浅谈煤矿地质构造评价指标系统的建立与优选

黄家惠

摘 要：煤炭资源是我国社会发展的重要能源之一，在煤炭资源开采过程中，必须对煤矿的地质结构进行认真分析。重点分析了煤矿地质结构与煤矿开采的关系，通过对煤矿地质结构的发展规律进行分析，建立了一套完善的煤矿地质构造评价指标系统，从而为煤矿资源的安全开采提供了保障。

关键词：煤矿；地质构造；评价指标；开采工艺

中图分类号：TD163.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0157-02

煤矿地质构造对煤矿的采掘方式和安全措施的确定有很大的影响，对矿井地质构造进行分析是保证煤矿稳定高产的前提。目前，对煤矿地质构造的研究已经从传统的经验定性分析发展到定量评价预测与定性分析相结合，但对煤矿地质构造评价指标系统的建立和优选却比较少。下面就煤矿地质构造评价指标系统的建立和优选进行分析。

1 矿井地质构造分析

矿井构造研究贯穿于煤矿地质勘查、矿井建设、煤矿开采等各个阶段，对矿井地质构造进行分析是构建现代高效、安全矿井生产系统的核心内容之一。目前，对矿井地质构造研究的主要方法有地质评价、综合探测两种。其中，地质评价是从地质的角度出发，采用多种手段、多种方法对矿井地质构造的发展规律和复杂程度进行科学、客观的评价；综合探测是在地质评价的基础上，对矿井中具有生产前景的开采区，采用物理探测、化学探测等多种探测方法，对地质的性质、煤层的破坏程度等进行严格的探测。

2 评价指标的建立

在建立煤矿地质构造评价指标系统时，要结合开采工艺和地质构造，全面、客观地反映煤矿地质构造的复杂程度及其对煤矿开采的影响程度。评价指标包括经济技术指标、构造评价指标和建模预测指标。

2.1 经济技术指标

经济技术指标能够反映地质构造的复杂程度及其对煤矿开采经济效益的影响，能够有效解决煤矿开采和矿井构造定量脱节的问题。经济技术指标包括构造面积损失系数和构造面积掘进系数，其中，构造面积损失系数是指地质构造对煤矿开采面积造成的损失，例如压薄带、断层、底劈构造等地质构造。构造面积损失系数指标既能直接反映出地质构造对煤矿资源的破坏程度，又能间接反映出地质构造的复杂程度。构造面积掘进系数是指在地质构造的影响下，单位面积增掘的巷道长度。该系数能反映出地质构造对巷道掘进率的影响。

2.2 构造评价指标

构造评价指标包括煤层厚度变异系数、褶皱密度、剖面褶皱强度系数、断层密度、断层影响系数、构造组数密度等。煤层厚度变异系数是指单元内煤层厚度均值的变化程度，能直接反映出地质构造的发展情况；褶皱密度是指单元煤层中的褶皱总条数，能反映出煤层褶皱的发展情况；剖面褶皱强度系数是在各阶段石门综合剖面图上，计量相邻石门在同一煤层的直线长度和曲线长度，然后根据相关公式计算出来，能反映出煤层褶皱的幅度和强度；断层密度是指单位面积相差在0.5 m2以下的断层数量，能反映出断层的发展情况；断层影响系数能综合反映出断层的发展情况及其对煤矿开采的影响程度；构造组数密度是指单位面积内褶皱组数和断层组数的总和。构造的复杂程度不仅与各种地质构造的发展密度有很大的关系，还会受构造组数的影响。在开采区域，其构造组数越多，回采处理的难度就越大。

2.3 建模预测指标

建模预测指标包括强岩层影响系数、煤层倾角、煤系岩石力学强度厚度加权值、煤层最大视电阻率等。强岩层影响系数主要反映煤层附近的强硬岩层对煤层变形的影响。一般情况下，强岩层影响系数越大，煤层构造越简单；强岩层影响系数越小，煤层构造就越复杂。当水平挤压应力对煤系产生作用时，就会使平缓的煤层出现褶皱变形的现象，从而诱发层发生滑作用，造成局部构造复杂。因此，统计煤层倾角指标可以对地质构造进行评价和预测。煤系岩石力学强度厚度加权值可以综合反映煤系中岩石的力学强度，对于不同力学性质的煤岩层，经常会出现互层状，从而引起层间构造不协调的现象，因此，需要构建煤系岩石力学强度厚度加权值指标。煤层最大视电阻率能反映出煤层构造的破坏程度，其大小会受到煤层破坏程度、煤层裂隙发展情况、水分、煤灰分等因素的影响。

3 评价指标的优化

3.1 灰色关联分析法

灰色关联分析法主要用于分析系统内各种因素的关联情况。由于影响煤矿地质构造复杂程度的因素具有不确定性，即存在灰色关系，人们在主观上很难判断出影响地质构造复杂程度因素的主次，因此，为了客观、科学地评价和预测出煤矿地质构造的复杂程度，筛选出优化的评价指标，可以将构造面积损失系数当成母因素，利用灰色关联分析法求出各种构造评价指标和建模预测指标与构造面积损失系数的关联程度。通过分析关联程度，对地质构造的复杂程度进行判断。由于构造面积损失系数能反映出地质构造对煤矿资源的破坏程度和对生产过程的影响程度，因此，要重点分析关联程度大的指标。

3.2 逐步回归分析法

为确保灰色关联分析法筛选出来的指标具有良好的实用效果，可以将构造面积掘进系数当成因变量，将其他构造评价指标和建模预测指标当成自变量，采用逐步回归分析法对评价指标进行优化、筛选。

4 结束语

通过分析矿井地质结构，建立完整的地质构造评价指标系统，并建立经济技术指标、构造评价指标、建模预测指标，采用灰色关联分析法和逐步回归分析法对评价指标进行优化、筛选，从而选出最合适的评价地质构造的指标，为煤矿地质构造的定量评价提供有效信息。

参考文献

[1]薛喜成.煤矿地质构造评价指标系统的建立与优选[J].煤炭技术，2010（02）：125-126.

[2]刘己盛，向利.煤矿地质构造评价指标系统的建立与优选[J].地球，2013（03）：117-118.

[3]舒建生，贾建称，王跃忠，等.地质构造复杂程度定量化评价——以涡北煤矿为例[J].煤田地质与勘探，2010（06）：141-142.

[4]种衍芬.煤矿开采地质条件综合评价系统的研究[J].煤矿现代化，2009（02）：132-133.

〔编辑：王霞〕

The Establishment of Coal Mine Geological Evaluation Index System and Preferred

Huang Jiahui

Abstract： Coal is an important energy resource development in our society， in the process of mining of coal resources， must be carefully analyzed the geological structure of the mine. Focuses on the relationship between the geological structure and coal mines coal mining， and the development of coal mines by the geological structure is analyzed， the establishment of a comprehensive evaluation index system of coal mine geological structure， providing protection for the safe mining of coal resources.

Key words： coal； geological structure； evaluation； mining technology