰ—Ⅰ剖面的影响面积，S2看作是Ⅱ—Ⅱ剖面的影响面积，两部分煤层的储量分别为:

其中，Q1和Q2分别为Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ块段煤层的储量;S1和S2分别为Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面的影响面积;Mcp1和Mcp2分别为Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面上各钻孔见煤厚度的平均值;dcp1和dcp2分别为Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ剖面上各钻孔见煤点容重的平均值。

剖面法主要优点有两个:

1)方法简单，并具有足够的精度;

2)节省了作煤层底板等高线图的时间和精力。因此，在煤炭储量计算中得到了较广泛的应用，特别是应用于煤层厚度变化巨大的各类厚煤层的储量计算中。

3 水平切面法

水平切面法实质上是平行断面法的一种，只是它的断面不是一个垂面，而是一个水平面。

图3 剖面影响面积法

设想用一组等间距的水平面与煤层相切，就得到一系列不同标高的煤层水平切面，然后，分别计算相邻上、下两水平切面之间煤层的体积和储量。

其中，V为上下两相邻水平切面间煤层体积;S1和S2分别为上下两相邻水平切面上煤层的面积;h为上下两相邻水平切面间垂直间距;d为煤层容重。

该方法适用于露天开采的倾斜厚煤层的储量计算。其优点是可按露天开采的阶段高度分别计算和统计储量，便于矿井设计、开采部门利用。

4 简单统计法

简单统计法是一种比较概略的储量计算方法，所采用的公式一般为:

其中，S为储量计算面积;V为储量计算范围内的煤系体积;P为平均含煤密度，即单位面积内的平均含煤数量;q为平均含煤率，即煤系地层中单位体积的平均含煤数量;K为改正系数。

在煤田预测中，常常采用以下公式进行储量计算:

其中，m为煤层总厚度;n为含煤系数;d为煤的平均容重。

改正系数K值的大小，与含煤建造的特征、后期改造的破坏和地质研究程度有关。一般采用0.2～0.5为宜。含煤建造广泛发育，岩性岩相稳定，后期改造破坏不大或地质研究程度较高的地区，一般取其上限0.5，反之则取下限0.2。

该方法简单，但精度低，所以适用于研究程度较低的地区，或老矿区外围和深部，或南方一些不稳定、极不稳定的煤层，或用于煤田预测工作中的储量计算。

5 结语

煤炭储量计算方法的选择，要根据煤炭工作的不同阶段的要求而定，选择合适的计算方法不仅能够满足不同阶段的要求，还能提高计算的准确性。

［1］马莉萍，汤 鹏，魏灯塔.传统矿体储量计算方法探讨［J］.中州煤炭，2010(5):21-23.