煤矿地质构造评价指标系统的建立与优选

煤矿地质构造评价指标系统的建立与优选

作者：刘己盛 向利 来源：《地球》2013年第03期

[摘要]煤炭作为我国社会主义现代化经济建设的主要能源之一，本文就地质构造的研究和煤矿开采工业关系研究，通过勘探与开采揭露地质资料的系统分析，以及矿井地质构造发育规律、形成机理研究，建立一整套评价煤矿地质构造复杂程度的指标体系。旨在对井田煤层构造复杂程度进行定量综合评价，并对地质构造发育程度进行量化预测，实现煤矿安全与高效采掘。最后，采用灰色关联分析和逐步回归分析法相结合，实现全部评价指标的智能化优选。 [关键字]地质构造 评价指标 指标优选

[中图分类号] P54 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-72-1 0 前言

煤矿地质构造是影响煤矿采掘部署和安全开采的重要地质条件之一，实现矿井地质构造的综合评价和预测是煤矿走向稳产高产的基本前提。目前，矿井构造研究已从过去单纯的经验定性分析迈向了定性分析与定量评价预测相结合道路。一些先进的评价预测数学模型及专用软件系统不断地在国内外煤矿得到探索和实践。然而，作为煤矿地质构造定量评价与预测重要基础的指标体系及其优化筛选方法却鲜有报道。本文建立一整套地质构造综合评价与预测指标体系，研究成果将直接服务于相关煤矿构造综合评价与预测软件系统。 1 矿井地质构造分析

研究矿井构造是一项贯穿于煤田地质勘查、矿井建设和煤矿开采等各个阶段的首要地质任务，也是构建现代化安全高效矿井地质保障系统的核心内容。 对于矿井地质构造研究主要采用地质评价和综合探测两种方法：

（1）地质评价是从地质角度，采用多学科、多方法、多手段对矿井构造发育规律及复杂程度作出客观评价；（2）综合探测是在地质评价的基础上，选择矿井内具有生产前景的采区，进一步采用地质、物探、化探及钻探等多种手段互相配合，具体查明区内构造的规模、性质及对煤层的破坏程度等。 2 煤炭矿井开采利用率分析

随着开采水平的延深，煤层产状及地质构造发生了很大的变化，地质构造非常复杂，所以对煤的有效开采与回收也变得困难起来，如何提高煤炭矿井开采的利用率，回收率，提高经济效益是我们当前矿业工作的一个重要挑战，面对这一挑战，我们提出以下应对办法：

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（1）进行补充矿井地质勘探、巷探，调查研究煤系地层中伴生矿产的储存情况和能利用价值；（2）计算和核实矿井储量，掌握储量动态，提高储量级别，设法扩大矿井储量，及时提出合理开采和利用煤炭资源的意见；（3）研究地质构造、煤层和煤质的变化规律；（4）对煤系地层观测时，对一切穿过煤系地层的井巷均应逐层观测其岩性特征和厚度，对煤层、标志层和煤层顶底板需做重点观测。 3 评价指标的建立

结合煤矿地质构造和采掘工艺特点，力求全面客观地反映地质构造复杂程度及其对采掘生产和经济效益的影响原则，建立经济技术、构造评价2类指标。 3.1 经济技术指标

经济技术指标集中反映了地址构造综合复杂程度及其对采掘生产和经济效益的影响大小，解决了矿井构造定量研究与生产脱节问题。（1）构造面积损失系数（S）；（2）构造面积掘进系数（J）。 3.2 构造评价指标

从不同侧面建立构造复杂程度评价指标， 是实现构造复杂程度定量评价与预测的前提。（1）煤层厚度变异系数（P）；（2）褶皱密度（W）；（3）剖面褶皱强度系数（Z）；（4）断层密度（C）；（5）断层影响系数（F）；（6）断层密度（R）；（7）煤层倾角变异系数（D）；（8）构造组数密度（N）。 4 评价指标筛选

煤矿的地质构造表现在褶皱、断层、层间滑动和煤层流变等多个方面，地质构造同时又受到多种因素的综合影响和控制。单个评价指标只能从1个侧面反映地质构造的发育程度，在对地质构造进行定量综合评价和预测时，首先应该对这些评价指标进行优化筛选，以选择灵敏度较高的指标，并通过确定每个评价指标的权重值，才能得到较好的综合评判结果。采用了灰色关联分析和逐步回归分析相结合的方法，完成构造评价指标的优化筛选。

（1）灰色关联分析法。灰色关联分析是灰色系统理论中的1种重要方法，主要用于分析系统内各因素之间的关联状态，并采用关联度来定量描述因素之间的关联程度。影响地质构造复杂程度的因素之间具有不确定性关系（灰色关系），人类在主观上难以确定它们的主次，为了客观地评价和预测地质构造复杂程度，完成评价指标的优化筛选工作，以构造面积损失系数（S）为母因素，通过灰色关联分析程序，分别求出各构造评价指标和建模预测指标相对于构造面积损失系数的关联度，关联度越大的指标，在地质构造综合评判和预测时应着重考虑。

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（2）逐步回归分析法。为了验证灰色关联分析法筛选指标的实际效果，选取构造面积掘进系数（J）为因变量，分别以8个构造评价指标为自变量，采用逐步回归分析程序完成了评价指标的筛选。 5 结束语

通过煤矿地质构造特征、规律、形成机理的系统分析，建立一整套地质构造综合评价与预测指标体系。通过经济技术指标、构造评价指标建立，采用灰色关联分析和逐步回归分析对指标进行智能化筛选，优选出最适合的构造评价指标，研究结果可直接服务于后续煤矿构造定量评价预测工作。 参考文献

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