CN114140027A - 一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，包括以下步骤：S1、获取关闭煤矿剩余煤炭类型；S2、基于煤炭类型，进行归类处理，得到若干个剩余煤炭利用方式；S3、根据所述若干个剩余煤炭利用方式，评价得到剩余煤炭的评价层次和评价指标；S4、制定评价指标的评价等级及赋值标准；S5、根据所述评价指标赋值标准对各评价指标进行赋值，获取评价指标中评价单元的参数；S6、基于所述评价单元的参数，通过层次分析法，提取因素，获得评价指标权重；S7、根据多层次模糊评价法，基于评价指标权重，得到目标层相对于各评价等级的隶属度；S8、根据最优隶属度原则获取评价单元的评价等级，进而得到关闭煤矿剩余煤炭资源利用方式。

Description

一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法

技术领域

本发明属于关闭煤矿剩余煤炭资源利用领域，尤其涉及一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法。

背景技术

随着煤炭资源枯竭和去产能政策影响，越来越多的煤矿被关闭，目前我国已关闭矿井中仍赋存煤炭资源量约420亿吨，剩余煤炭资源十分丰富，再次利用这些剩余煤炭资源，不仅能减少资源浪费，提高去产能矿井能源资源开发利用效率，同时，可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展的战略路径，进而推动资源枯竭型城市转型发展，带来巨大的经济效益、社会效益及环境效益。

但我国关闭煤矿剩余资源开发利用起步晚，基础研究薄弱，关闭煤矿资源开发利用的成功案例很少，以往煤矿相关工作侧重地质环境调查、地质环境保护与治理规划以及治理恢复等方面的工作，主要对停采矿山及“三区两线”周边的重点矿山进行野外调查和对一般调查矿山点进行填表调查、典型矿山现场核查，但基本未对关闭煤矿剩余资源进行评价。剩余煤炭资源开发成功率和经济效益低，缺少系统的关闭煤矿遗留剩余煤炭资源多方面的资源活化利用评价体系，无法选出开发的优势区域。因此，建立科学、系统的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用模式评价方法，研究一种多层次、全面的评价方法是十分重要的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，解决了目前关闭煤矿剩余煤炭资源多角度开采、资源转化利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，包括：

S1、获取关闭煤矿剩余煤炭类型；

S2、基于所述剩余煤炭类型，进行归类处理，得到若干个剩余煤炭利用方式；

S3、根据所述若干个剩余煤炭利用方式，评价得到剩余煤炭的评价层次和评价指标；

S4、制定评价指标的评价等级及赋值标准；

S5、根据所述评价指标赋值标准对各评价指标进行赋值，获取评价指标中评价单元的参数；

S6、基于所述评价单元的参数，通过层次分析法，提取因素，获得评价指标权重；

S7、根据多层次模糊评价法，基于评价指标权重，得到目标层相对于各评价等级的隶属度；

S8、根据最优隶属度原则获取评价单元的评价等级，进而得到关闭煤矿剩余煤炭适用利用方式。

可选的，所述S1中煤炭类型包括：可采资源相对经济枯竭型Q₁、可采资源相对技术枯竭型，表现为煤矿本身产能低下而关闭，或煤矿本身可采总储量多但较为分散，为地质条件复杂、井下工程条件不完整但剩余煤炭资源量及剩余煤炭资源占累计资源总量高的煤矿；产能过剩关闭型Q₂，表现为煤矿中剩余煤炭开采条件优，煤质优，储量高，但因市场价格波动及政策要求而关闭，为地质条件简单、井下工程布设完整、剩余煤炭资源量及剩余资源占累计资源总量高的煤矿；Q₃为“三下”煤炭资源类型，表现为因位于建筑物、水体及保护区之下的位置而关闭，且压覆的煤炭资源占总剩余资源50％以上。

可选的，所述S2中若干个剩余煤炭利用方式包括：五种剩余煤炭利用方式，即地下气化评价G、煤系伴生矿产评价M、直接液化评价L、煤矸石充填开采评价F及离层隔离注浆开采评价I。

可选的，所述S3中评价层次包括：两级；所述评价指标包括6个；其中G的一级评价指标有6个，分别为煤岩煤质条件G₁，煤层赋存条件G₂，围岩条件G₃，地质构造条件G₄，水文地质条件G₅，其它条件G₆；煤岩煤质条件G₁的二级评价指标为煤阶G₁₁，挥发分G₁₂，灰分G₁₃，硫分G₁₄，黏结度G₁₅；煤层赋存条件G₂二级评价指标为煤层厚度G₂₁，煤层埋深G₂₂，开采年限G₂₃；围岩条件G₃的二级指标为顶板岩性G₃₁，底板岩性G₃₂，顶板厚度G₃₃；地质构造条件G₄的二级指标为断层G₄₁，陷落柱G₄₂，岩浆岩G₄₃；水文地质条件G₅的二级指标为涌水量G₅₁，距顶板含水层距离G₅₂，距底板含水层距离G₅₃；其它条件G₆的二级指标为距居民区距离G₆₁，距生态保护区距离G₆₂；M的评价指标有6个，为铁含量M₁，铝含量M₂，锂含量M₃，镓含量M₄，锗含量M₅，稀土元素含量M₆；L的评价指标有8个，为煤级L₁，灰分组成L₂，可磨性L₃，H_daf％L₄，S_daf％L₅，N_daf％L₆，镜质组％L₇，丝质组％L₈；F的评价指标有4个，为剩余煤炭赋存连续性F₁，剩余煤炭位置F₂，夹矸情况F₃；顶板完整程度F₄；I的一级评价指标为剩余煤炭赋存情况I₁，水文地质条件I₂，地表情况I₃；二级评价指标为剩余煤炭赋存连续性I₁₁，剩余煤炭赋存位置I₁₂；导水裂隙带发育高度相对煤层间距I₂₁；地表沉降位移I₃₁。

可选的，所述S4中各评价指标等级及赋值包括：好，[90，100]；较好，[70，90)；一般，[50，70)；较差，[0，50)。

可选的，所述S6中获得评价指标权重的过程包括：

构造判断矩阵：按照元素的重要程度进行排序；

获取元素相对权重及特征根：判断矩阵的最大特征根对应的特征向量即权重向量，根据“和积法”获得权重及特征向量；

一致性检验：所述权重及特征向量进行一致性检验，获得评价指标权重。

可选的，所述S7中获取各评价等级的隶属度过程包括：

建立评价因素集与评价结果集；

建立评价因素集与评价结果集间的隶属度矩阵：通过隶属度函数建立隶属度矩阵，各评价结果等级对应的隶属度函数的数学表达式为：

V₁优级[90，100]：

V₂次优级[70，90)：

V₃良级[50，70)：

V₄中级[0，50)：

将评价单元各评价指标的赋值代入，获得每个评价指标对应各评价等级的隶属度，建立各评价指标的隶属度向量R_ij，即：

R_ij＝{r_ij1，r_ij2，…，r_ijk}

式中，i＝1，2，…，n，n为一级指标个数，此处n＝3；j＝1，2，…，m，m为一级指标中次级指标个数，此处i＝1或2时，m＝3，i＝3时m＝4；k＝1，2，…，x，x为评价结果集元素个数，此处x＝4；

进而建立各一级评价指标下的隶属度矩阵R_i，即

获得赋存连续性的隶属度向量R₁₁＝{0，0.5，0.5，0}，赋存位置的隶属度向量R₁₂＝{0.5，0.5，0，0}，夹矸情况的隶属度向量R₁₃＝{0，0.75，0.25，0}，顶板完整程度的隶属度向量R₁₂＝{1，0，0，0}，则资源条件(F)下的隶属度矩阵：

同理，获得评价单元和指标的隶属度向量和矩阵。

可选的，所述S8中获取评价单元的评价等级过程包括：

根据最优隶属度原则获得各评价单元的评价结果，并选择结果为V₁优的单元作为优选煤矿，优先进行开发；结果为V₂次优的单元作为有利煤矿，较早进行开发；结果为V₃良的单元作为较有利煤矿，较晚进行开发；V₄中单元作为远景煤矿，技术相对成熟后进行开发。

本发明技术效果：

本申请提供了一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，即建立一套多层次、全面的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用模式评价方法，采用多种数学方法，通过确定剩余煤炭类型—确定主要利用方式—剩余煤炭资源利用模式评价，层层递进，科学系统，具有评价精准、评价指标易于获得、评价流程简单易于操作的特征。通过该方法对关闭煤矿剩余煤炭资源利用方式和有利区进行判定，确定其开发的优先级及适应性，其中评价的优势包括：(1)评价指标能直接反映关闭煤矿剩余煤炭资源潜力；(2)评价指标能直接确定关闭煤矿剩余煤炭适用性再利用方式；(3)评价指标参数易于获取；(4)评价指标参数易于计算；(5)评价流程科学，操作较为简单。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供了一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，包括：

S1、获取关闭煤矿剩余煤炭类型；

进一步优化方案，所述S1中煤炭类型包括：Q₁可采资源相对经济枯竭型、可采资源相对技术枯竭型，表现为煤矿本身产能低下而关闭，或煤矿本身可采总储量多但较为分散，为地质条件复杂、井下工程条件不完整但剩余煤炭资源量及剩余煤炭资源占累计资源总量高的煤矿；Q₂产能过剩关闭型，表现为煤矿中剩余煤炭开采条件优，煤质优，储量高，但因市场价格波动及政策要求而关闭，为地质条件简单、井下工程布设完整、剩余煤炭资源量及剩余资源占累计资源总量高的煤矿；Q₃为“三下”煤炭资源类型，表现为因位于建筑物、水体及保护区之下的位置而关闭，且压覆的煤炭资源占总剩余资源50％以上。

S2、基于所述剩余煤炭类型，进行归类处理，得到若干个剩余煤炭利用方式；

进一步优化方案，如表1所示，

表1

所述S2中若干个煤矿利用方式包括：五种煤矿利用方式，即地下气化评价G、煤系伴生矿产评价M、直接液化评价L、煤矸石充填开采评价F及离层隔离注浆开采评价I。

S3、根据所述若干个剩余煤炭利用方式，评价得到剩余煤炭的评价层次和评价指标；

进一步优化方案，所述S3中评价层次包括：两级；所述评价指标包括6个；其中G的一级评价指标有6个，分别为煤岩煤质条件G₁，煤层赋存条件G₂，围岩条件G₃，地质构造条件G₄，水文地质条件G₅，其它条件G₆；煤岩煤质条件G₁的二级评价指标为煤阶G₁₁，挥发分G₁₂，灰分G₁₃，硫分G₁₄，黏结度G₁₅；煤层赋存条件G₂二级评价指标为煤层厚度G₂₁，煤层埋深G₂₂，开采年限G₂₃；围岩条件G₃的二级指标为顶板岩性G₃₁，底板岩性G₃₂，顶板厚度G₃₃；地质构造条件G₄的二级指标为断层G₄₁，陷落柱G₄₂，岩浆岩G₄₃；水文地质条件G₅的二级指标为涌水量G₅₁，距顶板含水层距离G₅₂，距底板含水层距离G₅₃；其它条件G₆的二级指标为距居民区距离G₆₁，距生态保护区距离G₆₂；M的评价指标有6个，为铁含量M₁，铝含量M₂，锂含量M₃，镓含量M₄，锗含量M₅，稀土元素含量M₆；L的评价指标有8个，为煤级L₁，灰分组成L₂，可磨性L₃，H_daf％L₄，S_daf％L₅，N_daf％L₆，镜质组％L₇，丝质组％L₈；F的评价指标有4个，为剩余煤炭赋存连续性F₁，剩余煤炭位置F₂，夹矸情况F₃；顶板完整程度F₄；I的一级评价指标为剩余煤炭赋存情况I₁，水文地质条件I₂，地表情况I₃；二级评价指标为剩余煤炭赋存连续性I₁₁，剩余煤炭赋存位置I₁₂；导水裂隙带发育高度相对煤层间距I₂₁；地表沉降位移I₃₁。

S4、制定评价指标的评价等级及赋值标准；

进一步优化方案，所述S4中各评价指标等级及赋值包括：好，[90，100]；较好，[70，90)；一般，[50，70)；较差，[0，50)。

S5、根据所述评价指标赋值标准对各评价指标进行赋值，获取评价指标中评价单元的参数；

G评价单位参数获取：

1)挥发分

GB/T212-2008中挥发分测试方式获取；

2)灰分

GB/T212-2008中灰分测试方式获取；

3)S_daf％

GB/T214-2007测试；

4)黏结度

以GB5447—85标准测定；

5)煤层厚度

从闭坑报告中获取剩余煤层的平均厚度；

6)煤层埋深

从闭坑报告中获取剩余煤层的埋深范围；

7)开采年限

从闭坑报告中获取煤矿开采年限；

8)顶板岩性

从闭坑报告中获取评价对象煤层的顶板岩性特征；

9)底板岩性

从闭坑报告中获取评价对象煤层的底板岩性特征；

10)顶板厚度

从闭坑报告中获取评价对象煤层的顶板厚度均值；

11)断层

从闭坑材料中获取关闭煤矿的断层展布平面图以及评价对象煤层剖面地质图；

12)陷落柱

从评价煤层的储量估算图中获取陷落柱平面展布情况

13)岩浆侵入指数

在煤炭勘查区内有效的见岩浆钻孔数(n)与见岩浆钻孔中累计见岩浆岩的点数(Q)之比，计算式如下：

K：岩体侵煤指数的系数，单一煤层K取1，复合煤层取1.2～1.5

13)涌水量

从闭坑报告中获取对象煤层涌水量情况；

14)距顶板含水层距离

从闭坑报告中获取距顶板含水层距离；

15)距底板含水层距离

从闭坑报告中获取距底板含水层距离；

16)距居民区距离

从闭坑报告中获取距居民区距离；

17)距生态保护区距离

从闭坑报告中获取距生态保护区距离；

M评价单位参数获取：

1)Fe₂O₃％

以GB/T1574-2007标准测定煤炭中Fe₂O₃含量；

2)Al％

以GB/T1574-2007标准测定煤炭中Al₂O₃含量w(Al₂O₃)

Al％＝w(Al₂O₃％)*0.529

3)Li

以GB/T1574-2007标准测定煤炭中Li含量

4)Ga

以GB/T1574-2007标准测定煤炭中Ga含量

5)Ge

以GB/T1574-2007标准测定煤炭中Ge含量

L评价单位参数获取：

1)煤阶

以GB/T8899-2013标准测定含量，计算煤阶；

2)灰分组成

以GB/T1574-2007测定灰成分，获取Fe、Co、Mo、Ca、Mg、Al、Si的存在情况；

3)H_daf％

以GB/T476-2008为标准测定H含量；

4)S_daf％

以GB/T215-2003标准测定S含量；

5)N_daf％

以GB/T19227-2008为标准测定N含量；

6)镜质组

以GB/T8899-2013为标准分析煤岩显微组分情况，确定镜质组含量；

7)丝质组

以GB/T8899-2013为标准分析煤岩显微组分情况，确定丝质组含量；

F评价单位参数获取：

1)剩余煤炭赋存连续性

从闭坑材料的评价对象煤层储量分布图中掌握剩余煤炭赋存连续性特征；

2)剩余煤炭赋存位置

从闭坑材料的评价对象煤层储量分布图中掌握剩余煤炭赋存位置特征，确认其是否为采空区、井筒巷道、保护煤柱的剩余煤炭；

3)煤层夹矸情况

从闭坑报告中获取煤层中夹矸层数及厚度；

4)顶板完整程度

从闭坑报告中获取开采煤层顶板的完整程度

I评价单位参数获取：

1)剩余煤炭赋存连续性

从闭坑材料的评价对象煤层储量分布图中掌握剩余煤炭赋存连续性特征；

2)剩余煤炭赋存位置

从闭坑材料的评价对象煤层储量分布图中掌握剩余煤炭赋存位置特征，确认其是否为采空区、井筒巷道、保护煤柱的剩余煤炭；

3)导水裂隙带发育高度与煤层间距之间的关系

导水裂隙带计算公式采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》，根据顶板岩性强度，按照表2计算：

表2

D＝H_li-d

式中，D表示为导水裂隙带发育高度与煤层间相对距离；d表示为煤层间距。

4)地表沉降位移情况

选取主要矿区部分煤矿主采煤层开采情况，通过文献调研、报告整理获取研究区所需地层参数及模型参数。运用Flac 3D软件进行数值模拟，将模型简化为均质层状块体模型便于实现数值模拟煤层采空后上覆岩层沉降情况，模型主要考虑煤层埋深、煤层厚度、覆岩岩性、力学参数、开挖情况等主要因素，直至煤层完全采空。

模拟煤层开挖后覆岩沉降主要包含以下几步：确定模型尺寸300m×200m×H，H为模型高度；通过矿区综合柱状图统计模型各岩层煤层厚度，将地层划分单元格，按地层由老至新分层建模；边界施加模型前后左右水平约束平衡，考虑覆岩重力直接作用；对各地层赋值密度、体积模量、剪切模量、内聚力、摩擦角及抗拉强度等；通过代码及软件内置模型算法进行煤层开挖直至完全采空。模拟主要涉及空壳模型、摩尔-库伦及努尔模型。

模型上覆地层等效载荷计算：

σ_z＝∑Hρg

H为模型上覆地层厚度，单位m；ρ为上覆地层平均体积力，取平均值2500，单位kg/m3；g为重力加速度，取9.81，单位m/s2；

覆岩岩性强度可通过硬岩岩性比例系数b来判断：

式中：M为煤层采高，∑h为15～20倍采高范围内细砂、中砂、粗砂、砾岩及火成岩等坚硬岩层的厚度。当b值为0～0.1时，为及软弱岩性；0.1～0.3时，为软弱岩性；0.3～0.7时，为中硬岩性；0.7～1时，为坚硬岩性。通过沉降曲线获取覆岩沉降定量变化情况。

S6、基于所述评价单元的参数，通过层次分析法，提取因素，获得评价指标权重；

进一步优化方案，所述S6中获得评价指标权重的过程包括：

构造判断矩阵：按照元素的重要程度进行排序；

两元素相比较重要程度时，前者较后者重要程度越高，赋予的数值越大，两者同等重要时赋值为1；同时当后者与前者比较重要程度时，赋值为之前赋值的倒数。赋值不超过9。

其中G的各指标重要程度为：:

G₂>G₁>G₅>G₄>G₃>G₆；

G₃₃>G₂₃>G₅₂>G₂₁>G₁₁>G₅₁>G₄₂>G₆₁>G₆₂>G₂₂>G₄₁>G₄₃>G₁₃>G₁₄>G₁₅>G₁₂>G₅₃>G₃₁>G₃₂；

M各指标的重要程度：

M₃≥M₄≥M₅≥M₁>M₂；

L各指标的重要程度：

L₃>L₂≥L₅>L₄≥L₆≥L₇≥L₈>L₁；

F各指标的重要程度：

F₄>F₃>F₂>F₁；

I各指标的重要程度：

I₃≥I₂>I₁；

I₃₁≥I₂₁>I₁₂>I₁₁；

获取元素相对权重及特征根：判断矩阵的最大特征根对应的特征向量即权重向量，根据“和积法”获得权重及特征向量；

判断矩阵的最大特征根对应的特征向量即权重向量，权重及特征向量可由“和积法”求得，其过程为：

首先，将判断矩阵按列归一化：(v，p＝1，2，…，n)

其次，将归一化后的矩阵按行相加：(v＝1,2，…，n)

然后，对向量W_s＝(w_1a，w_2a，…，w_na)^T作正规化处理，即

(v，p＝1,2，…，n)

进而向量W＝(W₁，W₂，…，W_n)^T即为最大特征在对应的特征矩阵。

最后，计算最大特征根：

式中为向量P_W的第v个元素，P_W为判断矩阵P_o右乘特征向量W。

一致性检验：所述权重及特征向量进行一致性检验，获得评价指标权重；

首先，计算一致性指标CI：

其次获得一致性比例CR：

RI可通过查表获得，矩阵阶数为3时RI＝0.52，矩阵阶数为4时RI＝0.89。当CR<0.1时一致性检验通过。

目标层地下气化G权重：

相对于煤岩煤质条件G₁权重：

相对于煤层赋存条件G₂权重：

相对于围岩条件G₃权重：

相对于地质构造条件G₄权重：

相对于水文地质条件G₅权重：

相对于地标情况条件G₆权重：

G<sub>6</sub>	G<sub>61</sub>	G<sub>62</sub>	W<sub>i</sub>
				G<sub>61</sub>	1.00	1.25	0.5556
G<sub>62</sub>	0.80	1.00	0.4444

目标层伴生矿产M的权重：

目标层直接液化L的权重：

目标层煤矸石充填开采F的权重：

目标层离层隔离注浆开采I权重：由于I的一级评价指标为剩余煤炭赋存情况I₁，水文地质条件I₂，地表情况I₃，其中仅余煤炭赋存情况I₁分剩余煤炭赋存连续性I₁₁，剩余煤炭赋存位置I₁₂两个二级评价指标，其余均对应其一级评价指标为二级指标，故离层隔离注浆开采I权重一起评价。

S7、根据多层次模糊评价法，基于评价指标权重，得到目标层相对于各评价等级的隶属度；

进一步优化方案，所述S7中获取各评价等级的隶属度过程包括：

建立评价因素集与评价结果集；

评价因素集包括：G的一级评价因素集G＝{煤岩煤质条件G₁，煤层赋存条件G₂，围岩条件G₃，地质构造条件G₄，水文地质条件G₅，其它条件G₆}；二级评价因素集G₁＝{煤阶G₁₁，挥发分G₁₂，灰分G₁₃，硫分G₁₄，黏结度G₁₅}；G₂＝{煤层厚度G₂₁，煤层埋深G₂₂，开采年限G₂₃}；G₃＝{顶板岩性G₃₁，底板岩性G₃₂，顶板厚度G₃₃}；G4＝{断层G₄₁，陷落柱G₄₂，岩浆岩G₄₃}；G₅＝{涌水量G₅₁，距顶板含水层距离G₅₂，距底板含水层距离G₅₃}；G₆＝{距居民区距离G₆₁，距生态保护区距离G₆₂}。M的评价因素集M＝{Fe含量M₁，AM含量M₂，锂含量M₃，镓含量M₄，锗含量M₅}。L的评价因素集L＝{煤级L₁，灰分组成L₂，可磨性L₃，H_daf％L₄，S_daf％L₅，N_daf％L₆，镜质组％L₇，丝质组％L₈}。F的评价因素集F＝{剩余煤炭赋存连续性F₁，剩余煤炭位置F₂，夹矸情况F₃，顶板完整程度F₄}。I的一级评价指标因素I＝{剩余煤炭赋存情况I₁，水文地质条件I₂，地表情况I₃}；I₁＝{剩余煤炭赋存连续性I₁₁，剩余煤炭赋存位置I₁₂}；I₂＝{导水裂隙带发育高度I₂₁}；I₃＝{地表沉降位移I₃₁}。

评价结果集V＝{V₁优，V₂次优，V₃良，V₄中}，而评价结果集与量化打分间存在关系为：V₁优，[90，100]；V₂次优，[70，90)；V₃良，[50，70)；V₄中，[0，50)。

建立评价因素集与评价结果集间的隶属度矩阵：通过隶属度函数建立隶属度矩阵，各评价结果等级对应的隶属度函数的数学表达式为：

V₁优级[90，100]：

V₂次优级[70，90)：

V₃良级[50，70)：

V₄中级[0，50)：

将评价单元各评价指标的赋值代入，获得每个评价指标对应各评价等级的隶属度，建立各评价指标的隶属度向量R_ij，即：

R_ij＝{r_ij1，r_ij2，…，r_ijk}

式中，i＝1，2，…，n，n为一级指标个数，此处n＝3；j＝1，2，…，m，m为一级指标中次级指标个数，此处i＝1或2时，m＝3，i＝3时m＝4；k＝1，2，…，x，x为评价结果集元素个数，此处x＝4；

进而建立各一级评价指标下的隶属度矩阵R_i，即

以凤凰山矿煤矸石充填开采F评价单元为例，通过上述计算方法，获得赋存连续性的隶属度向量R₁₁＝{0，0.5，0.5，0}，赋存位置的隶属度向量R₁₂＝{0.5，0.5，0，0}，夹矸情况的隶属度向量R₁₃＝{0，0.75，0.25，0}，顶板完整程度的隶属度向量R₁₂＝{1，0，0，0}，则资源条件F下的隶属度矩阵：

同理，获得评价单元和指标的隶属度向量和矩阵；

先以步骤S6中获得的各级指标权重构建权重向量，相对于一级指标的权重向量为W_i＝{w_i1，w_i2，…，w_ij}，则

目标层地下气化G：

相对煤岩煤质条件G₁的权重向量为W₁＝{0.5076，0.0754，0.1408，0.1312，0.1450}

相对层赋存条件G₂的权重向量为W₂＝{0.3970，0.3480，0.2551}

相对层围岩条件G₃的权重向量为W₃＝{0.1218，0.1040，0.7742}

相对层地质构造条件G₄的权重向量为W₄＝{0.2660，0.5135，0.2204}

相对水文地质条件G₅的权重向量为W₅＝{0.4795，0.3863，0.1349}

相对地标情况条件G₆的权重向量为W₆＝{1.25，1.00}

相对于目标层G的权重向量为W＝{0.2581，0.3295，0.1420，0.1115，0.1126，0.0462}。

相对于目标层伴生矿产W的权重向量为W＝{0.0729，0.1665，0.2789，0.2876，0.2963。

相对于目标层直接液化L的权重向量为W＝{0.0391，0.1743，0.3387，0.0715，0.1644，0.0863，0.0599，0.0659}。

相对于目标层煤矸石充填开采F的权重向量为W＝{0.4564，0.3032，0.1461，0.0944}。

相对于目标层离层隔离注浆开采I的权重向量为W＝{0.4888，0.2694，0.1472，0.0947}。

再通过多层次模糊评价的原理，构建单因素判断矩阵R：

求得目标层相对于各评价等级的隶属度；先以步骤S6中获得的各级指标权重构建权重向量，相对于一级指标的权重向量为W_i＝{w_i1，w_i2，…，w_ij}；相对于目标层的权重向量为W＝{w₁，w₂，w₃}；

通过多层次模糊评价的原理，构建单因素判断矩阵R：

进而构建二级模糊综合判断结果集B：

同样，以凤凰山矿煤矸石充填开采F评价单元为例，通过上述计算方法，求得评价单元的结果集B＝{0.4564，0.3032，0.1431，0.0944}。

S8、根据最优隶属度原则获取评价单元的评价等级，进而得到关闭煤矿剩余煤炭适用利用方式。

可选的，所述S8中获取评价单元的评价等级过程包括：

根据最优隶属度原则获得各评价单元的评价结果，并选择结果为V₁优的单元作为优选煤矿，优先进行开发；结果为V₂次优的单元作为有利煤矿，较早进行开发；结果为V₃良的单元作为较有利煤矿，较晚进行开发；V₄中单元作为远景煤矿，技术相对成熟后进行开发。

综上，大同矿区地店湾矿G地下气化评价及M煤系伴生矿产评价，和晋城矿区凤凰山矿G₁地下气化评价、M煤系伴生矿产评价、L直接液化评价、F煤矸石充填开采评价和I离层隔离注浆开采评价结果为：地店湾矿剩余煤炭资源可考虑进行煤炭地下气化利用和伴生矿产资源开发，凤凰山矿则考虑进行矸石充填开采。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取关闭煤矿剩余煤炭类型；

S2、基于所述剩余煤炭类型，进行归类处理，得到若干个剩余煤炭利用方式；

S3、根据所述若干个剩余煤炭利用方式，评价得到剩余煤炭的评价层次和评价指标；

S4、制定评价指标的评价等级及赋值标准；

S5、根据所述评价指标赋值标准对各评价指标进行赋值，获取评价指标中评价单元的参数；

S6、基于所述评价单元的参数，通过层次分析法，提取因素，获得评价指标权重；

S7、根据多层次模糊评价法，基于评价指标权重，得到目标层相对于各评价等级的隶属度；

S8、根据最优隶属度原则获取评价单元的评价等级，进而得到关闭煤矿剩余煤炭适用利用方式。

2.如权利要求1所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S1中煤炭类型包括：可采资源相对经济枯竭型Q₁、可采资源相对技术枯竭型，表现为煤矿本身产能低下而关闭，或煤矿本身可采总储量多但较为分散，为地质条件复杂、井下工程条件不完整但剩余煤炭资源量及剩余煤炭资源占累计资源总量高的煤矿；产能过剩关闭型Q₂，表现为煤矿中剩余煤炭开采条件优，煤质优，储量高，但因市场价格波动及政策要求而关闭，为地质条件简单、井下工程布设完整、剩余煤炭资源量及剩余资源占累计资源总量高的煤矿；Q₃为“三下”煤炭资源类型，表现为因位于建筑物、水体及保护区之下的位置而关闭，且压覆的煤炭资源占总剩余资源50％以上。

3.如权利要求2所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S2中若干个剩余煤炭利用方式包括：五种剩余煤炭利用方式，即地下气化评价G、煤系伴生矿产评价M、直接液化评价L、煤矸石充填开采评价F及离层隔离注浆开采评价I。

4.如权利要求3所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S3中评价层次包括：两级；所述评价指标包括6个；其中G的一级评价指标有6个，分别为煤岩煤质条件G₁，煤层赋存条件G₂，围岩条件G₃，地质构造条件G₄，水文地质条件G₅，其它条件G₆；煤岩煤质条件G₁的二级评价指标为煤阶G₁₁，挥发分G₁₂，灰分G₁₃，硫分G₁₄，黏结度G₁₅；煤层赋存条件G₂二级评价指标为煤层厚度G₂₁，煤层埋深G₂₂，开采年限G₂₃；围岩条件G₃的二级指标为顶板岩性G₃₁，底板岩性G₃₂，顶板厚度G₃₃；地质构造条件G₄的二级指标为断层G₄₁，陷落柱G₄₂，岩浆岩G₄₃；水文地质条件G₅的二级指标为涌水量G₅₁，距顶板含水层距离G₅₂，距底板含水层距离G₅₃；其它条件G₆的二级指标为距居民区距离G₆₁，距生态保护区距离G₆₂；M的评价指标有6个，为铁含量M₁，铝含量M₂，锂含量M₃，镓含量M₄，锗含量M₅，稀土元素含量M₆；L的评价指标有8个，为煤级L₁，灰分组成L₂，可磨性L₃，H_daf％L₄，S_daf％L₅，N_daf％L₆，镜质组％L₇，丝质组％L₈；F的评价指标有4个，为剩余煤炭赋存连续性F₁，剩余煤炭位置F₂，夹矸情况F₃；顶板完整程度F₄；I的一级评价指标为剩余煤炭赋存情况I₁，水文地质条件I₂，地表情况I₃；二级评价指标为剩余煤炭赋存连续性I₁₁，剩余煤炭赋存位置I₁₂；导水裂隙带发育高度相对煤层间距I₂₁；地表沉降位移I₃₁。

5.如权利要求4所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S4中各评价指标等级及赋值包括：好，[90，100]；较好，[70，90)；一般，[50，70)；较差，[0，50)。

6.如权利要求5所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S6中获得评价指标权重的过程包括：

构造判断矩阵：按照元素的重要程度进行排序；

获取元素相对权重及特征根：判断矩阵的最大特征根对应的特征向量即权重向量，根据“和积法”获得权重及特征向量；

一致性检验：所述权重及特征向量进行一致性检验，获得评价指标权重。

7.如权利要求1所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S7中获取各评价等级的隶属度过程包括：

建立评价因素集与评价结果集；

建立评价因素集与评价结果集间的隶属度矩阵：通过隶属度函数建立隶属度矩阵，各评价结果等级对应的隶属度函数的数学表达式为：

V₁优级[90，100]：

V₂次优级[70，90)：

V₃良级[50，70)：

V₄中级[0，50)：

将评价单元各评价指标的赋值代入，获得每个评价指标对应各评价等级的隶属度，建立各评价指标的隶属度向量R_ij，即：

R_ij＝{r_ij1，r_ij2，…，r_ijk}

式中，i＝1，2，…，n，n为一级指标个数，此处n＝3；j＝1，2，…，m，m为一级指标中次级指标个数，此处i＝1或2时，m＝3，i＝3时m＝4；k＝1，2，…，x，x为评价结果集元素个数，此处x＝4；

进而建立各一级评价指标下的隶属度矩阵R_i，即

获得赋存连续性的隶属度向量R₁₁＝{0，0.5，0.5，0}，赋存位置的隶属度向量R₁₂＝{0.5，0.5，0，0}，夹矸情况的隶属度向量R₁₃＝{0，0.75，0.25，0｝，顶板完整程度的隶属度向量R₁₂＝{1，0，0，0}，则资源条件(F)下的隶属度矩阵：

同理，获得评价单元和指标的隶属度向量和矩阵。

8.如权利要求1所述的关闭煤矿剩余煤炭资源再利用评价方法，其特征在于，所述S8中获取评价单元的评价等级过程包括：

根据最优隶属度原则获得各评价单元的评价结果，并选择结果为V₁优的单元作为优选煤矿，优先进行开发；结果为V₂次优的单元作为有利煤矿，较早进行开发；结果为V₃良的单元作为较有利煤矿，较晚进行开发；V₄中单元作为远景煤矿，技术相对成熟后进行开发。

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