煤炭资源优质等级评价方法研究 煤炭资源优质等级评价方法研究

煤炭资源优质等级评价方法研究

  • 期刊名字:煤炭工程
  • 文件大小:677kb
  • 论文作者:魏迎春,曹代勇,王婷京,李友飞,张傲翔,黄岑丽
  • 作者单位:中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,山西省煤炭地质局
  • 更新时间:2020-11-09
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第46卷第1期煤炭工程Vol. 46, No. 12014年第1期COAL ENGINEERINGNo. 1, 2014doi: 10. 11799/ce201401039煤炭资源优质等级评价方法研究魏迎春',曹代勇',王婷京',李友飞',张傲翔",黄岑丽1,2(1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;2.山西省煤炭地质局,山西太原030006)摘要:煤炭资源优质等级评价为合理开发利用煤炭资源及制定煤炭工业规划提供依据。基于煤炭地质勘查获得的煤质资料,在前人研究成果的基础上,依据新的标准和规范,针对山西省炼焦煤、动力煤及化工无烟煤,确定了煤炭优质评价指标体系和评价指标划分方案,利用离差最大化和专家打分相结合的方法确定各指标权重,建立了基于灰色关联分析的煤炭资源优质等级评价模型。以此为依据,对山西省三个勘查区的煤炭资源进行了优质等级评价。关键词:山西;煤炭资源;灰色关联分析;优质等级评价中图分类号: TD163*.1文献标识码: A文章编号: 1671 -0959(2014 )01-0125-04Study on High Quality Grade Evaluation Method of Coal ResourcesWEI Ying - chun', CAO Dai - yong', WANG Ting - jing', U You - fei' , ZHANG Ao - xiang' , HUANG Cen- li'2( 1. School of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining & Technology ( Beijing), Beijing 100083, China;2. Shanxi Coal Geology Bureau, Taiyuan 030006, China)Abstract: According to curent standards and specifications, and based on the coal quality data obtained by the coalgeological exploration and the predecessor's research achievements of coal quality evaluation, the index system and theindex weighting scheme were established for the high quality grade evaluation of coal resources. Taking the coking coal,steam coal and chemical anthracite in Shanxi as samples, the combined method of maximum deviation and the expertmarking was applied to determine the weight of each index. The dynamic mathematical models of the coal resources qualitygrade evaluation were estalished, based on the grey crrelation analysis. Applying these models, the high quality gradeevaluation of coal resources in three exploration areas in Shanxi was caried out.Keywords: grey crrelation analysis; coal resources; high quality grade evaluation煤炭资源优质等级评价是根据国家或行业的有关标准,对山西省3个勘查区的煤炭资源进行优质等级评价研究。对某一特定用途所规定的煤炭资源优劣等级评价。因此,1评价指标体系建立 与参数取值在煤炭地质勘查过程中对煤炭资源进行优质等级评价,可为矿井建设、开采和加工利用提供依据,从而为国家工业1.1 炼焦煤炼焦煤优质等级评价指标的确定,是以国家标准煤炭的合理布局和有关工业部门的充分合理利用煤炭资源提供基础[1-2]。山西省是我国的煤炭大省,山西省针对本省煤质量分级( GB/T15224 - 2010)和炼焦用煤技术条件(GB/T炭资源的用途,把山西省煤炭资源分为炼焦煤、动力煤和397 - 2009)为基本框架,在前人研究成果的基础上,确定化工无烟煤。本文充分借鉴前人煤炭资源优质评价的研究了镜质组反射率(Ro),挥发分(Vu),灰分(AJ),全硫成果,针对山西省炼焦煤、动力煤及化工无烟煤,基于煤(S.s),磷含量(Pd),粘结指数(Gr1),全水分(M,)7项评炭地质勘查获得的煤质资料,以及新的现行标准和规范,价指标,划分了炼焦煤优质等级,见表1。确定了煤炭资源优质评价指标体系和评价指标划分方案,1.2 动力煤建立了基于灰色关联分析的煤炭资源优质等级评价模型,优质动力煤首先要符合国家规定的相关动力设备的用收稿日期: 2013-07 -26.基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助( 2009QD15);山西国土资源兵师号中国煤化工作者简介:魏迎春(1977-),女,山东巨野人,博士,讲师,主要从事矿地学应用方面的教学和科研工作,E- mail: wyc@ cuntb. edu. cn。YHCNMHG引用格式:魏迎春,曹代勇,等煤炭资源优质等级评价方法研究[J].煤炭工程, 2014, 46(1): 125- 128.125研究探讨煤炭工程2014年第1期煤技术条件,其中动力煤的最大用户为电厂,因此,动力质的研究成果,以及前人所做工作的基础上-1,确定了煤优质等级评价指标的确定是以《煤炭质量分级》( GB/发热量(Qg.),灰分(A),硫分(S,d),挥发分(Vu),煤T15224 - 2010)、《发电粉煤锅炉用技术条件》(GB/T7562灰熔融性软化温度(ST)和全水分(Mt)6项评价指标;把动- 2010)、《蒸汽机车用煤技术条件》(GB/T18342 - 2001 )力煤划分5个等级,优质等级划分及其参数取值见表2,建等国家标准及行业标准为基本框架,结合全国主要煤田煤立了动力煤优质评价指标体系和等级划分方案。表1 炼焦煤等级划分及参数取值指标R.m./%de/%Ag/%S.,d/%Pd/%Mt/%GRI优质炼焦煤0.65 ~2.0014~32≤12≤1.75≤0. 15>20>2.00<14非优质炼焦煤>12. >1.75 .>0.15<20<0.65>32表2动力煤等级划分 与参数取值煤质指标Qp,d/(MJ.kg~)_Ag/% _S.s/% .Vae/%ST/CM,/% .优质煤>27.3≤10<0. 50≤10. 00>1450≤8.0较优质煤24.31 ~27.310.01 ~200.51 ~1.0010. 00 ~20.001350 ~ 14508.0~12.0中等煤21.31 ~24.320.01 ~30 .1.01 ~2.0020.00 ~28.001250~ 135012.0~20. 0较低质煤16.71~21.330.01 ~40 .2.01 ~3. 00.28. 00~37.001150 ~ 125020.0~30.0 .低质煤>40>3. 00>37. 00≤1150>30.01.3 化工无烟煤照煤炭资源优质等级划分与参数取值,确定基准数列X.化工无烟煤工业用途主要是作为合成氨等化学工业的(h)=(x;(1), x:(2),.,. x;(k)), 其中, i为优质等级评原料,根据《煤炭质量分级》( CB/T15224 - 2010)标准和价的等级数,i=1, 2, ... n。k为常数,评价指标数。《常压固定床气化用煤技术条件》(GB9143-2008)等国家待评价的煤炭资源数据按照煤炭资源优质等级评价指标的标准及行业标准为基本框架,结合前人研究成果的基础上,顺序排列,组成比较数列: Xo(k)= (x(1), x(2), ..确定了灰分(As),煤灰熔融性软化温度(ST),全水分xo(k))。(M,),硫分(S,d), 热稳定性(TS .6)5项评价指标。对化工)数列中数据的初始化。由于煤炭资源优质评价的各用无烟煤进行优质等级划分,其参数取值见表3。指标尚无统-的度量标准,在评价前,先将各指标变量进表3化工无烟煤等级划分 与参数取值行初始化,即无量纲化。按照比较数列和基准数列的各指Ag/% M./% S./% ST/CTS+6/%标,构造初始化数列,首先对基准数列和比较数列中的每个指标构建原始序列,其为X(k)=(x(k), x(k), ., x;优质无烟煤≤15> 80较优质无烟煤15~19 3~6 0.5~1 1250-1350 70 ~80(k)),若原始数列为数值越大代表该指标越优秀的数列,中质无烟煤19~22 6~8 1-1.5 1150~1250 60~70为了保证初始化后的数列都表示数值越大越优秀,采用公低质无烟煤>22 ≥8_ >1.5< 1150<60式(1),构建其初始化数列,其为: X=(1, x(k)/x,(h),... x(k)/x(h));若原始数列为数值越小代表越优秀的数列,采用公式(2),构造初始化数列,其为: x=(1,2评价模型的建立x(k)/x2(k), . x(k)/x.(k))。关于煤炭优质评价方面的研究,不少专家和学者采用x(h) = x(k)(1)了灰色关联分析、模糊综合评判法、人工神经网络等进行式中,x (k)为原始数列中的最大值,i=1, 2, ..n为了研究和探讨(3-8),取得了- -定的成果。由于灰色关联分基准数列和比较数列中每个指标的数据个数。析方法计算简单,评价过程反映的信息全面,所以,本文(k) = x(k)根据炼焦煤、动力煤及化工无烟煤等三大类煤的等级划分x;(h) = x(k)(2)和参数取值,建立基于灰色关联度的煤炭资源优质等级评式中,x(k)为原始数列中的最小值,i=1, 2, ..n为价体系。基准数列和比中国煤化工文。2.1评价步骤绝对差值的最3)将比IYHCNMH G'其绝对差值,及1)基准数列和比较数列的确定。在灰色关联分析中,首先选择基准数列,将比较数列与基准数列进行比较。按4)求比较数列与基准数列的灰色关联系数ξ,(k)。1262014年第1期煤炭工程研究探讨ξ(k) =min min| o(k) -x;(k) |+ρmex max| x(k) -x;(k) |本文煤炭资源优质等级评价模型中,权重的确定采用离差|x(k) -x(k) |+p max maxlx(k) -*(h) I最大化方法和专家打分法相结合的主客观方法确定。离差(3)最大化的方法是一种纯粹客观的评价方法,依据实际收集式中,ρ为分辨系数,其值在0~1之间,-般选择为到的煤质数据,确定权重[12-1]。 但若收集的煤质数据太过0.5; |xo(k) -x(h) |为比较数列与基准数列的绝对差值;集中某值范围,确定的权重就有一定偏差,为了克服该缺minmin |x(k) -x;(k) |为比较数列与基准数列的绝对差值点,同时采用专家打分法进行调整,共同确定权重。的最小值; maxmax |x(k) -x;(h) |为比较数列与基准数列本项目对煤质数据进行了离差最大化计算,同时发放并收回39份专家打分表,综合分析确定了炼焦煤、动力煤的绝对差值的最大值。和化工无烟煤优质等级评价指标的权重见表4。5)求比较数列与基准数列各等级的关联度r。表4煤炭资源优质等级评 价指标的权重τ=Sas.(b)(4)炼焦煤优质评价指标权重式中,i为优质等级评价的等级数,i=1, 2, ...指标权重0.221 0.221 0.124 0.111 0.058 0.043 0. 222指标层Ro,maVarAg SuaMGern。k为指标数,ax 为k指标的权重。动力煤优质评价指标的权重6)对比较数列与基准数列各等级的关联度r进行大小指标层Qp.dS2S,sMt排序,确定待评价样本的煤炭资源优质等级。指标权重0.378 0.122 0.22 0.138 0.078 0. 0662.2优质等级的确定化工无烟煤优质评价指标的权重灰色关联分析是利用灰色关联度来表征事物的关联程指标层S.d_ST TS+6度。其基本思想是通过确定比较数列和若干基准数列的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密,即比较数列越接指标权重0. 3010.1220.1150.195 0. 268近相应基准序列,其间的关联度就越大,反之也就越小。在煤炭资源优质等级评价过程中,以煤炭资源优质等级划4实例研究分表中的限值作为基准数列,以待评价煤炭资源样本作为山西省河东煤田柳林矿区的三交详查区共有可采或局比较数列,求待评价的煤炭资源样本与煤炭资源各等级的部可采煤层7层,煤类属于肥煤、1/3 焦煤和焦煤。根据勘关联度,把关联度数值最大的煤炭资源等级作为待评价煤查区各煤层煤质数据进行炼焦煤优质等级评价,评价结果:炭资源样本所属等级。在使用灰色关联分析法对煤优质进行评价时,本文做3煤层为非优质炼焦煤, 4、5、6、7、8、9煤层为优质炼了煤炭资源优质评价的强制约定:①炼焦煤优质等级评价焦煤,具体结果见表5。时,若硫分大于2%,采用“一票否决制”,将其划分为非表5三交详查区煤层煤质数据及炼焦煤优质优质炼焦煤;②动力煤优质等级评价时,若硫分大于3% ,等级评价结果采用“- -票否决制”,将其划分为低质动力煤;③化工用无煤层R..m/% Vu/% Ag/% Ss.s/% M./% GRI 评价结果烟煤优质等级评价时,若硫分大于1.5%,采用“一票否0.917 33.7 11.03 0.5 0.75 96 非优质决制",将其划分为低质化工用无烟煤。1.079优质1.089 30.99 7.21 0.54 0.75 93权重的确定6 1.131 30.81 8.29 1.68 0.820.986 32.31 6.891.28在评价过程中,由于各个指标对结果影响的重要性不1.013 28.78 7.75 1.75 0.6 9样,所以在计算关联度时,应该对各指标赋权重。确定91.23424.769.20.760.7433权重的方法有很多,主要可分为主观确定权重、客观确定权重和主客观共同确定权重。主观权重有专家打分法、山西省河东煤田临汾市白额西区(张马)煤炭地质详查AHP法、Delphi 法等来确定,而客观权重通常是根据决策区的主要可采煤层为2、3、10 煤层,属贫瘦煤和贫煤。根信息来确定,主要有熵值法、离差最大化法、均方差法、据勘查区各煤层煤质数据进行动力煤优质等级评价,评价极差法等确定权重方法。主客观确定权重是利用组合方式结果: 2*煤层为优质动力煤, 3'煤层为较优质动力煤,10*将决策者的主观权重和客观权重集结为决策者的最终权重。煤层为低质动力煤,具体结果见表6。表6白额西详 区主要可采煤层煤质数据及动力煤优质等级评价结果Ag/%Vse/%S.,s/%Qw,d/(MJ.kg-')中国煤化工-评价结果17.6915.60.6229. 198CNMH G .19. 2815.311.6228. 447YH116.1814.454.0729. 5430.41210 ~ 1500低质127研究探讨煤炭工程2014年第1期山西省沁水煤田阳泉矿区的平昔李家沟勘探区共有可行优质等级评价,反映该评价模型是一-种简单有效的评价采或局部可采煤层6层,煤类全部为无烟煤。根据勘查区方法。各煤层煤质数据进行化工无烟煤优质等级评价,评价结果:参考文献:3、6、81、84、9煤层为低质化工无烟煤,15煤层为较优[1]曹代勇, 陈江峰,杜振川,等煤炭地质勘查与评价质化工无烟煤,详见表7。[M]. 徐州:中国矿业大学出版社, 2007.表7李家沟勘探区煤层煤质数据及[2]曹代勇,王婷京,魏迎春,等.煤炭工业用途定量评价方化工无烟煤优质等级评价结果法探讨[J]. 中国矿业,2010,19(10): 50 -53.煤层Ag/%S,d/%ST/CM,/%评价结果[3袁三畏.中国煤质论评[M].北京:煤炭工业出版社,25.770.3814601. 86低质1999.22.92. 6713011. 56[4秦云虎中国优质环保型动力煤类型划分及总体构成24.173. 721306 .1. 52[J]. 能源技术与管理,2006(6): 83 -85.0. 7514651.54[5秦云虎,李壮福,秦勇,等.中国优质环保型炼焦煤的评18.613501.72价及资源量等级[J]. 中国煤田地质, 2007, 19 (6):17. 21.4913351.99.较优质21 -22.[6黄福臣,杨永国,吕秀玲.基于BP神经网络的动力煤质量评价[J].选煤技术,2006, 8(4): 1-3.5结论[7]黄福臣,杨永国.基于灰色关联分析的动力煤质量评价煤炭资源优质评价是基于煤炭地质勘查获得的煤质数[J]. 能源技术,2007, 2(1): 11-14.据,根据国家或行业的有关标准,针对某- -特定用途所规[8]陈亚飞 煤质评价与煤质标准化[J]. 煤质技术, 2006,1(1): 12-15.定的煤炭资源优劣等级评价,为煤炭工业规划和宏观决策[9]唐书恒, 秦勇, 姜尧发,等中国洁净煤地质研究提供依据。本文通过对煤炭资源优质等级评价研究得出以[M].北京:地质出版社, 2006.下结论: .[10] 陈鵬.中国煤炭性质、分类和利用(第二版) [M].北1)充分借鉴前人煤炭资源优质等级评价的研究成果,京:化学工业出版社,2010.基于煤炭资源地质勘查资料中的煤质数据,依据新的现行[11]魏迎春.煤矿床勘查辅助决策及关键问题研究[D].北标准和规范,建立了炼焦煤、动力煤及化工无烟煤优质评京:中国矿业大学(北京), 2011.价指标体系和评价指标划分方案。[12]肖新平,李福琴,除金忠基于离差最大化的灰色关联分2)利用离差最大化和专家打分相结合的主客观方法确析法在公路网综合评价中的应用[J].公路,2006(8):定各指标权重,建立了基于灰色关联分析的动态煤炭资源122 - 126.优质等级评价模型。[13] 马永红,周荣喜,李振光.基于离差最大化的决策者权重的确定方法[J].北京化工大学学报, 2007(2): 1773)利用所建立的煤炭资源优质等级评价模型对山西省180(责任编辑杨蛟洋)三交详查区、白额西详查区及李家沟勘探区的煤炭资源进(上接第124页)年额定生产能力900万t计算,2011年降低电耗数为据,还作为实施精细化管理、区队内部成本控制和考核的2151000kW .h,按照当年的电价均值0.421元/kW●h计基础,在神华宁煤集团枣泉煤矿得到了较好的应用。算, 2011年比上年度节约了90. 557万元,取得了巨大的经济效益。[1] 张瑞,丁日佳煤矿定额制定存在的问题及对策研究4结语[J].中国煤炭, 2011(12): 22 -24.基于作业的煤矿电耗定额制定方法,从煤矿电耗成本[2] 李然作业成本法在我国制造业的应用现状分析[J].财会研究,2010(4): 50-52.构成的特点出发,将煤矿生产划分为采煤、掘进、运输、[3]张瑞,丁日佳基于作业的煤矿材料消耗定额制定研究排水和通风等作业,分别找出各个作业环节的电消耗动因,[J].中国煤炭,2009(7);: 21 -23.制定各个作业的电耗定额。在实施定额管理过程中,控制[4] 李然配电网作业时间定额标准及管理的研究[].大各个作业环节的电耗量,激励各作业责任主体,提高节电科技.中国煤化工,意识,积极采用新技术优化工艺,改进设备性能,努力实[5]邹丽因分析[].商业.现并突破电耗定额标准,进而达到控制成本。该方法制定会计,TYHCNM HG任编辑赵巧芝)的定额不仅可作为煤矿编制年度预算,计算电耗成本的依128

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