煤矿地质类型划分若干问题研究

段中会， 王生全， 马 丽

(1.国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，西安 710021；2.陕西省煤田地质集团有限公司，西安 710021； 3.西安科技大学，西安 710054)

0 引言

自2013年12月《煤矿地质工作规定》(以下简称《规定》)发布施行以来，有效地指导了煤矿地质工作的开展。但是实践和研究发现，现行《规定》的地质类型划分方案也存在一些问题值得商榷，本文试图对煤矿地质类型划分若干问题进行研究，提出解决相关问题的建议。

1 问题与讨论

1.1 煤矿地质类型划分与煤矿地质报告关系问题

《规定》对煤矿地质类型划分报告和煤矿地质报告都给出了编写提纲[1]，对比两个报告提纲不难发现：煤矿地质类型划分报告提纲与煤矿地质报告编制提纲无论是内容还是格式基本保持一致，煤矿地质报告编制提纲增加了4.4其他有益矿产、8.2瓦斯(煤层气)资源/储量估算、10探采对比等内容；两种报告规定的附图内容也基本相同，有10类图件是两个报告要求都必须附的图件，差异在于前者要有可采煤层厚度等值线图和煤矿地质构造纲要图，后者要有补充勘探钻孔柱状图和井巷地质素描图。

由此可见，煤矿地质报告涵盖了煤矿地质类型划分报告内容。而《规定》要求煤矿既要定期编写煤矿地质类型划分报告又要定期编写煤矿地质报告。这种状况造成的弊端尤为明显，常常是，煤矿地质类型划分报告和煤矿生产地质报告编写前后交错，煤矿疲于应对，多数编制的两种报告内容相互引用，雷同重复。

1.2 煤矿地质类型评定唯一性的问题

《规定》第14条指出“一个煤矿原则上只评定划分一种地质类型”。实践中，煤矿地质类型划分以整个煤矿为评价对象，这不符合地质类型划分的初衷和本意。《规定》指出，“煤矿地质类型每5年应重新确定”。很明显，煤矿地质类型划分有时效性。与这种时效性对应的是空间上的区域性。通常，一个煤矿的地质条件与其中某一区域的条件不完全是一回事，常常会有诸如“复杂类型煤矿”中存在“简单类型区域”的一类现象。地质工作虽然研究煤矿整体区域的地质条件，但从地质类型划分目的出发，重点关注应放在报告有效期内的未采区、主要是5～8年开采接续区的采矿地质条件。

1.3 根据煤层瓦斯含量来划分瓦斯类型问题

《规定》中，煤层瓦斯含量是划分瓦斯类型的唯一依据。而《煤矿地质工作规定释义》(以下简称《释义》)指出：“考虑煤层瓦斯是瓦斯灾害的致灾主体，煤层瓦斯含量充分反映了矿井瓦斯的地质属性，所以本次不只采用矿井瓦斯等级，同时将煤层瓦斯含量作为瓦斯类型确定的另一个依据”[2]。按照《释义》的解释，矿井瓦斯等级才是首选的分类依据，煤层瓦斯含量作为瓦斯类型确定的另一个依据。《规定》与《释义》在同一个问题上彼此自相矛盾。

依据煤层瓦斯含量划分瓦斯类型存在三方面的问题。一是“煤层瓦斯含量”数据来源的局限性。“煤层瓦斯含量”数据来源有两方面：勘查钻孔或者井下实测。限于目前勘查技术条件，用钻探取样测定煤层瓦斯含量的准确性还很低。如：某煤矿是典型的“低瓦斯含量高涌出矿井”，为“高瓦斯矿井”。而通过解吸法测得瓦斯成分及含气量详见表1。从表可看出，该煤矿3#煤瓦斯平均含量1.29m3/t。煤矿在井下四个钻孔进行瓦斯取样分析，四个样品瓦斯含量分别为：3.21、2.46、2.3、2.05m3/t。这些数据要高出地勘钻孔化验一倍。

其二，以煤层瓦斯含量作为瓦斯分类指标，难以获得令人信服的根据。煤层瓦斯含量4m3/t、8m3/t作为分类的标准失据甚至错误。在与煤矿瓦斯有关的规程规范中，煤层瓦斯含量4m3/t这个标准没有出处；瓦斯含量8m3/t这个标准，在《防治煤与瓦斯突出规定》及《煤矿瓦斯抽采基本指标》中[3-4]，都把“煤层瓦斯含量8m3/t”作为一个“标准”，判定煤与瓦斯突出危险性的参考指标之一。但是，《规定》地质类型划分中，却把“煤层瓦斯含量大于8m3/t”划分为“复杂”类型而不是“煤与瓦斯突出矿井或按照煤与瓦斯突出矿井管理”的“极复杂”类型，与上述规程的规定相左；其三，“煤层瓦斯含量”指标导致煤矿地质类型划分与煤矿瓦斯防治脱节。《煤矿安全规程》《防治煤与瓦斯突出规定》《煤矿瓦斯等级鉴定办法》等煤矿瓦斯防治工作中[5-6]，最常用的瓦斯参数为瓦斯相对涌出量、绝对涌出量、煤层瓦斯压力等参数。煤层瓦斯含量充分反映的是矿井瓦斯的地质属性，煤矿地质类型划分应该突出瓦斯的地质属性，但是，如果煤矿瓦斯分类不能对煤矿瓦斯防治起到有效的指导作用，也就失去了分类的意义。

表1 某煤矿煤层瓦斯含量测定汇总表Table 1 Summary statement of a coalmine coal seam gas content tested results

1.4 地质类型划分方案与煤矿建设与安全开采地质保障管理相脱节

现行《规定》的地质类型划分并没有达到将煤矿地质条件与煤矿建设与安全开采联系起来的目的。对于煤矿地质类型怎样影响到煤矿地质工作、煤矿设计和生产安全管理，如煤矿地质工作的投入、地质勘查工程布置、地质工作整体部署、煤矿的安全生产措施、煤矿采区划分和生产系统布置等少有关注。最直接相关的是《规定》第88条，要求煤矿针对不同的地质及开采条件(简单、中等、复杂)，延深水平高级储量百分比应达到规定要求。分析发现，这里规定的地质及开采条件来自于《煤、泥炭地质勘查规范》[7]的勘查类型分类，与煤矿地质类型不能相提并论。而现行《规定》“强行”使两者“保持一致”，实际是将不同概念混为一谈。另一方面，不同煤矿地质条件千差万别。理论上而言，一个“简单地质类型”的煤矿，其理论组合模型只有一种。而一个“中等地质类型”的煤矿，其理论组合模型有31种之多，以此类推，“复杂地质类型”的煤矿，其理论模型更有数百种，“极复杂地质类型”的煤矿则更多。显然，依现行的分类方案，将如此错综复杂的地质条件只是按复杂性归结为四种类型，有些简单化了，远远满足不了实际工作的需要。

2 对策和建议

2.1 取消煤矿地质类型划分专项报告，其内容并入煤矿地质报告之中

煤矿地质类型划分报告、建矿地质报告及生产地质报告的提纲要求基本相同。三者的主要差异是编制要求的起始时间不同：编写建矿地质报告是在基建煤矿移交生产前6个月，煤矿地质类型划分报告，是在基建煤矿移交生产后1年内，编写生产地质报告，是在基建煤矿移交生产后3年内进行。

“首次”编写煤矿地质类型划分报告，是否应该在基建煤矿移交生产后1年内进行？ 1984年《矿井地质规程》第10条曾规定：矿井地质条件的类别应在新井投产8～10年内提出，以后每隔8～10年或在修改矿井地质报告时评定一次[8]。显然，(基建煤矿移交前)在建井报告中对于矿井地质类型有初步划分评价的前提下，在基建煤矿移交短短一年时间内即进行“首次”矿井地质类型步划分，意义不大，理由也不充分，况且在其后两年的生产地质报告编制中，要求再进行地质类型划分。

因此，建议将煤矿的首次地质类型划分有关内容并入煤矿建井地质报告，以后的煤矿地质类型划分并入每五年一个周期的煤矿生产地质报告，即生产阶段的首次煤矿地质类型划分规定在基建煤矿移交生产后3年内进行，之后每5年修编1次；需要指出的是，建议虽然取消了煤矿地质类型划分专项报告，但是在煤矿地质报告中强化了煤矿地质类型划分工作。

2.2 明确“地质类型划分”以煤矿接续区为评价对象，评价结论更加符合煤矿实际

煤矿地质工作实质是通过研究煤矿已采区地质规律来预测推断未采区地质条件的。针对煤矿接续区(一般是5～8年开采范围)进行地质类型划分和评价结论更加符合煤矿实际。例如，某煤矿由于周边存在大量老窑采空区、且大部可采的上部煤层已经回采完毕，存在大量采空区积水，积水准确位置范围水量都不清楚，所以矿井水文地质类型为“复杂”，但煤矿未来5～8年开采范围接续区开采下部煤层，其上的上层煤层属于不可采区，不存在采空区积水问题，同时距离老窑采空区较远，经综合分析，矿井水文地质类型应确定为“简单”。

2.3 以矿井瓦斯等级为主、瓦斯压力及瓦斯含量为补充的煤矿瓦斯类型划分指标依据

按照《煤矿瓦斯等级鉴定办法》(2018版)的瓦斯等级标准确定的指标(矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量、任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量、任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量)，将煤矿瓦斯地质类型划分为“简单”类型( “低瓦斯矿井一型”) “中等”类型( “低瓦斯矿井二型”)、 “复杂”类型( “高瓦斯矿井”)、 “极复杂”类型(称为 “突出矿井”)。同时，确定将瓦斯含量作为煤矿瓦斯类型的辅助指标。并且按照“就高不就低”的原则，确定瓦斯地质类型。建议修改内容见表2。

(1)瓦斯含量4m3/t作为“简单”与“中等”类型分类的指标之一(与原规定相同)。

(2)瓦斯含量8m3/t作为“极复杂”与“复杂”类型分类的指标之一(不同于原规定：瓦斯含量8m3/t是“复杂”与“中等”类型分类的指标)。

(3)瓦斯含量6m3/t作为“复杂”与“中等”类型分类的指标之一(不同于原规定：瓦斯含量8m3/t是“复杂”与“中等”类型分类的指标)。之所以选择煤层瓦斯含量6m3/t，作为标准，是因为《煤矿安全规程》第一百一十五条规定，采用放顶煤开采时，必须遵守下列规定“高瓦斯、突出矿井的容易自燃煤层，应当采取以预抽方式为主的综合抽采瓦斯措施和综合防灭火措施，保证本煤层瓦斯含量不大于6m3/t”。

表2 建议的煤矿瓦斯地质分类方案Table 2 Suggested coalmine gas geological classification scheme

2.4 建立与煤矿建设及安全开采相联系的煤矿地质类型划分方案

改进煤矿地质类型划分方案，最主要的是解决现行煤矿地质类型划分方案与煤矿安全生产管理相脱节，导致了地质类型分类目的性不明确的问题。为此，笔者从沿用30年的1984年版本《矿井地质规程》着眼探讨这一问题。

该方案将作为矿井地质条件分类依据的地质因素按复杂程度划分为Ⅰ-Ⅳ类，将矿井地质条件分成5类矿井，给出了矿井地质条件分类“带注脚的四位罗马数字”数码代号表示法，建立了与煤矿安全生产管理直接联系。比较现行方案，该方案具有更多的合理性；该方案不足之处是：矿井地质条件分成五类矿井依据不明，“带注脚的四位罗马数字”数码代号表示法显得过于繁琐，不利于实际应用。两相结合，笔者提出“四类十型分类”新方案。

(1)将作为煤矿地质类型划分依据的地质条件分为两组；地质构造和煤层稳定性条件主要影响的是煤矿的高效生产，一般不会直接带来煤矿安全问题；而瓦斯类型、水文地质类型和其他开采地质条件是影响煤矿安全开采的主要因素。因此，将作为煤矿地质类型划分依据的地质条件分为两组，分别称之为生产地质条件和安全开采条件，即：生产地质条件：地质构造复杂程度、煤层稳定程度；安全开采条件：瓦斯类型、水文地质类型、其他开采地质条件。见表3。

(2)煤矿地质类型划分为四大类十类型。分别就“生产地质条件”和“安全开采条件”的复杂程度进行评价(简单、中等、复杂、极复杂)(表3)。根据“生产地质条件”和“安全开采条件”的复杂程度和组合关系，按照“就高不就低”的原则，将煤矿地质类型划分为四大类十(类)型(表4)。

表3 “生产地质条件”和“安全开采条件”的复杂程度评价表Table 3 Complexity assessment sheet of “production geological condition” and “mining safety condition”

表4 建议的煤矿地质类型“四类十型”划分表Table 4 Proposed coalmine geological type “four categories and ten types” classification

按照上述“四类十型”分类方案，地质类型分类目的性十分明确。将煤矿地质类型与地质勘查工程布置联系了起来，一定程度上达到了指导煤矿地质工作，为煤矿地质工作的整体部署和机构建设及组织管理提供依据，为煤矿安全高效开采提供保障之目的。

3 结论

本文研究了现行《煤矿地质工作规定》关于地质类型划分存在一些问题，提出了解决相关问题的建议和方案。主要包括：建议把煤矿地质类型划分报告并入煤矿建井及生产地质报告之中；明确“地质类型划分”以煤矿接续区为评价对象；以矿井瓦斯等级为主、瓦斯压力及瓦斯含量为补充作为煤矿瓦斯类型划分指标；提出将地质条件分为生产地质条件和安全开采条件两类，建议以“四类十型”煤矿地质类型划分方案使地质类型分类目的性更加明确，有利于煤矿地质类型划分指导煤矿地质工作并与煤矿安全生产联系起来。