基本信息
- 项目名称：
- 基于地质构造环境的煤层复杂性评价研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 煤层赋存状态对矿井采掘巷道的布置、回采工艺、工作面的单产、回采率等有很重要的影响。不同赋存状态的煤层具有不同的复杂度，所以可以通过研究煤层的复杂度来研究煤层的开采技术。我国煤层的稳定复杂程度定性分类方法一直采用苏联“煤及油页岩勘探规范”的半定量的方法，将煤层分为稳定型、较稳定型、不稳定型、极不稳定型四个级别，对煤层稳定性只规范了概略性的评价，缺少量化概念。
- 详细介绍：
- 煤层的复杂性受诸多因素的影响和控制，总体分为几何类因素和安全类因素两类，几何类因素属于不可控因素，安全类因素属于可控因素，不可控因素对煤层的复杂性影响占主导地位。几何类因素主要包括煤层赋存的地质构造环境、煤层倾角、煤层厚度变化、煤层顶底板条件、含夹矸层数及厚度、岩溶塌陷及岩浆侵入、埋藏深度等；安全类因素主要包括水文环境、瓦斯等级、煤层自燃发火性、煤尘爆炸性、煤层硬度、地质力学环境。地质构造是引起煤层赋存状态复杂的重要因素之一，对煤层的形态、倾角和厚度的变化影响很大，对煤田的勘探及煤层的开采影响很大。不同的大地构造单元、不同的构造形式、不同的构造规模及密度，对煤层地质构造环境、煤层的叠加和改造作用有着不同影响，所以对煤层的复杂性的影响程度不同。 通过研究影响煤层复杂性的关键因素--地质构造环境对煤层复杂性的影响，分析地质构造对煤层复杂程度的影响，使煤层复杂性分类定量化，探讨煤层复杂性定量分类的方法和理论，实现煤层复杂性定量评价结果指导不同复杂度煤层采煤方法的选择，地质构造环境对煤层复杂性的影响主要从断层和褶曲这两方面分析。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 我国煤层赋存状态千姿百态，不同赋存状态的煤层具有不同的复杂程度，所以对不同煤层进行复杂度评价，对指导其选择相应的采煤方法和提高开采效率具有重要的意义。在对我国不同矿区煤层赋存条件分析的基础上，确定了影响煤层形态的关键因素——地质构造对煤层复杂性的影响，探讨地质构造对煤层复杂性影响的定量评价方法。通过建立地质构造环境对煤层复杂性定量评价指标体系，提出基于地质构造环境的煤层复杂性评价方法。
科学性、先进性及独特之处
- 1．首次通过“复杂度”来分定量的评价煤层的复杂程度； 2．煤层复杂度评价值，可以为采区或工作面采煤方法的选择提供依据，实现采煤方法选择的科学化； 3．提出了基于地质构造环境的煤层复杂性评价方法，实现了煤层复杂性的定量评价
应用价值和现实意义
- 我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭资源的可持续发展对我国经济的发展和能源安全至关重要。我国煤层赋存状态千姿百态，不同赋存状态的煤层具有不同的复杂度，需要不同的采煤方法和回采技术，所以对不同煤层进行复杂度评价，对指导其选择相应的采煤方法和提高开采效率具有现实意义。通过研究煤层复杂性评价指标体系，建立煤层复杂性评价方法，提出不同复杂度煤层的规划和开发建议，对实现我国煤炭工业的可持续发展具有重要意义。
学术论文摘要
- 在对我国不同矿区煤层赋存条件分析的基础上，确定了影响煤层复杂性的因素。以影响煤层形态的关键因素——地质构造对煤层复杂性的影响，探讨地质构造对煤层复杂性影响的定量评价方法。通过对地质构造的特征的多级定量划分，建立地质构造环境对煤层复杂性定量评价指标体系，提出基于地质构造环境的煤层复杂性评价方法。 建立了基于地质构造环境的煤层复杂性定量评价体系，结合模糊数学建立了煤层复杂性评价模型，应用层次分析法确定了各评价指标的权重向量，实现了煤层复杂性的定量评价。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 立题正确，研究范围准确，研究方法科学合理，研究内容翔实，研究结论具有重要的实践应用价值，实现了煤层复杂性的定量分析，研究水平总体上达到了国内领先水平。
参考文献
- [1] 于莉莉，徐会，陈立云.煤层稳定性定量评价之研究[J].中国煤田地质，2007，19(4):16-24 [2] 刘建华，汪大发.煤层稳定性的灰色评价之研究[J].煤炭学报，1998，23(4):406-411 [3] 李增学，马兴祥等编著.实用矿井地质研究——方法与进展[M].地质出版社，1993.12：186-205 [4] 宋子岭，马云东.我国露天煤田分类研究(Ⅰ)——分类指标体系的建立[J]. 煤炭学报, 2008，33(9):1002-1005 [5] 苏为华.多指标综合评价理论与方法问题研究[D]. 厦门:厦门大学，2000，45~47 [6] 霍丙杰, 张宏伟, 张志. 煤层复杂性评价理论探讨[J].世界科技研究与发展2010，31（4）：545-550
同类课题研究水平概述
- 1 国外对煤层复杂性评价研究现状 （1）国外煤层厚度变化方面的研究现状 地质统计学20世纪50年代由Krige提出，后经法国地理数学家Georges Matheron和南非采矿工程师D.G Krige发展完善。它基于随机场区域性变量理论，以区域化变量为基础，以变异函数为基本工具，研究那些在空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。 （2）国外煤层顶底板稳定性方面的研究现状 Truman和Horne(1982)已开始尝试将此类研究成果用于指导生产，查明了影响煤矿顶板岩层稳定性的主要沉积地质因素有冲刷与凸顶、滑面、擦痕、夹薄煤层的砂页岩互层等，并发现煤层顶板岩层在垂向和横向上的厚度和岩性变化很大，在矿井煤炭开采过程中顶板冒落、老顶来压和岩煤层突出往往发生在老顶砂岩与页岩的过渡部位。 （3）国外地质构造对煤层复杂性影响的研究现状 联邦德国在鲁尔区采用构造成因解析法、槽波地震等方法对工作面前方构造及顶板稳定性进行分析预测，均取得了良好的效果。 2 国内对煤层复杂性评价研究现状 （1）国内煤层厚度变化对煤层复杂性影响的研究现状 我国对煤层稳定性的分类方法是沿用苏联“煤及油页岩勘探规范”中提出的划分方案，采用经典统计法计算煤层可采性指数和煤厚变异系数，从而分析煤层厚度的稳定性和变化程度，并将煤层稳定性程度分为稳定、较稳定、不稳定、极不稳定四类。 （2）国内煤层顶底板稳定性对煤层复杂性影响的研究现状 国内一些学者从含煤地层沉积环境入手，在分析煤层及其顶板形成，顶板岩体沉积条件的基础上，按不同沉积模式分别建立了区域性沉积模式与顶板稳定性关系，对顶板稳定性进行了成功预测。 （3）国内地质构造对煤层复杂性影响的研究现状 张先尘，朱建明等从采矿的角度出发，研究了影响开采的重要地质因素及其评价函数，应用模糊数学和灰色系统理论方法，建立了煤层地质条件开采工艺性评价的数学模型，并以一些矿井的煤层块段为实例进行了评判，得出了可比的统一综合评判指标，为我国缓倾斜、倾斜煤层地质条件时开采的适合程度提供了定量的评价方法。
