王旭

摘 要：煤炭作為國民經(jīng)濟(jì)命脈，由于我國的人口基數(shù)大，對煤炭的需求也比較大，做好對煤礦地質(zhì)構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的建立與優(yōu)選有著舉足輕重的作用。本文就地質(zhì)構(gòu)造的研究和煤礦開采工業(yè)關(guān)系研究，通過勘探與開采揭露地質(zhì)資料的系統(tǒng)分析，以及礦井地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律、形成機(jī)理研究，建立一整套評價(jià)煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的指標(biāo)體系。旨在對井田煤層構(gòu)造復(fù)雜程度進(jìn)行定量綜合評價(jià)，并對地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度進(jìn)行量化預(yù)測，實(shí)現(xiàn)煤礦安全與高效采掘。最后，采用灰色關(guān)聯(lián)分析和逐步回歸分析法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全部評價(jià)指標(biāo)的智能化優(yōu)選。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造；評價(jià)指標(biāo)；指標(biāo)；優(yōu)選

煤礦地質(zhì)構(gòu)造是影響煤礦采掘部署和安全開采的重要地質(zhì)條件之一，實(shí)現(xiàn)礦井地質(zhì)構(gòu)造的綜合評價(jià)和預(yù)測是煤礦走向穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的基本前提。目前，礦井構(gòu)造研究已從過去單純的經(jīng)驗(yàn)定性分析邁向了定性分析與定量評價(jià)預(yù)測相結(jié)合道路。一些先進(jìn)的評價(jià)預(yù)測數(shù)學(xué)模型及專用軟件系統(tǒng)不斷地在國內(nèi)外煤礦得到探索和實(shí)踐。然而，作為煤礦地質(zhì)構(gòu)造定量評價(jià)與預(yù)測重要基礎(chǔ)的指標(biāo)體系及其優(yōu)化篩選方法卻鮮有報(bào)道。本文建立一整套地質(zhì)構(gòu)造綜合評價(jià)與預(yù)測指標(biāo)體系，研究成果將直接服務(wù)于相關(guān)煤礦構(gòu)造綜合評價(jià)與預(yù)測軟件系統(tǒng)。

一、礦井地質(zhì)構(gòu)造分析

研究礦井構(gòu)造是一項(xiàng)貫穿于煤田地質(zhì)勘查、礦井建設(shè)和煤礦開采等各個(gè)階段的首要地質(zhì)任務(wù)，也是構(gòu)建現(xiàn)代化安全高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)的核心內(nèi)容。

對于礦井地質(zhì)構(gòu)造研究主要采用地質(zhì)評價(jià)和綜合探測兩種方法：

（1）地質(zhì)評價(jià)是從地質(zhì)角度，采用多學(xué)科、多方法、多手段對礦井構(gòu)造發(fā)育規(guī)律及復(fù)雜程度作出客觀評價(jià)；（2）綜合探測是在地質(zhì)評價(jià)的基礎(chǔ)上，選擇礦井內(nèi)具有生產(chǎn)前景的采區(qū)，進(jìn)一步采用地質(zhì)、物探、化探及鉆探等多種手段互相配合，具體查明區(qū)內(nèi)構(gòu)造的規(guī)模、性質(zhì)及對煤層的破壞程度等。

二、煤炭礦井開采利用率分析

隨著開采水平的延深，煤層產(chǎn)狀及地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生了很大的變化，地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，所以對煤的有效開采與回收也變得困難起來，如何提高煤炭礦井開采的利用率，回收率，提高經(jīng)濟(jì)效益是我們當(dāng)前礦業(yè)工作的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，面對這一挑戰(zhàn)，我們提出以下應(yīng)對辦法：

（1）進(jìn)行補(bǔ)充礦井地質(zhì)勘探、巷探，調(diào)查研究煤系地層中伴生礦產(chǎn)的儲(chǔ)存情況和能利用價(jià)值；（2）計(jì)算和核實(shí)礦井儲(chǔ)量，掌握儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)，提高儲(chǔ)量級(jí)別，設(shè)法擴(kuò)大礦井儲(chǔ)量，及時(shí)提出合理開采和利用煤炭資源的意見；（3）研究地質(zhì)構(gòu)造、煤層和煤質(zhì)的變化規(guī)律；（4）對煤系地層觀測時(shí)，對一切穿過煤系地層的井巷均應(yīng)逐層觀測其巖性特征和厚度，對煤層、標(biāo)志層和煤層頂?shù)装逍枳鲋攸c(diǎn)觀測。

三、評價(jià)指標(biāo)的建立

結(jié)合煤礦地質(zhì)構(gòu)造和采掘工藝特點(diǎn)，力求全面客觀地反映地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度及其對采掘生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的影響原則，建立經(jīng)濟(jì)技術(shù)、構(gòu)造評價(jià)2類指標(biāo)。

3.1經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)集中反映了地址構(gòu)造綜合復(fù)雜程度及其對采掘生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的影響大小，解決了礦井構(gòu)造定量研究與生產(chǎn)脫節(jié)問題。（1）構(gòu)造面積損失系數(shù)（S）；（2）構(gòu)造面積掘進(jìn)系數(shù)（J）。

3.2構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)

從不同側(cè)面建立構(gòu)造復(fù)雜程度評價(jià)指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)構(gòu)造復(fù)雜程度定量評價(jià)與預(yù)測的前提。（1）煤層厚度變異系數(shù)（P）；（2）褶皺密度（W）；（3）剖面褶皺強(qiáng)度系數(shù)（Z）；（4）斷層密度（C）；（5）斷層影響系數(shù)（F）；（6）斷層密度（R）；（7）煤層傾角變異系數(shù)（D）；（8）構(gòu)造組數(shù)密度（N）。

四、評價(jià)指標(biāo)篩選

煤礦的地質(zhì)構(gòu)造表現(xiàn)在褶皺、斷層、層間滑動(dòng)和煤層流變等多個(gè)方面，地質(zhì)構(gòu)造同時(shí)又受到多種因素的綜合影響和控制。單個(gè)評價(jià)指標(biāo)只能從1個(gè)側(cè)面反映地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育程度，在對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行定量綜合評價(jià)和預(yù)測時(shí)，首先應(yīng)該對這些評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化篩選，以選擇靈敏度較高的指標(biāo)，并通過確定每個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，才能得到較好的綜合評判結(jié)果。采用了灰色關(guān)聯(lián)分析和逐步回歸分析相結(jié)合的方法，完成構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化篩選。

（1）灰色關(guān)聯(lián)分析法?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論中的1種重要方法，主要用于分析系統(tǒng)內(nèi)各因素之間的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，并采用關(guān)聯(lián)度來定量描述因素之間的關(guān)聯(lián)程度。影響地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的因素之間具有不確定性關(guān)系（灰色關(guān)系），人類在主觀上難以確定它們的主次，為了客觀地評價(jià)和預(yù)測地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度，完成評價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化篩選工作，以構(gòu)造面積損失系數(shù)（S）為母因素，通過灰色關(guān)聯(lián)分析程序，分別求出各構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)和建模預(yù)測指標(biāo)相對于構(gòu)造面積損失系數(shù)的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大的指標(biāo)，在地質(zhì)構(gòu)造綜合評判和預(yù)測時(shí)應(yīng)著重考慮。

（2）逐步回歸分析法。為了驗(yàn)證灰色關(guān)聯(lián)分析法篩選指標(biāo)的實(shí)際效果，選取構(gòu)造面積掘進(jìn)系數(shù)（J）為因變量，分別以8個(gè)構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)為自變量，采用逐步回歸分析程序完成了評價(jià)指標(biāo)的篩選。

通過煤礦地質(zhì)構(gòu)造特征、規(guī)律、形成機(jī)理的系統(tǒng)分析，建立一整套地質(zhì)構(gòu)造綜合評價(jià)與預(yù)測指標(biāo)體系。通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)建立，采用灰色關(guān)聯(lián)分析和逐步回歸分析對指標(biāo)進(jìn)行智能化篩選，優(yōu)選出最適合的構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)，研究結(jié)果可直接服務(wù)于后續(xù)煤礦構(gòu)造定量評價(jià)預(yù)測工作。

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