煤层稳定性的定性与定量评价

2014-07-25李建芳

山西煤炭 2014年10期

李建芳

（山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，太原 030045）

煤矿兼并重组以来，煤炭资源开发利用水平逐步提高，开采的机械化程度也有很大发展，对煤层地质研究越显重要。其中煤层稳定性是影响煤矿生产的主要地质因素之一，也决定着煤层的开采方式。

1 煤层稳定性评价的概况

煤炭开发生产中，煤层稳定性评价尤为重要。国家地质勘查规范中，根据煤层稳定性决定勘探工程网度，从而决定储量级别比例。评定煤层稳定性，首先因素是煤层厚度变化，煤层厚度变化很大，且发生尖灭、增厚、变薄、分叉等，直接影响煤层的稳定性。进行煤层稳定性评价时，应详细统计区域内见煤点的煤层厚度变化，确定煤层的空间展布形态。其次是煤层结构的复杂程度，根据见煤点的煤层含夹矸情况，确定其结构是简单、较简单，或是复杂、极复杂煤层。最后是考虑煤层的可采性，要按见煤点的可采性确定。煤层稳定性通常以煤层的变化规律和煤层可采性进行划分，采用定性和定量相结合的方法确定。

2 申南凹煤矿的煤层稳定性评价

本文以申南凹煤矿为例，对其可采的4号、9号煤层的稳定性进行评价。

1）煤层情况。4号煤层位于山西组中下部，煤层厚度0.63～1.00 m、平均0.84 m，含0～2层夹矸，结构简单-较简单，井田西北及东北部煤层较薄不可采。9号煤层位于太原组下部，煤层厚度0.40～1.70 m、平均1.30 m，结构简单，普遍含0～1层夹矸，井田中西部局部不可采。

2）煤层稳定性的定性评价。①定性标准。稳定煤层：煤层的厚度变化小，有一定变化规律，结构简单、较简单；煤类单一。全区可采或大部可采。较稳定煤层：煤层的厚度有变化，规律性较明显，结构简单-复杂；有2个煤类。全区可采或大部可采。可采区域内厚度及煤质变化不大。不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显的变化规律，结构复杂至极复杂；有3个或3个以上煤类。极不稳定煤层：煤层的厚度变化很大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出变化规律，可采范围零星分布；很难进行煤分层对比，层组对比有困难的复合煤层。②4号煤层有14个见煤点，9号煤层有28个见煤点，对见煤点煤层厚度、煤层结构复杂程度、煤类、可采性进行统计，如表1和表2所示。根据煤层稳定性的定性评价标准确定：4号煤层属较稳定煤层，9号煤层属稳定煤层。

3）煤层稳定性的定量评价。①主要有两个评价指标：煤层可采性指数km和煤厚变异系数γ。薄煤层以km为主，γ为辅；中厚及厚煤层以γ为主，km为辅；参照指标如表3所示。②煤层可采性指数算法：

式中：Km为煤层可采性指数；n为参与煤层厚度评价见煤点总数；n′为煤层厚度大于或等于可采厚度见煤点数。③煤厚变异系数γ算法：

式中：γ为煤厚变异系数；M1为每个见煤点的实测煤层厚度，m为煤矿（或分区）的平均煤层厚度，m；n为参与评价见煤点数；S为均方差值，m。④根据表1和表 2 指标，按式（1）、（2）、（3）算得 Km、γ。4 号煤层Km为 0.77，γ为 29.49%；9号煤层 Km为 0.96，γ为23.85%。井田内4号、9号煤层为薄煤层，根据定量评价：4号煤层为较稳定煤层，9号煤层为稳定煤层。