＊董澤寶

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊 寧夏 750021）

1.項目基本情況

(1)項目概況

寧夏寧東鎮(zhèn)煤礦從資源條件、開發(fā)建設(shè)的外部條件、煤炭資源形勢分析及經(jīng)濟效益評價分析，具備進一步勘探開發(fā)的條件，在當前寧東經(jīng)濟發(fā)展趨勢下，建設(shè)項目壓覆查明的礦產(chǎn)資源的現(xiàn)象也就越來越多。特別是當前不斷有新的或待批項目的建設(shè)基地落地寧夏寧東，進而不可避免的與現(xiàn)有礦業(yè)權(quán)發(fā)生沖突，故本文在總結(jié)自治區(qū)內(nèi)建設(shè)項目壓覆礦產(chǎn)資源評估的基礎(chǔ)上，以羊場灣煤礦通風優(yōu)化系統(tǒng)項目作為實例分析，總結(jié)建設(shè)項目壓覆礦產(chǎn)資源評估。

羊場灣煤礦為小型礦井經(jīng)過多次擴能改造而來，現(xiàn)有井筒服務(wù)年限較長，主要回風井筒當初設(shè)計斷面較小且變形嚴重，導(dǎo)致礦井通風局部阻力過大。隨著開拓延深，礦井用風量增大，礦井負壓進一步升高，本礦井主要開采煤層為容易自燃或自燃煤層，通風負壓較大時容易造成采空區(qū)一氧化碳向采掘區(qū)域擴散，不利于安全生產(chǎn)管理。

為給工人營造一個舒適的工作環(huán)境，保證礦井的正常接續(xù)及生產(chǎn)，通過加大通風量改善作業(yè)環(huán)境，降低工作面溫度，給工人創(chuàng)造一個舒適健康的工作環(huán)境。因此，對礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化改造項目場地的建設(shè)是非常有必要的，迫在眉睫，必須盡快進行。

根據(jù)《初步設(shè)計》，擬建工程及預(yù)留場地圍護體總面積為27408.50m2。包含一對進回風立井、連接道路及附屬預(yù)留場地。相關(guān)參數(shù)如下：

①一對進回風立井：立井井口房、配電室、風門絞車房、電機室、消防水池和生活水池建筑占地面積為1017.80m2。

②連接道路：道路長500m，寬7m，占地面積為3500m2。

圖1 擬建項目示意圖

(2)目的任務(wù)

根據(jù)《中華人民共和國礦產(chǎn)資源法》第三十三條規(guī)定：“在建設(shè)擬建項目位置、工廠、水庫、輸油管道、輸電線路和大型建筑物或建筑群之前，建設(shè)單位必須向所在省、自治區(qū)、直轄市地質(zhì)礦產(chǎn)部門了解擬建工程所在地的礦產(chǎn)資源分布和開采情況，非經(jīng)國務(wù)院授權(quán)部門的批準，不得壓覆重要礦產(chǎn)”的規(guī)定；為保證國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司羊場灣煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化項目順利實施，對本次壓覆礦產(chǎn)資源評估目的是查明擬建項目壓覆礦產(chǎn)的位置、種類、分布面積、礦產(chǎn)特征和儲量，并對開采情況進行調(diào)查，達到工程選址服務(wù)的目的。

(3)建設(shè)項目所在地概況

擬建項目位于寧夏回族自治區(qū)東部寧東羊場灣煤礦內(nèi)，行政區(qū)劃屬寧夏靈武市寧東鎮(zhèn)管轄。擬建項目交通網(wǎng)絡(luò)較為發(fā)達，磁馬公路南北向從礦區(qū)中部穿過，壓覆區(qū)內(nèi)部與外部聯(lián)系的運輸系統(tǒng)已形成公路網(wǎng)，交通便利。

(4)資源量估算方法的選擇

壓覆區(qū)范圍是確定壓覆資源儲量的工作重點和參數(shù)核心，壓覆區(qū)范圍要根據(jù)壓覆類型、地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造等綜合因素確定。壓覆類型根據(jù)建設(shè)項目占用土地范圍，分為點、線和面壓覆項目。根據(jù)經(jīng)驗，擬建項目壓覆評估范圍要根據(jù)建設(shè)項目范圍和壓覆礦產(chǎn)資源范圍的實際情況及影響情況確定，需利用該壓覆礦區(qū)的礦產(chǎn)資源類型和特點計算得出。

該工程涉及兩種形態(tài)，建筑群形態(tài)的是工業(yè)場地，線狀的是道路工程；因此，本次采用垂線法設(shè)計建筑群保護煤柱，采用垂直剖面法設(shè)計道路保護煤柱。

工業(yè)廣場：建筑群等級的確定：根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》，擬建項目為工業(yè)廣場建筑物，屬Ⅰ級保護等級，圍護帶范圍取20m；本次報告中擬建項目保護煤柱等級屬Ⅰ級，沿保護帶邊界向外留設(shè)圍護帶為20m，在圍護帶邊界按寬度s=h×ctgψ向外劃出受護帶邊界，由于本區(qū)第四系和第三系厚度分別為h1，h2；安息角分別為45°和70°，因此s=s1+s2，在此基礎(chǔ)上建筑群保護煤柱用垂線法設(shè)計。

首先據(jù)各受護帶邊界與煤系地層的幾何關(guān)系，計算出各斜交剖面移動角β’、γ’和各垂線（由建筑群受護帶邊界各拐點做各邊的垂線）長度q、l。依據(jù)原煤層底板等高線圖、維護帶邊界和垂線q、l長度。在各煤層底板等高線及資源儲量估算平面圖上，劃出建筑群保護區(qū)邊界。資源儲量類別依從原圖件中標繪的類別，不作變動。

道路：連接道路壓覆煤層邊界按移動角采用垂直剖面法設(shè)計，按煤層的不同構(gòu)造部位(向斜軸、淺部、深部)作垂直于擬建項目（道路）邊界的垂直圖切剖面圖，再根據(jù)擬建連接道路與煤系地層的幾何關(guān)系，計算出各垂直剖面上的斜交剖面邊界角β′、γ′。

根據(jù)道路寬度，在擬建道路兩側(cè)界限以內(nèi)的范圍為受護對象。擬建道路屬三級及以下級公路設(shè)施，采用等級為Ⅳ級，可以按照最大煤組（煤層）厚度60倍確定壓覆深度，估算壓覆煤層資源量；其圍護帶寬度為5m。擬建連接道路邊界的垂直圖切剖面圖上，在受護帶邊界外圍劃出圍護帶5m邊界，由圍護帶邊界點以下伏巖層邊界角作直線與煤層底板相交，得交點。在垂直剖面圖上，將交點投影到地面上，得出該剖面上各煤層項目區(qū)位置保護煤柱邊界在地表的投影點，以確定擬建項目各煤層保護煤柱的平面邊界。

圖件編制、資源量估算：

①利用計算機繪制垂直剖面圖；

②在擬建項目煤層底板等高線圖上圈定壓覆范圍，圈定估算面積，估算煤炭資源量。計算機成圖，編制文字報告。

2.建設(shè)項目壓覆重要礦產(chǎn)資源必然性論證

(1)建設(shè)項目必要性論證

①該煤礦現(xiàn)有井筒服務(wù)年限較長，主要回風井筒當初設(shè)計斷面較小且變形嚴重，導(dǎo)致礦井通風局部阻力過大。隨著開拓延深，礦井用風量增大，礦井負壓進一步升高，本礦井主要開采煤層為容易自燃或自燃煤層，通風負壓較大時容易造成采空區(qū)一氧化碳向采掘區(qū)域擴散，不利于安全生產(chǎn)管理。

②目前開采工作面溫度已達到30℃以上，嚴重影響安全生產(chǎn)和工人健康。為給工人營造一個舒適的工作環(huán)境，保證礦井的正常接續(xù)及生產(chǎn)，通過加大通風量改善作業(yè)環(huán)境，降低工作面溫度，給工人創(chuàng)造一個舒適健康的工作環(huán)境。因此，對礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化改造項目場地的建設(shè)是非常有必要的。

(2)建設(shè)項目壓覆煤炭資源不可避免性論證

在項目選址方案的優(yōu)化過程中，設(shè)計貫穿以人為本的思想，堅持自然和諧的理念，努力實現(xiàn)為環(huán)境而設(shè)計的精神。針對工程的客觀事實以及環(huán)境的變遷，綜合考慮自然條件、人文社會、經(jīng)濟發(fā)展等因素，確定項目選址優(yōu)化原則。

(3)項目社會經(jīng)濟效益評價

該煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化項目的建設(shè)，帶動了工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。總的來看被壓覆煤炭資源儲量的價值與擬建項目帶來的巨大而長遠的經(jīng)濟效益和社會效益相比較小。

3.壓覆礦產(chǎn)資源影響評價

(1)擬建項目保護范圍

依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》（2017版）第33條，擬建工業(yè)廣場保護等級為Ⅰ級；擬建道路為四級及以下級公路，保護等級為Ⅳ級；根據(jù)35條，Ⅰ級圍護帶范圍為20m；Ⅳ級圍護帶范圍為5m。

(2)采深采厚比方法評價

①擬建設(shè)項目為礦井主要通風機房項目：保護等級屬Ⅰ級。依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》（安監(jiān)總煤裝〔2017〕66號）第60條，國家重要建筑物壓煤允許采用全部垮落法進行試采的相關(guān)煤層采深采厚比之規(guī)定。擬建項目比照國家Ⅰ級鐵路（薄及中厚單一煤層的采深與單層采厚比大于或者等于150；厚煤層及煤層群的采深與分層采厚比大于或者等于200），按采深采厚比200倍計算確定最大壓覆深度，即煤層埋藏深度在采厚200倍以淺范圍構(gòu)成壓覆資源量關(guān)系。擬建項目范圍壓覆羊場灣煤礦煤層群最厚厚度為10.64m，預(yù)測影響最大深度為2128m，根據(jù)煤層賦存情況，壓覆最深煤層海拔為+1351.5～1364.8m，確定擬建項目范圍影響最大深度為714.3m，羊場灣煤礦開采影響的最低海拔為+638.20m，故擬建項目壓覆羊場灣煤礦的最低開采標高均在+638.20m以上，羊場灣煤礦開采對擬建項目有影響。

②擬建連接道路：保護等級屬Ⅳ級。依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》（安監(jiān)總煤裝〔2017〕66號）第60條，國家重要建筑物壓煤允許采用全部垮落法進行試采的相關(guān)煤層采深采厚比之規(guī)定。連接道路比照國家Ⅳ級鐵路（薄及中厚單一煤層的采深與單層采厚比大于或者等于20，小于40；厚煤層及煤層群的采深與分層采厚比大于或者等于40，小于60），按采深采厚比60倍計算確定最大壓覆深度，即煤層埋藏深度在采厚60倍以淺范圍構(gòu)成壓覆資源量關(guān)系。連接道路壓覆羊場灣煤礦煤層群最厚厚度為10.64m，影響深度為638.4m，連接道路區(qū)地表標高為+1350.0～1354.5m，確定羊場灣煤礦開采影響的最低海拔為+711.6m，故連接道路區(qū)壓覆羊場灣煤礦的最低開采標高均在+711.6m以上，羊場灣煤礦開采對連接道路有影響。

在各煤層充分采動情況下，概率積分法評價壓覆羊場灣煤礦采空區(qū)塌陷預(yù)測最大下沉值7460mm、最大傾斜值14.80mm/m、最大曲率值0.04mm/m2、最大水平變形值6.75mm/m；通過計算和分析，羊場灣煤礦主要礦層采礦對地表影響程度為強，現(xiàn)狀條件下評估范圍內(nèi)無地面塌陷，后期煤層開采產(chǎn)生地面塌陷可能對建設(shè)工程場地造成不均勻地面沉降及地裂縫。

4.擬建項目壓覆區(qū)地質(zhì)特征

(1)擬建項目壓覆區(qū)地層

根據(jù)地質(zhì)報告確定擬建項目地表被第四系風積沙和粉土所覆蓋，檢查孔揭露的地層有第四系（Q）、侏羅系中統(tǒng)直羅組（J2z）、侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）。

(2)含煤性煤層及煤質(zhì)特征

羊場灣煤礦范圍含可采煤層12層（煤層編號一、二、二下、五、六、七、九、十一、十二、十四、十五、十六煤），最大單層或小煤組厚度9.68m，累計可采煤厚平均28.58m。

在壓覆范圍內(nèi)，一、二、五、六、九、十二、十四、十五、十六煤層等6層有可采地段分布；在壓覆范圍內(nèi)，二下、七、十一煤層為羊場灣煤礦無煤區(qū)。

5.建設(shè)項目壓覆礦產(chǎn)資源儲量估算

(1)資源儲量估算工業(yè)指標及其依據(jù)

①工業(yè)指標

擬建項目內(nèi)煤層傾角較緩，一般均小于25°，煤類以不粘煤為主。確定本次資源量估算指標：煤層有益厚度≥0.80m；最高灰分（Ad）：40%；最高硫分（St,d）：3%；最低發(fā)熱量（Qnet,d）：17MJ/kg。

②資源儲量估算依據(jù)

本次擬建項目資源儲量估算塊段劃分原則沿用儲量核實報告成果資料。擬建項目參與資源量估算的煤層主要有9層，編號為一、二、五、六、九、十二、十四、十五、十六煤。工業(yè)廣場內(nèi)二下、七、十一煤層為羊場灣煤礦無煤區(qū)，連接道路根據(jù)采深采厚比計算，參與資源量估算的煤層主要有8層，編號為一、二、五、六、九、十二、十四、十五煤。擬建項目內(nèi)二下、七、十一煤層為羊場灣煤礦無煤區(qū)。

③資源儲量估算方法的選擇

本次擬建項目域只是對原塊段面積進行分割，其余資源儲量估算參數(shù)均沿用原儲量核實報告資料，故本次采用塊段面積分割法，利用擬建項目界線分割原估算圖上塊段資源儲量，計算公式如下：

塊段壓覆資源儲量=原塊段資源儲量×塊段壓覆面積/原塊段面積。

④資源儲量估算范圍

擬建項目資源量估算范圍為：采用垂直剖面法在煤層底板等高線圖上圈定保護煤柱范圍，連接每個剖面上保護煤柱邊界最大范圍，即為每一層煤資源儲量估算范圍。

⑤擬建項目煤層底板等高線及資源儲量估算圖的編制

編制依據(jù)主要有原勘探線剖面圖、原煤層底板等高線及資源儲量估算圖、擬建項目垂直剖面圖等。在各煤層底板等高線及資源儲量估算圖上，畫出擬建項目邊界的兩條垂直圖、擬建項目中線、圍護帶邊界和羊場灣煤礦礦井界線，并投影出保護煤柱邊界，編制建設(shè)項目各煤層底板等高線及資源儲量估算圖。

⑥地形地質(zhì)及最大壓覆范圍圖

將礦區(qū)各煤層資源儲量估算范圍疊加投影到地形地質(zhì)圖上，連接各煤層資源儲量估算最大范圍拐點，編制而成。

(2)資源儲量估算結(jié)果及主要影響因素

計算壓覆資源儲量，按被壓覆礦產(chǎn)資源的種類，論述其對國民經(jīng)濟發(fā)展的影響程度，圖面計算建設(shè)項目壓覆礦產(chǎn)資源的地表最大壓覆面積、壓覆地下壓覆儲量，為建設(shè)方和礦業(yè)權(quán)人提供壓覆礦產(chǎn)資源的補償價款，根據(jù)建設(shè)項目壓覆礦產(chǎn)資源計算繳納的稅費。

6.總結(jié)

綜上所述，采用采深采厚比預(yù)測壓覆區(qū)煤層開采的影響深度相對更加準確。壓覆資源儲量估算符合規(guī)范的一般規(guī)定，資源儲量估算方法正確、參數(shù)選用基本合理，估算結(jié)果較準確。建議工程開工建設(shè)前應(yīng)與自然資源行政主管部門及上述礦權(quán)人接洽，簽署相關(guān)協(xié)議，協(xié)調(diào)好開工前有關(guān)事宜，避免發(fā)生爭端。