CN115796647A - 一种煤炭资源可利用性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤炭资源可利用性评价方法，包括(1)根据煤炭资源的类型，确定煤炭资源的占用状态；(2)基于煤炭资源的占用状态，制定煤炭资源可利用性的评价指标和评价参数；(3)利用步骤(2)制定的评价指标和评价参数，对煤炭资源可利用性进行评价，得到评价结果；(4)根据步骤(3)得到的评价结果，计算可经济开采的煤炭资源量。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭资源利用技术领域，具体涉及一种煤炭资源可利用性评价方法。
背景技术
煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是最廉价的能源。近年来，全球经济持续增长，石油及天然气价格大幅上涨，导致全球煤炭需求快速增长，价格逐步攀升。中国煤炭资源虽丰富，但勘探程度较低，经济可采储量较少。另外，我国还存在很多未利用资源，如未利用矿区资源、已利用矿区中未被占用的资源(未设置采矿权的部分)和压覆/残留资源等，再次利用这些煤炭资源，可以减少资源浪费，提高煤矿资源开发利用效率，推动资源发展，带来巨大的经济效益、社会效益及环境效益。实现未利用资源的再利用之前，首先需要对这些资源的可利用性进行评价，因而需要建立一种全面、有效的评价方法。
近年来相关学者针对煤炭资源可利用量开展了许多工作，对于煤炭可利用资源及从勘探资源量到实际可采资源储量没有形成统一说法，存在多解。例如，《BP世界能源统计年鉴》提出探明储量，即在现有经济与作业条件下，将来可从已知储层采出的煤炭储量；袁亮院士(2011)提出煤炭绿色资源量，绿色煤炭资源量是指能够满足煤矿安全、技术、经济、环境等综合条件，并支撑煤炭科学产能和科学开发的煤炭资源量；彭苏萍、王佟(2015)提出绿色煤炭资源，绿色煤炭资源为在当前先进技术条件下，资源禀赋条件适宜，能够实现安全高效开采、生态环境友好，适宜清洁高效利用，且具有经济竞争力的煤炭资源。谢和平院士(2021)提出煤炭可供开发量，即避让生态红线、严格控制冲击地压矿井等环保、安全等因素后的资源量。中国煤炭地质总局提出可供开发资源量和实际剩余设计可采储量等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤炭资源可利用性评价方法，以评估矿区预期可经济开采的煤炭资源量，解决我国未利用煤炭资源以及部分已利用煤炭资源的进一步开采和有效利用的问题。
本发明的方法根据矿产资源禀赋条件、结合煤炭资源勘查开采、选冶等实际情况，建立多层次的评价体系，对查明煤炭资源在一定时期内可开发利用的可能性进行评价，从而得出煤炭资源的可经济采出的资源量。
为实现上述目的，本发明提供一种煤炭资源可利用性评价方法，包括：
(1)根据煤炭资源的类型，确定煤炭资源的占用状态；
(2)基于煤炭资源的占用状态，制定煤炭资源可利用性的评价指标和评价参数；
(3)利用步骤(2)制定的评价指标和评价参数，对煤炭资源可利用性进行评价，得到评价结果；
(4)根据步骤(3)得到的评价结果，计算可经济开采的煤炭资源量。
优选地，所述煤炭资源的占用状态包括已占用状态、未占用状态以及压覆或残留状态，其中，处于已占用状态的煤炭资源的类型包括生产煤矿资源、在建煤矿资源、停产煤矿资源和关闭煤矿资源；处于未占用状态的煤炭资源的类型包括未利用矿区资源、已利用矿区中未被占用的煤矿资源、压覆煤矿资源和残留煤矿资源。
优选地，处于所述已占用状态的煤炭资源中的生产煤矿资源和在建煤矿资源的评价指标包括勘查评估和开采状态。例如，煤矿已做过开发利用方案和技术经济评价，处于正在开采或曾经开采过的状态，则确定此类煤矿资源为可利用资源。
优选地，处于所述已占用状态的煤炭资源中的停产煤矿资源和关闭煤矿资源的评价指标包括政策条件、经济条件和资源储量。例如，如果是因为政策、矿山自身经济周转等原因关停，则确定此类煤矿资源为可利用资源；如果是因为资源枯竭关闭的煤矿，则确定均此类煤矿资源为暂不可利用资源。
优选地，处于所述未占用状态的煤炭资源的评价指标包括煤层埋深、煤层可采厚度、煤层稳定程度、煤层构造复杂程度、灰分和硫分。
优选地，若所述煤炭资源处于所述压覆状态或残留状态，则直接将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源。
优选地，对于处于未占用状态的煤炭资源，若所述煤矿的煤层埋深＞1000m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，则评价其煤层可采厚度。
若所述煤层埋深≤1000m，但所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度＜0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度＜1.3m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，则评价其煤层稳定程度。
若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，但所述煤矿的煤层的稳定程度属于极不稳定煤层，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，例如属于稳定煤层、较稳定煤层或不稳定煤层，则评价其煤层构造复杂程度。
若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，但所述煤矿的煤层构造复杂程度属于极复杂构造，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，且所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，例如属于简单构造、较中等构造或复杂构造，则评价其灰分含量。
若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，且所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，但所述煤矿的煤炭灰分含量＞40wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，且所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，且所述煤矿的煤炭灰分含量≤40wt％，则评价其硫分含量。
若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，且所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，且所述煤矿的煤炭灰分含量≤40wt％，但所述煤矿的煤炭硫分含量＞3wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，且所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，且所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，且所述煤矿的煤炭灰分含量≤40wt％，且所述煤矿的煤炭硫分含量≤3wt％，则将此类煤矿资源确定为可利用资源。
优选地，所述煤炭资源量的计算方法为算术平均法。所述算术平均法是把计算块段作为规则的几何体，几何形状的面积作为块段的面积，边界内所有见煤点煤层的平均厚度作为块段高度，然后根据下式进行煤炭资源量的计算：Q＝SmD，
式中，Q为计算块段的资源量，t；
S为块段的面积，m2；
m为见煤点煤层的平均厚度，m；
D为煤的视密度，t/m3。
当斟查工程分布均匀、煤层稳定时算术平均法计算得到的结果具有较高的精度。
优选地，所述煤炭资源量的计算方法为地质块段法。所述地质块段法是根据地质可靠程度、资源类型、煤层产状及煤质分布、设计要求、井巷工程及勘察资料，把井田划分成若干个块段，测定各块段的面积，再根据块段的平均煤厚、平均倾角、平均视密度计算各块段的资源量，求和得到所述矿区的煤炭资源量。当块段内煤层产状、厚度、煤质较稳定时，地质块段法计算得到的结果具有较高的精度。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的煤炭可利用资源量评价流程图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种煤炭资源可利用性评价方法，包括：
(1)根据煤炭资源的类型，确定煤炭资源的占用状态；
(2)基于煤炭资源的占用状态，制定煤炭资源可利用性的评价指标和评价参数；
(3)利用步骤(2)制定的评价指标和评价参数，对煤炭资源可利用性进行评价，得到评价结果；
(4)根据步骤(3)得到的评价结果，计算可经济开采的煤炭资源量。
图1为本实施例中煤炭可利用资源量评价流程图。首先根据煤炭资源的类型，确定煤炭资源的占用状态，分为已利用资源和未利用资源。
对已占用资源的可利用性评价等级为一级，其中，生产煤矿资源和在建煤矿资源的评价指标有2个，分别为开发评估和开采状态，停产煤矿资源和关闭煤矿资源的评价指标有3个，分别为政策条件、经济条件和资源储量。具体评价方法为：
(1)若已利用矿区有(或有过)生产/在建煤矿，煤矿已做过开发利用方案和技术经济评价，处于正在开采或曾经开采过的状态，总体上认为这部分资源量为可利用资源；
(2)对于停产煤矿资源和关闭煤矿资源，如果是因为政策、矿山自身经济周转等原因关停，则确定此类煤矿资源为可利用资源；如果是因为资源枯竭关闭的煤矿，则确定均此类煤矿资源为暂不可利用资源。
对于压覆和残留资源量直接作为不可利用资源。
对于未利用矿区资源(已利用矿区中未被占用的资源)，该部分资源由于开展过的地质勘查和/或可行性研究程度的不同，导致资源储量类型及地质可靠程度也不同；另外缺少生产矿山技术经济评价，因而需要建立多层次的评价指标进行可利用性评价。该部分矿区资源可利用性评价等级为6级，评价指标包括一级指标煤层埋深、二级指标煤层可采厚度、三级指标煤层稳定程度、四级指标煤层构造复杂程度、五级指标灰分以及六级指标硫分。
评价指标的建立依据如下：
(1)煤层埋深
根据《煤炭工业矿井设计规程》(2016版)第86条规定，新建非突出大中型矿井开采深度(第一水平)不应超过1000m，改扩建大中型开采深度不应超过1200m，新建，改扩建小型矿井开采深度不应超过600m。因此，＞1000m由于受开采技术条件的限制，如受高地压、高地温、高成本等技术、经济条件的影响，埋深过大可导致其不可开发利用。视为不可利用资源量。本次评价把1000m作为可利用评价的参数之一。
(2)煤层可采厚度
煤层可采厚度是决定煤矿开采方式的关键指标之一。可采厚度按《矿产资源勘查规范煤》(DZ/T 0215-2020)和《煤炭工业矿井设计规范》(2016)对煤炭资源估算时采用的最低可采厚度详见下表1。
表1资源量估算采用的指标
由于我国煤炭赋存特点，决定了煤炭的开采方式不同。对煤层的最低可采厚度取值不同。
我国北方与南方地区相比，构造相对简单，煤层厚度较厚，目前经过矿山的优化重组，大部分矿山采用机械化开采，这种开采方式产量高，安全程度高，最低可采厚度一般大于规范的要求，经过大量的调研，如内蒙某矿山，年产量500万吨以上，开采厚度>2.00m；有的矿山开采厚度>2.50m。据国土资源部2005年4月在全国开展了全国煤炭资源回采率专项调查，对回采率过低和煤炭资源浪费的案例进行分析，在富煤地区一些国有大矿，主要是对0.7～1.3m厚的薄煤层开采力度不够，甚至弃采；通过调研国家能源集团设备研制中心，目前机械化的采煤机最低可采厚度为1.2m，经调研分析和专家论证，本次把北方最低可采厚度定为1.3m。
我国南方地区，构造相对复杂，煤炭资源层数较多。由于受地质条件和外部条件的限制，煤炭开采机械化程度相对较低，本次把南方最低可采厚度按相关规范要求，最低可采厚度定为0.8m。
(3)煤层稳定程度
按照《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002),我国煤层稳定程度划分为四种型别(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型)。I型为稳定煤层。煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单，煤类单一，煤质变化很小。全区可采或大部分可采。Ⅱ型较稳定煤层。煤层厚度变化不大，结构简单至复杂。有两个煤类，一般为全区可采或大部分可采。Ⅲ型不稳定煤层，煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂。有三个或三个以上煤类，煤质变化大。IV型为极不稳定煤层。即煤层厚度变化极大,呈透镜状、鸡窝状,一般不连续；煤质变化很大，且无明显规律。基于目前我国煤炭开采的实际，极不稳定煤层不适合大中型以上的矿山开采，本次评价对这部分资源列为暂不可利用资源。
(4)构造复杂程度
按照《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002),我国煤层构造复杂程度划分可划分四种类别(一类、二类、三类、四类)。一类为简单构造。含煤地层沿走向，倾向的产状变化不大，断层稀少，没有或很少受岩浆岩的影响；二类为中等构造。含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，断层较发育，有时局部受岩浆岩的一定影响；三类为复杂构造。含煤地层沿走向、倾向的产状变化很大，断层发育，有时受岩浆岩的严重影响；四类为极复杂构造。含煤地层的产状变化极大，断层极发育，有时受岩浆岩的严重破坏。对于极复杂构造，按规范要求，不宜划定探明的和控制和资源量，资源量级别较低，不适宜大、中型矿井的机械化开采，这部分资源列为暂不可利用资源。
(5)灰分
灰分是衡量煤炭质量的主要指标之一。按照《煤炭质量分级第1部分灰分》(GB/T15224.1-2018)，煤的灰分可分为5类，特低灰煤为Ad≤10.00％；低灰煤为10.00％<Ad≤20.00％；中灰煤为20.00％<Ad≤30.00％；高灰煤为30.00％<Ad≤40.00％；特高灰煤为40.00％<Ad≤50.00％。并且规定了煤的灰分大于40.00％不进行资源量估算，本次按规范的要求，灰分大于40.00％的部分列为暂不可利用资源。
(6)硫分
硫分也是衡量煤炭质量的主要指标之一。按照《煤炭质量分级第2部分硫分》(GB/T15224.2-2021)，煤的硫分可分为5类，特低硫煤St,d≤0.50％，低硫煤0.50％<St,d≤1.00％；中硫煤1.00％<St,d≤2.00％；中高硫煤2.00％<St,d≤3.00％和高硫煤St,d>3.00％。
据资源显示，我国特低硫煤和低硫煤主要分布内蒙古、陕西、新疆三省(区)；低中硫煤和中硫煤主要分布于山西、陕西、内蒙古三省(区)；中高硫煤和高硫煤主要分布于山西、贵州、内蒙古、四川、重庆、陕西和山东。但总体来讲，南方的高硫煤的占比要大于北方的高硫煤占比。
按现行规范要求，高硫煤St,d>3.00％不参加资源量的估算，本次把高硫煤St,d>3.00％的资源扣除。
具体评价方法如下：
(1)首先考察该煤矿的煤层埋深，若该煤矿的煤层埋深＞1000m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤层埋深≤1000m，则继续步骤(2)，考察其煤层可采厚度。
(2)若该煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度＜0.7m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度＜1.3m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者该煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，则继续步骤(3)，考察其煤层稳定程度。
(3)若该煤矿的煤层的稳定程度属于极不稳定煤层，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，则继续步骤(4)，考察其煤层构造复杂程度。
(4)若该煤矿的煤层构造复杂程度属于极复杂构造，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，则继续步骤(5)，考察其灰分含量。
(5)若该煤矿的煤炭灰分含量＞40wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿的煤炭灰分含量≤40wt％，则继续步骤(6)，考察其硫分含量。
(6)若该煤矿的煤炭硫分含量＞3wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若该煤矿的煤炭硫分含量≤3wt％，则将此类煤矿资源确定为可利用资源。
对于确定为可利用资源的煤矿资源，通过算术平均法或地质块段法计算其可经济采出的煤炭资源量。
对煤炭资源量计算的一般要求是：
(1)预查、普查阶段资源量估算的垂深一般为1000m，最大不超过1200m；只适于建小型井的地区一般为600m，最大不超过1000m；详查和勘探阶段资源量估算的范围，应与所划定的勘查区或井田的范围一致。在具备开采条件时，可估算至垂深1500m。
(2)煤类或煤的工业用途不同时应分别估算资源量，如硫分、灰分变化大时应按含硫量、灰分含量级别分别估算；煤层的风化带要圈出，但一般不予估算资源量，但若风化煤中总腐植酸含量>20％时，应估算其资源量；炼焦用煤还应圈出其氧化带，并单独估算其资源量；详查和勘探阶段是否估算风化带和氧化带的资源量，应与探矿权人商定。
(3)资源量估算中所利用的各项勘查工程成果和基础资料的质量应当可靠。
(4)煤层倾角小于60°时，在平面投影图上估算资源量；当倾角等于或大于60°时，则应在立面投影图或立面展开图上进行资源量估算。
(5)煤层倾角小于15°时，可以利用煤层的伪厚度和水平投影面积估算资源量；倾角等于或大于15°时，则必须以煤层的真厚度和斜面积进行资源量估算。
(6)对煤层厚度的特厚点、变薄点或不可采点均应分析其原因，根据具体情况作适当处理。
(7)资源量计算的方法和各项参数，都应根据具体情况合理确定。尽可能推广和使用国内外先进的科学技术，全方位地实现计算的微机化处理。资源量估算的结果以万吨为单位，不保留小数。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤炭资源可利用性评价方法，包括：
(1)根据煤炭资源的类型，确定煤炭资源的占用状态；
(2)基于煤炭资源的占用状态，制定煤炭资源可利用性的评价指标和评价参数；
(3)利用步骤(2)制定的评价指标和评价参数，对煤炭资源可利用性进行评价，得到评价结果；
(4)根据步骤(3)得到的评价结果，计算可经济开采的煤炭资源量。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述煤炭资源的占用状态包括已占用状态、未占用状态以及压覆或残留状态，其中，处于已占用状态的煤炭资源的类型包括生产煤矿资源、在建煤矿资源、停产煤矿资源和关闭煤矿资源；处于未占用状态的煤炭资源的类型包括未利用矿区资源和已利用矿区中未被占用的煤矿资源。
3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述生产煤矿资源和在建煤矿资源的评价指标包括勘查评估和开采状态；所述停产煤矿资源和关闭煤矿资源的评价指标包括政策条件、经济条件和资源储量；处于所述未占用状态的煤炭资源的评价指标包括煤层埋深、煤层可采厚度、煤层稳定程度、煤层构造复杂程度、灰分和硫分；处于所述压覆状态或残留状态的煤矿资源，直接确定为暂不可利用资源。
4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，对于处于未占用状态的煤炭资源，若所述煤矿的煤层埋深＞1000m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤层埋深≤1000m，则评价其煤层可采厚度。
5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，若所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度＜0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度＜1.3m，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤矿位于我国南方地区且其煤层可采厚度≥0.7m，或者所述煤矿位于我国北方地区且其煤层可采厚度≥1.3m，则评价其煤层稳定程度。
6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，若所述煤矿的煤层的稳定程度属于极不稳定煤层，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤矿的煤层的稳定程度不属于极不稳定煤层，则评价其煤层构造复杂程度。
7.根据权利要求6所述的评价方法，其特征在于，若所述煤矿的煤层构造复杂程度属于极复杂构造，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤矿的煤层构造复杂程度不属于极复杂构造，则评价其灰分含量。
8.根据权利要求7所述的评价方法，其特征在于，若所述煤矿的煤炭灰分含量＞40wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤矿的煤炭灰分含量≤40wt％，则评价其硫分含量。
9.根据权利要求8所述的评价方法，其特征在于，若所述煤矿的煤炭硫分含量＞3wt％，则将此类煤矿资源确定为暂不可利用资源；若所述煤矿的煤炭硫分含量≤3wt％，则将此类煤矿资源确定为可利用资源。
10.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述煤炭资源量的计算方法为算术平均法或地质块段法；
其中，所述算术平均法的计算公式为：Q＝SmD，
式中，Q为计算块段的资源量，t；
S为块段的面积，m2；
m为见煤点煤层的平均厚度，m；
D为煤的视密度，t/m3；
和/或所述地质块段法是先把井田划分成若干个块段，测定各块段的面积，再计算各块段的资源量并求和，得到所述矿区的煤炭资源量。
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