平朔井工三矿主采煤层原煤视密度与灰分百分含量的一元线性回归分析

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【摘 要】平朔井工三矿位于山西省朔州市平鲁区井坪镇东北端，面积18.0061 km2；区内主要含煤地层为石炭系太原组地层，总体构造形态为一向东南方向倾斜的单斜构造，在此基础上发育了几个方向不一的次一级的平缓向、背斜构造，井田地质构造Ⅰ类，局部达到Ⅱ类。主采煤层3层，即4、9、11号煤层，本次施工中4号煤层局部具风化现象，煤层复杂程度为Ⅰ型。煤类以长焰煤为主。各煤层视密度与灰分百分含量的回归方程除4号煤层外显著。

【关键词】视密度；灰分百分含量；散点图；回归方程；显著

1 地质概况

中煤平朔煤业有限责任公司井工三矿位于平朔矿区的西北角，面积18.0016 km2，斜井开拓。中国煤炭地质总局173勘探队为其进行了2010年度生产地质补充勘探，施工钻孔20个。平朔井工三矿总体为一向东南倾的平缓的单斜构造，在此基础上发育了不少的幅度大小不等的方向不一的次一级背向斜构造，推测陷落柱2个，井田地质构造总体属Ⅰ类，局部达到Ⅱ类。平朔井工三矿开采上石炭统太原组煤层，主要可采煤层为4、9、11号。各主采煤层煤类均以长焰煤为主，本次施工4号煤层边缘部具风化现象，煤层复杂程度为Ⅰ型。

2 主采煤层特征及其视密度与灰分百分含量的回归分析

2.1 4号煤层

表1 4号煤层煤芯煤样化验成果表

具分叉，合并厚度为3.20-17.00m，平均9.33m。煤层结构复杂，夹石1-10层，一般为2-3层左右。西、北部边界隐伏露头煤层甚至风化为红色泥岩。本次对4号煤层分叉进行了合并处理，对其肉眼正常煤层的视相对密度及干燥基灰分含量进行了按厚度的加权平均处理，此外140-107孔4-1煤层灰分超标，采用了4-2的化验结果，如表1。

其散点图为（图1）：

图1 4号煤层散点图

各点近似分布呈一条直线，可对其进行一元线性回归分析，数学模型为：■=a+bx。

根据：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy= 273.94-5×1.57×34.82=0.62，Lxx=12.34-5×1.572=0.01；从而b=58.33，a=-56.76。

回归方程为■=-56.76+58.33x。

S总=■yi2-n■■=6127.25-5×34.822=65.79，S回=■■i2-n■■=6097.53-5×34.822=36.07，S剩=S总-S回=65.79-36.07=29.72；F=■=■=3.64。

查F检验的临界值（Fα）表得F 0.10（1，3）= 5.54，小于F，证明回归方程置信度不足90 %，实用价值不大。

4号煤层煤芯煤样化验成果视密度及灰分含量回归方程置信度不高，可能与4号煤层埋深普遍较浅，且距隐伏楼头较近，受次风化作用影响程度不等，导致视相对密度与干燥基灰分含量波动较大有关；还有可能与4号煤层以上岩层层数和厚度变化巨大，且因岩层严重风化变色和变得较松软，导致见煤预告无法下准、见软不甚明显、可钻取性差、泥浆污染、钻探质量受影响等因素有关，若要进一步研究可进行井下煤层采样化验。

2.2 9号煤层

煤厚3.60-18.55m，平均11.87m。煤层结构复杂，含夹矸0-10层，一般为2-4层。其视密度及灰分百分含量数据如表2。

表2 9煤层煤芯煤样化验成果表

其散点图为（图2）：

图2 9号煤层散点图

各点近似分布呈一条直线，可对其进行一元线性回归分析，数学模型为：■=a+bx。

根据：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy=431.12-11×1.49×26.29=1.05，Lxx=24.35-11× 1.492=0.02；从而b=55.13，a=-55.70。

回归方程为■=-55.70+55.13x。

S总=■yi2-n■■=7735.15-11×26.292=133.40，S回=■■i2-n■■=7659.55-11×26.292=57.80，S剩=S总-S回=65.79-57.80 = 75.60；F=■=■=6.88。

查F检验的临界值（Fα）表得F0.05（1，9）= 5.12，F>F0.05（1，9），证明回归方程显著。

2.3 11号煤层

煤厚0-7.92m，平均3.36m，含夹石0-4层，一般为0-1层。其视密度及灰分含量数据如表3。

表3 11煤层煤芯煤样化验成果表

其散点图为（图3）：

图3 11号煤层散点图

各点近似分布呈一条直线，可对其进行一元线性回归分析，数学模型为：■=a+bx。

根据：b=■=■a=■-b■

求得：Lxy=313.84-7×1.55×28.83=1.37，Lxx=16.80-7×1.552 =0.01；从而b=111.53，a=-143.89。

回归方程为■=-143.89+111.53x。

S总=■yi2-n■■=6043.16-7×28.832=226.71，S回=■■i2-n■■ =5969.28-7× 28.832=152.83，S剩=S总-S回=226.71-152.83 =73.88；F=■=■=10.34。

查F检验的临界值（Fα）表得F0.05（1，5）=6.61，F >F0.05（1，5），证明回归方程显著。

3 结论

平朔井工三矿各主采煤层除4号煤层外，在95 %的置信度下回归方程显著；4号煤层因次风化影响程度不等或钻探质量原因，回归方程置信度不足90 %，实用意义不大，若要进一步研究可进行井下煤层采样化验。