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,,煤矿地质技术及应用,,精品课程,,模块六煤炭资源/储量及管理,第一章煤炭资源/储量第一节煤炭资源/储量分类第二节煤炭资源/储量估算第二章矿井资源/储量管理第一节矿井三量管理第二节矿井资源/储量管理,第一章煤炭资源/储量,第一节煤炭资源/储量的分类一．我国资源/储量分类的历史沿革我国分类方案源自前苏联。1959年形成我国第一个矿产储量分类分级方案。1980年煤炭部制定颁发了煤炭资源地质勘探规范（试行）。1986年颁发施行煤炭资源地质勘探规范，将煤炭储量分为2类4级。到20世纪90代，旧的矿产（包括煤炭）资源/储量分类已不能适应社会、经济发展的新形势。1999年国家标准固体矿产资源/储量分类（GB/T177661999）颁布实施。为与该标准相一致，2003年实施了煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T02152002）新标准，将煤炭资源储量分为3大类16种类型。,二．煤炭资源/储量分类的主要内容（一）分类依据新的分类方案考虑了以下三个因素。一）地质可靠程度根据煤炭勘查阶段工作成果的不同精度，从低到高可分为四级，即预测的、推断的、控制的、探明的。二）可行性评价可行性评价分为概略研究、预可行性研究和可行性研究三个阶段。三）经济意义通过经济可行性评价，将查明煤炭资源划分为经济的、边际经济的、次边际经济的、内蕴经济的。,（二）储量分类及编码煤炭资源/储量可分为储量、基础储量和资源量3大类16种类型，分别用三维形式（如图6-1-1所示）和矩阵形式（如表6-1-1所示）表示并采用联合国框架中的编码制。,图6-1-1固体矿产资源/储量分类框架图,表6-1-1固体矿产资源/储量分类表,说明表中所用编码（111-334），第1位数表示经济意义1-经济的，2M-边际经济的，2S-次边际经济的，3-内蕴经济的，-经济意义未定的；第2位数表示可行性评价阶段1-可行性研究，2-预可行性研究，3-概略研究；第3位数表示地质可靠程度1-探明的，2-控制的，3-推断的，4-预测的，b-未扣除设计、采矿损失的可采储量。,一）储量储量是基础储量中的经济可采部分。依据地质可靠程度和可行性评价阶段不同，储量分为可采储量（111）、预可采储量（121）和预可采储量（122）。二）基础储量是查明煤炭资源的一部分。它有6种类型（1）探明的（可研）经济基础储量（111b）（2）探明的（预可研）经济基础储量（121b）（3）控制的经济基础储量（122b）（4）探明的（可研）边际经济基础储量（2M11）（5）探明的（预可研）边际经济基础储量（2M21）（6）控制的边际经济基础储量（2M22）三）资源量是指查明煤炭资源的一部分和潜在煤炭资源。有7种类型（1）探明的（可研）次边际经济资源量（2S11）（2）探明的（预可研）次边际经济资源量（2S21）（3）控制的次边际经济资源量（2S22）（4）探明的内蕴经济资源量（331）（5）控制的内蕴经济资源量（332）（6）推断的内蕴经济资源量（333）（7）预测的资源量（334）。,第二节煤炭资源/储量估算,煤炭资源/储量估算是指运用一定的方法，确定埋藏在地下煤炭的数量、质量、空间分布、技术条件及研究精度的过程。,一．资源/储量估算指标（标准）煤炭储量计算是以煤层最低可采厚度和最高可采灰分为标准进行的，在缺煤地区还要考虑最低发热量。表6-1-2为国土资源部发布的煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215－2002）中，对煤层最低可采厚度和最高可采灰分等工业指标的规定。,,,表6-1-2煤炭资源量估算指标,注中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），将我国煤炭分为无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤、褐煤等14大类。1986年10月1日起试行，1989年10月1日实施。资源贫缺地区的资源量估算指标，由有关省市工业主管部门规定。储量、基础储量估算指标由可行性研究或预可行性研究后确定。,二．资源/储量估算一般原则1．矿井资源/储量估算范围应与批准的矿区范围相一致。在现阶段，矿井储量计算的最大深度，一般不超过1000m，老矿井深部不超过1200m。2．划分估算块段，应考虑矿井的地质构造、煤层厚度、产状等因素，尽量利用勘探线、煤层边界线、井田和采区边界线、巷道、底板等高线等，使块段形状简单，计算方便。跨越断层划定探明的和控制的块段时，均应在断层的两侧各划出30～50m的范围作为推断的块段。断层密集时，不允许跨越断层划定探明的和控制的块段。小构造或陷落柱发育的地段，不应划定探明的或控制的块段。探明的或控制的块段不得直接以推定的老窑采空区边界、风化带边界或插入划定的煤层可采边界为边界。,3．煤类或工业用途不同时应分别估算。如硫分、灰分变化大时应按含硫量、灰分含量级别估算；沿煤层露头应圈出风化带，一般不予估算，但当风化带煤中总腐植酸含量大于20时，则应估算其资源储量；炼焦用煤还应圈出氧化带，并单独计算其资源储量。4．如发现井田内有老窑或陷落柱时，应在查清后圈出其范围。在其范围内不估算资源/储量。5．当见煤点的煤层厚度和灰分不符合矿井资源/储量估算标准要求时，在稳定和较稳定并具有渐变规律的情况下，一般可采用插入法求出可采边界。对于特殊地质条件，如构造复杂、煤层不稳定，或有古河床冲刷、岩浆岩侵入等影响，应根据具体情况考虑，合理圈出可采边界。6．未见煤钻孔，一般可采用相邻钻孔连线的中点为零点，再用插入法求其可采边界。,三．资源/储量计算边界的确定储量计算边界确定得正确与否，直接影响储量计算数据的可靠性。因此，在储量计算之前，首先要在煤层底板等高线图上正确的确定其计算边界。（一）边界线类型一）天然边界由于自然因素使煤层缺失或中断的界线，称天然边界。如煤层露头、断层线、河流等。二）工业边界根据储量计算标准的要求和开采技术条件，能被开采、利用的可采煤层边界线，称为工业边界线。三）暂定边界在工业边界内，根据需要，人为确定的临时边界线，称为暂定边界。,（二）边界线的确定工业边界线的确定，仍以煤层厚度、灰分含量的规定标准为依据。确定可采边界的方法，有直接观测法和内插法两种。1．直接观测法,图6-1-2用直接观测法确定可采边界,2．内插法内插法又可分为图解法及平行线法两种。如图6-1-3、图6-1-4和图6-1-5。,图6-1-3用图解法确定煤层可采边界,图6-1-4用平行线法确定煤层可采边界,图6-1-5用有限推断法确定煤层可采边界,四．资源/储量计算基本参数的确定,一）储量计算的基本公式储量计算的基本公式为式中Q计算块段储量，万t；S计算块段真面积，m2；M计算块段煤层平均厚度，m；P计算块段煤层平均视密度，t/m3。由上式可知，储量计算的原始参数有煤层面积、厚度和煤的视密度。,,二）资源/储量计算的基本参数一）煤层面积式中S煤层真面积，m2；S′煤层水平投影面积，m2；S″煤层立面投影面积，m2；α煤层倾角，。,,二）煤层倾角煤层倾角是煤层层面与水平面构成的夹角。由于受地质作用的影响，煤层倾角α是有变化的。在煤层倾角变化地区，要划分出不同块段，同一块段内煤层倾角要基本相同。然后，根据块段顺序编号，分别计算其储量，如图6-1-10所示。,图6-1-10煤层倾角变化,三）煤层厚度在计算储量时，煤层厚度要用真厚度计算。各钻孔所见煤层厚度一般为伪厚度，需换算成真厚度后才能进行储量计算。另外，各钻孔所见煤层厚度不等，煤层厚度也需要分块段计算，用块段内几个见煤点煤层厚度的平均值来计算储量。见煤点煤层厚度的平均值一般用算术平均法或加权平均法进行计算求得。,1．算术平均法当煤层厚度均匀变化时，块段内的几个见煤点的算术平均值、计算方法为式中m煤层平均厚度，m；ml、、mn储量计算块段内各见煤点厚度，m；n见煤点数。,,2．加权平均法在煤层厚度不均匀变化的情况下采用此法。,式中m煤层平均真厚度，m；ml、m2、、mn储量计算块段范围内各见煤点煤层厚度，m；Ll、L2、、Lnn个见煤点间的距离，m。,图6-1-11煤层厚度变化示意图,,3．复杂结构煤层厚度的确定，应按以下方法进行,（1）当煤层中夹矸的单层厚度不大于0.05m时，夹矸与煤层的厚度可合并计算，不必扣除。但全层的灰分或发热量指标应符合规定标准。（2）当煤层中夹矸的单层厚度等于或大于所规定的煤层最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤分层应作为独立煤层，一般应分别计算厚度。（3）当煤层中夹矸的单层厚度小于规定的煤层最低可采厚度时，煤分层不作为独立煤层。且煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下煤分层的厚度加在一起，作为煤层的采用厚度。（4）当各煤分层的总厚度等于或大于所规定的最低可采厚度，同时夹矸的总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。（5）当夹矸不稳定，无法进行煤分层对比，且夹矸的总厚度又不超过煤分层总厚度的1/2时，以各煤分层的总厚度作为煤层采用厚度。,四）煤的视密度煤的视密度由取样分析测定。新投产的矿井可沿用最终地质报告中提出的视密度数据；生产矿井应随着修改地质报告和进行全面储量核实而重新测定视密度，获得新的视密度值。同一煤层在煤质变化不大时，储量计算常用同一视密度。,五．煤炭资源/储量估算方法一）算术平均法算术平均法是矿井资源储量计算中最简单的一种方法，其实质是把井田内的煤层当作一个厚度、煤类和煤质一致的板状体。优点计算方法简单、方便。适用于工程分布比较均匀、构造简单、煤层厚度、煤类、煤质变化小、矿区面积小的矿井。缺点不能真实地反映煤层厚度变化，不能估算不同地段、不同煤类、煤质的资源/储量，在构造复杂、煤层稳定性差或工程分布不均匀时，估算结果误差较大。,二）地质块段法地质块段法是把井田内的某一煤层，利用各种要素分割成形状不同、大小不一的若干部分（即块段），然后利用算术平均法分别估算出各块段的资源/储量；各块段资源/储量之和就是该煤层的资源/储量；每一煤层的资源/储量加起来即为整个矿井的资源/储量。划分块段的主要依据煤层的地质研究程度、煤层厚度、构造因素（如断层、背向斜轴、煤层倾角大小、不同构造复杂程等）、煤质特征（按煤类的不同牌号、灰份、硫份等）、开采技术条件（如地温、水文条件、压覆、不同剥采比等）、开拓方式（如不同开采水平、分上下山等）。划分块段的原则各小块段内的指标一致或近似。块段的多少与矿区范围、划分方法等因素有关。,三）等高线法等高线法是在煤层底板等高线图上求出两相邻等高线间的面积，再估算资源储量的方法。如图6-1-12所示，式中Q1某一水平的资源储量，t；S1两等高线间煤层的真面积，m2；M1计算块段煤层的平均厚度，m；d1计算块段煤层的视密度，t／m3。S两等高线间煤层的平面积，m2；α计算块段的煤层的倾角。该方法的特点是可以直接反映煤层的产状和埋藏特点，计算简单，精度较高，适用范围为产状和厚度都比较稳定、倾角中等的煤层。,图6-1-12利用等高线法划分块段示意图,50～100等高线间的储量为,,,六．煤炭资源/储量估算误差,在地质勘探阶段查明的资源/储量与矿井开采时证实的矿产数量之间存在有差异。（1）地质误差（2）技术误差（3）计算误差,七．煤炭资源/储量估算图纸与台账,（1）储量估算图种类矿井储量计算的图种有工作面储量计算图，比例尺1∶500或1∶1000；采区储量计算图，比例尺1∶500或1∶1000；矿井储量计算图，比例尺1∶2000或1∶5000。（2）储量估算图的内容储量计算范围（计算边界和深度、范围）；按煤矿测量图例规定，用不同颜色表示的各级资源储量块段；储量估算块段各项计算指标；矿井地质规程规定的煤层底板等高线图的内容；各项勘探工程和井巷工程。（3）资源/储量计算台账矿井储量动态数字台账；矿井储量计算基础数字和汇总数字台账；矿井资源/储量核销台账；矿井资源/储量、采区储量计算基础表和有关资料；逐年、逐月采出量台账等。,第二章矿井资源/储量管理,矿井资源/储量随着采掘工程及生产勘探的不断进展会发生数量与质量上的变化，要根据所获得的地质资料定期进行计算，以掌握储量及其动态变化。按时测算填报矿井“三量”（开拓煤量、准备煤量、回采煤量）表，用来反映采掘工程的效果，生产准备情况和采掘关系，保证生产的正常接续。进行矿井资源/储量管理，准确掌握其变化情况，这是矿井设计、改扩建、开拓延深和安排生产接续的主要依据。,矿井储量与勘探阶段提交的储量相比，有以下特点,1．矿井储量随着采掘工程及生产勘探的不断进展，在数量和质量上发生变化。根据新获得的地质资料要定期进行计算，以掌握储量及其动态变化。2．矿井储量计算的块段划分，除要符合资源勘查规范的规定外，还要考虑生产的要求。对已开拓的区域，应以开采水平、采区、工作面和煤柱等划分块段，与三量相对应，并分煤层、煤厚、煤种等进行计算。3．矿井储量计算的厚度、面积、视密度等参数更为可靠，故其计算准确性相对较高。4．矿井储量能反映采掘过程中，由于安全、生产、地质等原因发生的各种煤量损失，并进行统计分析。,第一节矿井三量管理,一．三量的概念与计算“三量”是指在生产矿井中工业储量范围内的开拓煤量、准备煤量和回采煤量。,（一）开拓煤量已完成开采所必须的主、付井、井底车场、集中运输大巷、运输石门等工程，由此类巷道所圈定的煤量。计算公式为式中Q开拓开拓煤量，t；S开拓范围内煤层的面积，m2；M煤层平均厚度，煤层不稳定时应分块计算，m；D煤层平均视密度，t/m3；Q损失地质及水文地质损失，t；Q呆滞开拓煤量可采期内不能开采的煤量，t；K采区回采率。,,例,图6-2-1开拓煤量示意图,,（二）准备煤量由采区运输巷、回风巷及采区上、下山等掘进工程定的煤量。计算公式如下式中Q准备准备煤量，t；S采区构成准备煤量的采区面积，m2；M煤层平均厚度，煤层不稳定时应分块计算，m；D煤层平均容重，t/m3；Q损失地质及水文地质损失，t；Q呆滞准备煤量可采期内不能开采的煤量，t；,,例,图6-2-2准备煤量示意图,,（三）回采煤量由工作面运输巷、回风巷及切眼所圈定的煤量。计算公式如下式中Q回采回采煤量，t；S工作面工作面煤层面积，m2；M设计采高或采厚，m；D煤层平均容重，t/m3；K/工作面回采率。,,图6-2-3回采煤量示意图,二．三量可采期的计算三量可采期的计算公式如下,,,,一般情况下，开拓煤量可采期限3至5年以上，准备煤量可采期限1年以上，回采煤量可采期限4至6个月以上。露天矿开拓煤量的可采期限一般为4至6个月以上，回采煤量的可采期限为一般为2至3个月以上。三量合理可采期要保证三量满足“采掘平衡”、“留有储量”的原则。,三．三量的统计与分析三个煤量主要由矿井的采掘工程控制，影响三量可采期的因素井型、地质条件、采掘能力等。1、三量的动态统计1）储量动态图以采掘工程平面图或煤层底板等高线图为底图，加绘三量、损失煤量等的分布范围。2）三量统计表以表格形式，分煤层计算三量。2、动态分析1）三量的划分范围和计算方法是否正确，要定期检查和分析。2）三量的变化原因及分布状况分析。3）呆滞煤量的数量和分布状况。4）三量可采期分析，以达到规定标准。,第二节矿井资源/储量管理,一．概述（一）矿井资源/储量管理的基本任务矿井储量管理是以掌握储量动态和分析煤炭损失，以及监督合理开采为职责的一项重要的技术管理工作。矿井储量管理的基本任务（1）查清生产矿井煤炭资源情况，定期测算和上报储量的动态。（2）根据矿井资源法、煤炭工业技术政策，对资源的合理开发实行业务监督。（3）寻找煤炭阻援、扩大开采范围、增加可采储量。（4）进行储量报损、注销、转出、转入的呈报和审批工作。（5）参与制定各种回采指标、检查和分析指标的执行情况。,（二）矿井资源/储量登记统计矿井资源/储量登记统计由储量登记和储量统计两项内容组成。矿山资源/储量登记是国家对煤矿占用资源认定的过程。申请开办煤矿、变更矿区范围或停办（关闭）煤矿，必须登记占用的资源/储量或残留的资源/储量。需填写占用矿产资源储量登记书，并按规定程序向有关管理部门申请登记。矿山资源/储量统计煤矿在资源/储量登记的基础上对每年资源/储量的增量、减量和存量进行统计，填报储量表。储量报表是资源/储量统计的基本方法，储量表由煤矿地测部门编制，每年填报一次，于元月底前报上级有关部门。矿井资源/储量动态监管各煤矿应在每年12月31日前完成对其动用、消耗、损失的资源/储量的地质测量工作，编制年度报告，年度报告由具有地质测量资质的机构编制。,二．矿井资源/储量的动态管理矿井的资源/储量是一个变化量，其动态变化体现为资源实物量的变化及资源储量数字的变化两方面。实物量变化是指由于矿井开采动用资源/储量、矿界变更引起的资源/储量变动；数字变化是指由于采勘对比及重算引起的资源/储量变动。,（一）资源/储量的增减一）资源/储量正常增减资源/储量增减是指由于矿井进行补充勘探、采探对比或井界变动、重算等原因，引起资源储量的变化。二）资源/储量的报销在资源储量增减中，根据不同情况可分别采用不同的方式进行报销。（二）储量的开采与损失一）几个基本概念1．探明资源储量2．保有资源/储量3．开采动用资源/储量,二）采出量1、工作面采出量即回采工作面内根据实测结果计算出来的采出量。计算公式如下式中Q面工作面采出量，t；S面工作面实际采空面积，m2；h平均实际采高，m；d煤的容重，t/m3；R工作面内实际发生的落煤损失，t。,,,2．采区巷道掘进出煤量采区巷道掘进出煤量计算公式如下式中S巷实际巷道断面平均见煤面积，m2；L巷采区见煤巷道长度，m。d煤的视密度，t/m3；,,,3．采区采出量即采区内各工作面实测出煤量与采区巷道掘进出煤量之和。公式为式中Q区采区采出量，t；ΣQ面采区内各工作面采出量之和，t；ΣQ掘采区已开采部分巷道掘进出煤量之和，t。,,4．全矿井采出量即全矿井各采区采出量之和，再加上为一个采区以上服务的大巷的掘进出煤量和巷道维修煤量。,三）损失量1．损失类型（1）按损失性质分为设计损失和实际损失。（2）按发生的范围分为工作面损失、采区损失和全矿井损失（3）按发生的原因分为与采煤方法有关的损失、由于不正确开采引起的损失、落煤损失、地质及水文地质损失；设计规定的永久性煤柱损失、开采技术达不到造成的损失。（4）按损失的形态分为面积损失、厚度损失和落煤损失。,2．实际工作面损失分为实际工作面损失、实际发生的落煤损失和实际发生的不正确开采引起的损失。3．实际采区损失实际采区损失是指发生在采区内的各项损失，构成如下（1）实际工作面损失（2）实际发生的与采煤方法（指采区巷道布置）有关的损失，分为面积损失，厚度损失。（3）实际发生的由于不正确开采引起的采区损失，包括面积损失，厚度损失。,4．实际全矿井损失实际全矿井损失是指发生在矿井内的全部各项损失之和，构成如下（1）实际采区损失（2）实际地质及水文地质损失（3）实际全矿井永久煤柱损失（4）报损资源储量（三）损失率、回采率计算1．损失率计算损失率分为设计损失率和实际损失率两种。设计损失率和实际损失率都可分为工作面损失率、采区损失率和矿井损失率。或,,,2．回采率计算是煤矿主要技术经济指标之一。或根据有关规定，采区回采率薄煤层不低于85，中厚煤层不低于80，厚煤层不低于75；工作面回采率薄煤层不低于97，中厚煤层不低于95，厚煤层不低于93。,,,,3．复采的损失率计算全矿井永久性煤柱，按原设计规定允许全部丢失，但在矿井结束前又打算回收一部分，回收的这部分资源/储量按复采处理。（四）损失量计算图纸与台帐1、煤量损失图分煤层采掘工程平面图为底图，在图上绘出各种煤炭损失图的范围和数量2、损失量台账1）永久煤柱台账所有经上级批准留设的永久煤柱都应登录台账，便于管理和检查。2）地质及水文地质煤柱台账由于地质原因的影响而留设的煤柱。3）护巷煤柱台账4）“三下”压煤量台账3、储量的注销由于地质水文地质条件复杂，影响煤炭储量的采出，经上级批准可按注销处理。,三．储量报表的编制1、资料准备系统整理本年度的全部资料。2、编制储量计算图根据上年的图件，结合本年度的资料，进行补充修改。3、编制储量、三量、损失量计算表。4、填写矿产储量表。5、编写矿产储量说明书。矿产储量平衡表自1955年起实施，1986年进行了修订。2005年起，储量表又与矿山企业开发利用报表合二为一，经国家统计局批准认可，形成了矿产资源统计基础表。,四．加强储量管理工作1、严格执行回采率标准回采率标准是考核煤矿企业资源利用，开采技术和管理水平的一项主要经济技术指标必须认真执行和严格考核。2、合理选择采煤方法充分考虑地质条件，正确选择采煤方法，是提高回采率的重要技术环节。3、改进开拓方式和巷道布置各种煤柱是煤炭瞬时的重要组成部分，改进开拓方式，集中布置采区巷道，是提高回采率的重要措施。4、建立健全责任制度5、切实加强业务监督地测部门要配合专职储量管理人员，对不和里药酒的要及时提出意见并向上级部门汇报。,复习思考题,1.煤炭储量分为哪些类它们的意义各是什么2.简述煤炭储量计算方法和各计算参数的确定。3.什么是三量影响三量的可采期限的因素有哪些4.三量可采期限是如何规定的5、煤矿计算储量的方法有那些6、什么叫回采率7、现行煤炭工业技术政策对回采率是如何规定的8、三量动态分析包括那些内容9、矿井储量管理的基本任务是什么10、煤炭损失是如何分类，分为几类11、编制矿产储量表的步骤,