【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)計(jì)單元?jiǎng)澐址椒ㄓ袃煞N，一種是網(wǎng)格單元，另一種是地質(zhì)體單元法（也稱自然單元法）。本研究中主要采用網(wǎng)格單元法。 三維 網(wǎng)格化單元 網(wǎng)格化單元的概念及原理 網(wǎng)格化單元是指采用一定規(guī)則的網(wǎng)格作為統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)樣品的方法總稱。自 60 年代 首先采 用網(wǎng)格法劃分單元建立資源統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型以來(lái)，該方法一直被廣泛地應(yīng)用于資源預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)性地質(zhì)數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。該方法母體構(gòu)成是以“相似類比”原理為基礎(chǔ)的，即相似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境應(yīng)含有相似的礦產(chǎn)。研究區(qū)域內(nèi)所有地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境相似的地段都是母體的組成部分，因此，采樣必須沿一定網(wǎng)格連續(xù)進(jìn)行。 網(wǎng)格化單元的優(yōu)點(diǎn) （ 1）網(wǎng)格化單元的劃分原則統(tǒng)一，預(yù)測(cè)區(qū)和模型區(qū)網(wǎng)格單元規(guī)格易統(tǒng)一，它不受地質(zhì)工作程度的不平衡性所限制； （ 2）網(wǎng)格化單元是獨(dú)立的，單元內(nèi)地質(zhì)變量是隨機(jī)分布的，有利于隨機(jī)抽樣，形成簡(jiǎn)單樣本，同時(shí)還可以研究礦床 在單元內(nèi)的分布規(guī)模； （ 3）采用網(wǎng)格化單元有利于擴(kuò)大樣品數(shù)，擴(kuò)大樣本容量，以提高統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性； （ 4）網(wǎng)格化單元?jiǎng)澐址椒ê?jiǎn)便，劃分方案統(tǒng)一，易于坐標(biāo)化，便于大范圍信息的儲(chǔ)存和計(jì)算機(jī)成圖工作。 網(wǎng)格單元?jiǎng)澐值?關(guān)鍵問(wèn)題 網(wǎng)格單元?jiǎng)澐值年P(guān)鍵問(wèn)題是選擇單元的位置、大小。單元?jiǎng)澐痔?，?huì)造成同一地質(zhì)體分布于多個(gè)單元，人為割裂地質(zhì)現(xiàn)象，增加了預(yù)測(cè)工作量，不利于地質(zhì)模型的建立；而網(wǎng)格單元?jiǎng)澐痔?，則會(huì)造成已有信息的丟失，歪曲了地質(zhì)變量分布形態(tài)，使預(yù)測(cè)結(jié)安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 7 果的信度降低。因此如何確定最佳網(wǎng)格單元大小，并非易 事，也缺乏明確的準(zhǔn)則通常對(duì)單元的，劃分應(yīng)該考慮以下因素： ① 評(píng)價(jià)區(qū)比例尺和精度要求。 ②評(píng)價(jià) 區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜程度。 ③ 研究區(qū)范圍大小及保證統(tǒng)計(jì)分析所需的單元數(shù)。 ④ 地質(zhì)特征的空間變異性。 ⑤ 應(yīng)遵循抽樣的隨機(jī)性與樣品的代表性原則。 通常要根據(jù)圖件比例尺或者采樣精度來(lái)確定單元大小 ,對(duì)于 1:50 萬(wàn)比例尺的地質(zhì)圖 ,用 25100 平方公里的面積為基本單元的大小 。對(duì)于 1： 20 萬(wàn)比例尺的地質(zhì)圖 ,用 416 平方公里的面積為基本單元的大小 。對(duì)于 1： 5 萬(wàn)地質(zhì)圖單元大小為 平方公里的面積比較適宜。 上述的網(wǎng)格單元 確定方案，都是參考性的，在實(shí)際工作中，應(yīng)考慮前面所述的單元?jiǎng)澐值挠绊懸蛩兀饕欢ǖ脑囼?yàn)，而后確定單元的大小 [3]。 本次研究網(wǎng)格劃分的基本原理 本次研究采用煤田地質(zhì)勘探的基本外推原理來(lái)決定網(wǎng)格單元的大小，其基本原理是，對(duì)于見煤鉆孔，通?？梢砸糟@孔間距的 1/2 來(lái)外推煤層的分布厚度，即對(duì)于 500 米間距的鉆孔，如果兩個(gè)鉆孔都見煤，那么鉆孔外推 250 米以內(nèi)見煤的可能性很大。本次研究中的鉆孔分布間距為 500米左右，從中獲取的數(shù)據(jù)間距也是 500 米左右，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)插的可信度距離為 200 米左右，如果進(jìn)一 步縮小距離，內(nèi)插數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度偏低，還增加評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)量。因此本研究中網(wǎng)格單元的大小為 200 米 200 米大小。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 8 3 煤層開采綜合評(píng)價(jià)變量分析和地質(zhì)信息定量提取 煤層開采條件的變量選擇 開采復(fù)雜度評(píng)價(jià) 煤層厚度 , 傾角 大小，煤層 厚度變異系數(shù) 煤質(zhì) ,發(fā)熱量 斷層 斷距 ，短列指數(shù) 頂板砂泥比 ，煤層夾層數(shù) ，巖漿侵入厚度 埋藏深度 ， 參數(shù) / 權(quán)重確定 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 圖 31 煤層開采條件綜合評(píng)價(jià)要素選擇 本次評(píng)價(jià)的煤層為花溝西 82和 10 煤層，根據(jù)評(píng)價(jià)模式，確定“總 — 分 — 總”的評(píng)價(jià)模式，即確定評(píng)價(jià)目的 — 評(píng)價(jià)要素 — 評(píng)價(jià)結(jié)果。利用煤礦開采過(guò)程中常用的參考數(shù)據(jù)，以及根據(jù)花溝西井田煤層賦存特征，選擇煤層厚度、煤質(zhì)特征、斷層、頂板砂泥比以及煤層埋藏深度作為評(píng)價(jià)煤層賦存 條件的因素，其地質(zhì)變量的選擇組合如圖 2 所示。 確定評(píng)價(jià)目的以后，煤層厚度是煤礦開采過(guò)程中權(quán)重最大的一項(xiàng)指標(biāo)，煤質(zhì)特征是反映了煤利用價(jià)值，以及工業(yè)用途，斷層以及頂板穩(wěn)定性是煤層開采過(guò)程中需要考慮的地質(zhì)條件，埋藏深度是煤炭開采過(guò)程中需要考慮的重要因素。 如前所述，諸多地質(zhì)因素，大部分是描述性數(shù)據(jù)，必須對(duì)其進(jìn)行定量表達(dá)，才能對(duì)其進(jìn)行利用。另外有部分?jǐn)?shù)據(jù)需要建立數(shù)學(xué)模型才能進(jìn)行信息提取，例如斷裂復(fù)雜程度，煤層連續(xù)性指標(biāo)等。而對(duì)于煤的發(fā)熱量，頂?shù)装迳衬啾鹊戎笜?biāo)，則可以通過(guò)空間插值進(jìn)行表面擬合。 針對(duì)每個(gè)煤層的賦存狀 態(tài)，破壞的地質(zhì)條件不同，本次研究中 82和 10 煤層用到地質(zhì)變量如表 1 所示 [4]。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 9 表 1 82和 10 煤層可采性評(píng)價(jià)變量選擇 82煤層 煤層可采厚度 煤層埋深 煤質(zhì) 煤的發(fā)熱量 斷裂影響 頂板穩(wěn)定性 天然焦和巖漿夾層數(shù) 可采煤厚度占煤層厚度百分比 煤層傾角 煤層空間分布連續(xù)性 10煤層 煤層可采厚度 煤層埋深 煤質(zhì) 煤的發(fā)熱量 斷裂影響 頂板穩(wěn)定性 煤層中不可采層數(shù) 煤層傾 角 煤層空間分布連續(xù)性 對(duì)于 82煤層，由于受巖漿侵入的影響較大，影響煤層的開采，所以天然焦和巖漿的厚度，侵入層數(shù)是很重要 的指標(biāo)。 10 煤層主要受到后期河道砂體侵蝕破壞，造成煤層局部變薄甚至不可采，評(píng)價(jià)的指標(biāo)只要是其空間分布的連續(xù)性， 10 煤的不可采夾層數(shù)目不多，大部分只有一層 [10]。 煤層可采性評(píng)價(jià)信息的定量提取 離散數(shù)據(jù)定量化 大部分地質(zhì)數(shù)據(jù)屬于描述性的，無(wú)法直接利用，在煤層可采性評(píng)價(jià)中需要首先把它們轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)。在本研究中，斷裂的性質(zhì)，按照對(duì)煤層開采的影響有利否，拉張性斷層量化 1，壓扭性斷裂量化為 2，煤質(zhì)主要根據(jù)煤的煤巖類型來(lái)劃分，考慮的主要是其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具體量化數(shù)值見表 2。另外該指標(biāo)可以參照對(duì)比煤的發(fā) 熱量指標(biāo)，一起使用。 表 2 82和 10 煤層煤質(zhì)量化取值 煤巖類型 鏡煤 亮煤 半亮煤 半暗煤 暗煤 天然焦 取值大小 6 5 4 3 2 1 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 10 數(shù)值型數(shù)據(jù) 對(duì)于數(shù)值型數(shù)據(jù)，例如煤層的厚度，傾角，發(fā)熱量等，或者上述已經(jīng)量化的數(shù)據(jù)，則可以通過(guò)離散數(shù)據(jù)空間插值方式獲取整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)的數(shù)據(jù)。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和圖件的美觀，通常采用最領(lǐng)近插值和克立格插值兩種方法。這樣就可以得到柵格格式的評(píng)價(jià)變量。 矢量空間 屬性信息定量提取 本次研究中利用的矢量圖層主要是斷裂分布，斷裂分 布本身是空間信息，但其中包含的屬性數(shù)據(jù)，斷距、規(guī)模、斷裂性質(zhì)對(duì)于評(píng)價(jià)煤層非常重要，因此需要將這些屬性信息綜合利用，定量提取。 斷裂對(duì)煤層開采影響因素的構(gòu)建通過(guò)以下模型計(jì)算： 0ni i iif l d a?? ? ?? 式中， f 某個(gè)網(wǎng)格的斷裂影響因子值， n 為該網(wǎng)格單元中的斷裂條數(shù)， il 為某條斷裂的長(zhǎng)度， id 為該斷裂的斷距，如果斷裂為拉張性斷裂，如果與水體或者是巖溶裂隙相同，則具有導(dǎo)水性，影響開采， ia 為斷裂的性質(zhì)，如果為拉張性斷裂，取值為 1，如果為壓扭性斷裂，取值為 2。 面狀信息的提取主要與頂板的巖性有關(guān)，由于本次研究并未使用經(jīng)過(guò)解釋的煤層頂板地質(zhì)圖，而是采用頂板砂泥比來(lái)替代，但其基本原理如下： 0niiif p id x???? f 為頂板穩(wěn)定影響因子， n 為網(wǎng)格中出露的頂板類型數(shù)目， ip 為某種頂板的出露面積百分比， iidx 是該頂板的力學(xué)測(cè)試參數(shù)，例如堅(jiān)固性。 開采性指標(biāo)的定量信息提取 （ 1）煤層可采厚度 該變量直接采用每個(gè)鉆孔見煤的厚度，對(duì)于 82煤層，計(jì)算煤層的可采厚度，對(duì)于厚度大于 米的天然焦、巖漿巖等夾層不應(yīng)記入煤層厚度。 煤層的可采厚度對(duì)于開采來(lái)說(shuō)也非一個(gè)線性的數(shù)值，當(dāng)煤層可采厚度小于 米時(shí)，煤層不 可采，當(dāng)煤厚大于 4 米時(shí)，其開采技術(shù)要求比較高，對(duì)開采評(píng)價(jià)而言，分值應(yīng)該偏低。采用的計(jì)算公式為： 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 11 0 1 1hfh?? ???? ?? ? ???? 式中 h 為煤層可采厚度。 （ 2）煤層埋深 對(duì)埋深大于 1000 米的煤層，開采條件要求較高，難度較大，對(duì)于埋深小于 1000 米的煤層，目前技術(shù)條件下可以開采。 1 1 0 0 00 1 0 0 0hf h? ? ? ?? ? ? ??? 式中 h 為煤層底板深度。 （ 3）煤質(zhì)、煤的發(fā)熱量 直接使用原始數(shù)據(jù)，其中煤質(zhì)的量化數(shù)據(jù)見表 2。對(duì)于灰份達(dá)不到開采要求的煤層，其數(shù)值賦 0。 （ 4）煤層傾角 煤層傾角太大，不利于開采，傾角大小對(duì)煤層開采的定量模型為： 90f ??? 其中的 ? 為煤層傾角值。 （ 5） 頂板穩(wěn)定性 頂板穩(wěn)定性主要指與煤層接觸的上覆地層的穩(wěn)固性，采用煤層之上頂板 30 米距離內(nèi)巖性的砂泥比作為評(píng)價(jià)頂板穩(wěn)定的量化指標(biāo)： Hsf Hm? Hs 指砂巖的厚度， Hm 為泥巖的厚度。 （ 6）煤層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度 對(duì)于 82煤層而言，主要是天然焦和巖漿侵入的夾層數(shù)。對(duì)于 10 煤，主要是沉積過(guò)程中的泥砂夾層，數(shù)目普遍不多，而且一般為 1 層，厚度也不大。對(duì)厚度大于 米的天然焦和巖漿侵入層，以及其他性質(zhì)的夾層，統(tǒng)計(jì)其數(shù)目。夾層數(shù)目越多，煤層結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)開采越不利。定量模型采用下式： 1 1f Num? ? Num 是煤層中的夾層數(shù)，加上 1 是防止夾層為 0 的情況下，公式無(wú)意義。 （ 7）可采煤厚度占煤層厚度百分比 該變量的構(gòu)建主要用來(lái)評(píng)估 82煤層中巖漿侵入對(duì)煤層的破壞情況，采用的定量公式為： H c o a lf H c o a l H m H