基于地质块段法的储量估算研究与应用

2021-11-16侯小凤

煤矿现代化 2021年6期

侯小凤

（晋能控股煤业集团云岗矿地质测量部，山西大同 037000）

0 引言

云岗矿含煤地层主要是侏罗系中统大同组，共有19层煤，其中可开采煤层和局部可开采煤层约13层，属于较稳定煤层，总煤层平均厚度为19.31 m，单煤层的平均厚度为2.8 m。井田北东向和北西向断裂构造较为发育，多属扭性断裂，生产揭露的大小断层共计133条，采用地质块段法对云岗矿煤炭资源的储量进行估算[1]。

1 煤炭储量估算范围

对云岗矿的8层可开采煤层进行煤炭储量估算，进行估算的范围是井田边界以及可开采的边界，按照煤炭资源的类型进行煤层划分，预计储量估算范围的标高为+600～+200 m，具体估算范围如图1所示，由于煤层构造简单，有一定的倾角，因此，采用地质块段法来进行储量估算。

图1 煤炭储量估算范围

2 煤炭储量工业指标

云岗矿矿区内的煤层倾角在2°～6°，煤质为2号弱粘煤，根据煤类及灰分与硫分的标准差来确定煤质的变化程度，由浅入深逐渐增高，具有特低灰、低硫、低磷、低粘结性和高发热量、高熔灰分、富含焦油产率等特性，根据煤炭储量估算的工业指标规定各项参数见表1。

表1 煤炭储量估算工业指标

根据矿区煤的特性，云岗煤可作为动力和气化用煤，对每层进行折算后，原煤的全硫平均含量为0.72%，精煤的全硫平均含量为1.09%，是低灰低硫的气煤。

3 煤炭储量估算方法

云岗矿矿区的煤层倾角在2°～6°，井田内地质构造简单，煤层比较平缓，采用地质块段法估算时，以水平投影底板等高线为基准，按煤层的水平、标高、类别等对估算区域进行块段划分，进而进行煤炭储量估算，按公式（1）进行计算：

式中：Q为煤炭储量（kt）；S为块段面积(m2)；H为煤层平均厚度（m）；D为煤层平均容重（t／m3）。

4 煤炭储量估算参数选择

4.1 块段面积的确定

在煤炭储量估算范围内，通过合理的划分各个煤层的煤炭资源储量类型，计算矿井的煤炭储量[2]。根据勘探结果，建立煤层底板的等值线图，根据控制程度勘探线，以煤点开始连线、煤层底板为等高线，可开采的边界进行圈定，将等值线图投影在平面上，根据最近一次煤炭储量的块段划分结果，在等值线图上进行划分，然后将各个分区块段的面积读取出来，作为块段储量估算的面积。

4.2 煤层平均厚度的确定

根据分区块段内勘探结果，在储量估算范围内，布置勘探钻孔和开采巷道，探测煤层的厚度和巷道的实际测量厚度，进而求得煤层的平均厚度，按公式2计算：

4.3 煤层平均容量

在各个煤层的煤点处取一段煤芯进行容量计算，多次测量求出平均值，通过测量，求得煤层的平均容量为1.40 t/m3。

4.4 块段平均倾角

由于煤层有一定的倾角，根据坡度尺原理，在等值线图上按1：5 000的比例尺沿煤层走向测量平均距离[3]，按公式3计算倾角：

式中：α为平均倾角；h为标高差；L为平均距离。

对有起伏的煤层块段，在算出平均倾角后，要进行加权求平均值，得到较为准确的平均倾角。

如果煤层中有单层小于0.05 m的夹矸，在计算煤层厚度时，要与煤先分层再合并，如果煤层中有单层大于0.05 m的夹矸，且夹矸小于煤层的最低可开采厚度时，在计算煤层厚度时，要将上下煤层进行分层再相加。

5 煤炭储量估算结果

将煤层的经济储量与永久损失储量的差值，乘以煤层的回采率，得到煤炭储量[4]，由于煤层的回采率受上覆岩层厚度、含水情况、水源保护等多种因素影响，对云岗矿主要开采煤层的煤炭储量进行估算。在煤炭资源估算范围内，煤炭资源储量累计约35 109.9万t，实际估算出的储量约35 130.7万t，估算结果比资源总储量多20.8万t，具体的储量见表2。

表2 云岗矿各类资源储量及占比

为了对估算结果的可靠性进行分析，通过全面收集矿井各个方面的资料，根据矿井地质勘探结果以及煤炭资源储量和生产资料，对矿井钻孔高度和标高进行分析，结合煤层底板等值线图，采用地质块段法对煤炭资源储量进行估算，估算方法可行，确定估算参数准确，块段划分合理，估算结果准确，通过对块段面积进行抽检，对估算出的数值进行复核，验证了估算结果的准确性。