Подсчет запасов угля на горных предприятиях

Общие положения

Подсчет запасов углей на разведанных и эксплуатируемых месторождениях (участках) ведется по каждому пласту (залежи) или их частям, имеющим самостоятельное промышленное значение. Для слабоизученных площадей, запасы которых подсчитываются по категории С2, допускается подсчет запасов по углеплотности (суммарной мощности пластов в оцениваемом интервале разреза угленосной толщи).
Запасы ископаемых углей подсчитываются в единицах массы (тыс. т) при естественной влажности. Элементарная формула подсчета запасов следующая:

где V — объем тела полезного ископаемого (угольного пласта, залежи) или его части, выделенной для подсчета; γ — объемная масса угля в естественном залегании.
Подсчет запасов попутных полезных ископаемых, образующих во вмещающих уголь перекрывающих или подстилающих угленосные отложения породах самостоятельные тела (пласты, залежи), производится в соответствии с методическими принципами, требованиями промышленности к данному виду сырья и кондициями, установленными для подсчета запасов этих полезных ископаемых на оцениваемом месторождении.
Запасы сопутствующих углям полезных компонентов Pк подсчитываются в контурах подсчета запасов углей по формуле

где Q — запасы угля; с — среднее содержание попутного полезного компонента, %.
Промышленная значимость, необходимость и условия подсчета запасов сопутствующих полезных компонентов также устанавливаются кондициями.

Методы подсчета запасов

Полезные ископаемые залегают в земной коре в виде тел, ограниченных сложными поверхностями. Для определения объемов этих тел производится графическое упрощение их формы с приведением к равновеликим геометрическим фигурам, ограниченным плоскостями, что облегчает вычислительные операции. Методические приемы такой геометризации зависят от геологических особенностей месторождения (формы тела, условий их залегания, изменчивости качества полезного ископаемого, а также степени изученности разведываемого объекта) и увязываются с пространственным расположением разведочных выработок.
На ранних стадиях изучения месторождений применяются геолого-статистический и среднеарифметический методы подсчета запасов.
Геолого-статистический метод заключается в распространении (по аналогии) на неразведанную площадь, на которых по общим геологическим представлениям предполагается наличие промышленной угленосности, усредненных данных об угленосности (коэффициенте угленосности или мощности суммарного пласта), полученных по результатам эксплуатации или детальной разведки части месторождения (угленосной площади).
Метод применяется для подсчета прогнозных запасов и перспективной оценки слаборазведанных площадей. Обычно вводятся поправочные коэффициенты, учитывающие возможное снижение количества запасов за счет генетического выклинивания пластов, внутриформационных размывов, усложнения тектоники, которое может сопровождаться утратой промышленной значимости отдельных участков общей площади подсчета.
Запасы угля Q по статистическому методу определяются по формулам

где V — объем угленосной толщи на площади подсчета; q — коэффициент угленосности; k — поправочные коэффициенты на снижение запасов за счет утраты промышленной ценности отдельных участков в пределах площади подсчета; γ — средняя величина объемной массы угля; S — площадь подсчета; р — мощность суммарного пласта.
Метод среднего арифметического заключается в преобразовании тела полезного ископаемого (пласта, залежи) на всей площади его распространения (или выделенной части) в прямоугольную призму с высотой, соответствующей усредненной мощности тела полезного ископаемого. Высота призмы определяется как среднеарифметическое из данных о мощности пласта (залежи) по всем выработкам, пересекающим ее на площади подсчета. Формула подсчета в этом случае имеет следующий вид:

При значительных колебаниях мощности пластов (залежей) и качества угля, а также при сложных условиях их залегания метод среднеарифметического не позволяет сделать дифференцированную оценку промышленного значения и степени изученности отдельных частей месторождения (площади подсчета). Поэтому его применяют, как правило, для подсчета запасов ненарушенных или слабонарушенных выдержанных по мощности, составу и качеству пластов (залежей) и ограниченно — для ориентировочной оценки запасов геологически сложных месторождений. Обычно его используют при необходимости оперативного подсчета слаборазведанных площадей и для общего контроля результатов подсчетов, произведенных другими методами.
Метод геологических блоков. Оконтуренные для каждого пласта (залежи) на подсчетных планах площади распространения балансовых и забалансовых запасов подразделяются на блоки, характеризующиеся общностью основных параметров горногеологической оценки — мощностью и строением пласта, условиями его залегания, степенью нарушенности, качеством угля, гидрогеологическими условиями. Тело пласта (залежи) как бы преобразуется в ряде сомкнутых разновеликих фигур (рис. 6.16), каждой из которых придаются средние для фигуры характеристики указанных горно-геологических показателей.

Запасы угля в каждом блоке подсчитываются как произведение его площади на среднюю для блока мощность пласта (залежи) и величину объемной массы; запасы сопутствующих полезных компонентов — как произведение количества запасов угля в блоке на среднее по блоку содержание полезного компонента в угле. Общие запасы угля и заключенных в нем полезных компонентов определяются как сумма соответственных запасов, содержащихся в отдельных блоках.
Метод геологических блоков при правильном его использовании позволяет достаточно полно учитывать и отражать геологические особенности месторождения, закономерности в изменении основных параметров морфологии угольных пластов (залежей), состава и качества углей, горно-геологических условий отработки запасов. Этот метод является основным при подсчете предварительно и детально разведанных запасов углей.
Метод ближайшего района (метод проф. А.К. Болдырева). Площадь подсчета запасов подразделяется на многоугольники, прилегающие к каждой разведочной выработке, пересекшей пласт (залежь); каждая точка внутри многоугольника более близка к выработке, возле которой он отстроен, чем к любой из смежных. Всем точкам многоугольника придаются значения показателей (мощности, строения пластов, качества угля), определенных по соответствующей выработке. Тело пласта (залежи) как бы преобразуется в ряд сомкнутых многогранных призм (рис. 6.17), каждая из которых имеет высоту, равную мощности пласта (залежи) в выработке, где она выделена. Запасы угля в каждой призме определяются как произведение ее высоты на площадь основания и объемную массу угля, а общие запасы по пласту (залежи) — суммированием запасов отдельных призм.
Методу ближайшего района свойственны серьезные методические и технические недостатки. Границы подсчетных блоков при этом методе не отражают естественных контуров обычно плавной изменчивости основных параметров промышленной оценки запасов.

Характеристика мощности и строения пласта, качества угля и других данных о пласте (залежи) для блока опирается на замеры (анализы), сделанные по единичной выработке, что снижает достоверность такой характеристики и точность подсчета.
Допущение, что на площади всего блока будут выдержаны показатели, определенные по одной точке, может сопровождаться существенными ошибками в представлениях о природных особенностях морфологии пластов, качестве угля и промышленной оценке запасов в том или ином блоке.

Для метода ближайшего района характерны громоздкость и сложность подсчетных операций. Помимо выделения многочисленных блоков у скважин и дополнительно в приконтурной зоне выделяется большое число подблоков с различной категорийностью запасов (рис. 6.18). Поэтому данный метод используется весьма ограниченно: обычно на тех месторождениях или в пределах отдельных пластов, где в результате резкой изменчивости мощностей и строения пласта трудно выделить крупные блоки, объединяющие выработки с близкими характеристиками этих параметров.
Метод разрезов (сечений). Для подсчета запасов по данным изучения выработок отстраиваются геологические разрезы, на которых изображено сечение пласта (залежи) в вертикальной или горизонтальной плоскости. На этих сечениях проводятся оконтуривание запасов, выделение фигур подсчета, объединяющих запасы с учетом их промышленного значения (балансовые или забалансовые), степени разведанности, однородности геологического строения, состава и качества угля, общности горно-геологических условий отработки. По смежным сечениям ведется увязка подсчетных фигур.

Подсчетные блоки выделяются между смежными сечениями. Объем запасов в них определяется как произведение величины линейных запасов, подсчитанных в увязанных между собой подсчетных фигурах, выделенных на смежных сечениях при условно принятой их толщине в 1 м, на длину блока — расстояние между сечениями (рис. 6.19).
Если площади фигур в смежных сечениях более или менее равновелики, а сечения близки к параллельным, то объем блока V определяют по формуле призмы:

где S1 и S2 — площади фигур в смежных сечениях; l — длина блока (расстояние между сечениями).
Если площади фигур в параллельных сечениях различаются по величине более чем на 40 %, то для подсчета объема блока используется формула усеченной пирамиды:

Для краевых блоков, ограниченных с одной стороны сечением, а с другой — неправильной поверхностью тела пласта (залежи), применяются формулы клина —

где S1 — площадь фигуры в сечении; l1 — расстояние от плоскости сечения до точки минимальной мощности пласта на линии его выклинивания.
Подсчет на горизонтальных сечениях применяется редко, обычно его производят для определения запасов мощных пластов (залежей) на принятых горизонтах отработки.
Чаще запасы методом разрезов подсчитываются в случае вертикальных сечений, что увязывается с возможностью получения большего объема данных на сечении. Это обусловливает необходимость уже в процессе разведки предусматривать закладку выработок на более или менее параллельных линиях при достаточно равномерном распределении размещения линий и выработок на линиях.
При определении длин блоков между параллельными вертикальными сечениями следует учитывать изменения в простирании пластов. При наличии таких изменений длина блоков замеряется по изогипсам пластов на сопоставляемых дополнительно гипсометрических или погоризонтных планах. Для мощных пластов (залежей) длины блоков определяются как полусумма длин, замеренных по изогипсам их кровли и почвы. При подсчете запасов, приуроченных к замковым частям складок, длины блоков определяются с учетом наклона и ундуляции осей складок.
Вследствие резких изменений простирания пластов и других причин неизбежны случаи непараллельного размещения разведочных профилей и соответственно геологических разрезов. В этом случае для определения объема блоков используются формулы, предложенные А.С. Золотаревым:
• при угле между сходящимися разрезами менее 10°

• при угле более 10°

где Н1, Н2 — длины перпендикуляров, опущенных из проекций центров тяжести площадей фигур в сечении на противоположную разведочную линию, м; α — угол между сходящимися сечениями, рад.
Метод разрезов (сечений) позволяет более полно учитывать сложные формы залегания и внутреннее строение тел полезных ископаемых, а также детали тектоники, сглаживаемые при искусственной геометризации в других методах подсчета. Он широко используется при подсчете запасов геологически сложных рудных и нерудных месторождений. При подсчете запасов углей он применяется реже — в случаях, когда метод геологических блоков не в состоянии отобразить и учесть детали сложных форм строения интенсивной тектонической нарушенности мощных угольных залежей.
Этот метод не рекомендуется использовать, когда расположение выработок не обеспечивает возможности отстройки непосредственно по ним геологических разрезов и для построений делается искусственное их проецирование на плоскость разреза.

Навигация

Новости

Подсчет запасов угля на горных предприятиях