煤炭资源综合评价方法

一、煤炭资源评价概述

中国早期的煤炭资源评价主要渗透到煤田地质勘探中,如找煤、普查、详查、精查等勘探层次的划分,煤层稳定性、地质构造类型、水文地质类型的划分等。其中大多数是定性的和经验性的。由于计划经济的原因,一直没有对煤炭资源进行真正的评估。

中国煤炭资源综合评价始于20世纪90年代初。改革开放以来,煤炭工业生产和煤田地质勘探取得了很大进展。显然,粗略预测煤炭资源总量和定性评价其可靠性的两种预测煤炭成果不能满足煤炭工业战略发展研究和煤田地质勘探中长期规划的需要。因此,在第三次煤炭预测之初,就提出了预测与评价并重,在现有国内外矿产资源评价理论和方法的基础上,发展了一套适合煤炭资源特点、满足煤炭资源勘查和煤炭工业发展规划需要的评价方法。在此期间,煤炭科学研究总院王喜增、李恒堂完成了“煤炭资源技术经济评价方法——层次分析法在煤炭资源评价中的应用”项目;中国煤田地质总局已完成项目“鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价”(中国煤田地质总局,1996);赵、地质矿产部北方煤炭检测中心等。完成“鄂尔多斯早中侏罗世煤炭资源开发建设条件综合评价”项目;中国地质大学的吴崇龙开发了一个煤炭资源分类模糊综合评价系统(CRCVS)。中国矿业大学地质系韩与江苏省煤炭地质局煤炭地质勘查院、长春煤炭科学研究所合作完成了“苏鲁豫皖交界地区煤炭资源综合评价方法研究”、“重点矿区(阜新矿区)煤炭资源综合信息统计预测”等课题。

在地质评价和开采技术条件评价的基础上,煤炭经济学研究者在煤炭资源经济评价方面取得了许多成果。如王立新(1996)提出了以煤炭资源价值为核心的煤炭资源经济评价理论,并形成了相应的评价方法。刘海滨(1997)提出了以勘探成本、开发投资、运营成本、外部成本和矿区煤炭价格为基础评估煤炭资源资产价值的原则和方法。

现代煤炭资源评价的内容非常丰富。根据评价单元的性质,可分为勘探阶段、建井阶段、开发阶段和闭坑阶段四类(王,1998)。或者开发型、勘探型、预测型(中国煤炭地质局,1996);按评价内容可分为以下几类(王,1998):

1)单因素评价,如构造复杂程度评价、煤层厚度等赋存条件评价;

2)煤炭资源综合评价,包括基于勘探类型的评价、基于开发优先度的评价、基于开采技术的评价、基于矿井地质条件的评价和基于矿井投入产出分析的综合评价等。

3)矿产资源条件和开发模式评价;

4)煤炭资源及其伴生矿产的评价;

5)煤炭资源开发的经济效益评价。

以上分类基本概括了煤炭资源评价领域的内容,对煤炭资源评价具有一定的指导意义。

二、煤炭资源的综合评价

综合评价的本质是从被评价对象的主体中提取其本质属性,并转化为可量化的价值尺度来衡量被评价对象的状态或行为。如果把矿产资源综合评价看作一个系统,那么构成这个系统的基本要素将是评价对象、评价目标、评价模型(包括评价指标体系和评价数学方法)、评价群体及其偏好等。在确定评价对象(勘探区和井田内已发现的未开采煤炭资源)和目标(开发建设的可利用性)后,正确选择评价方法模型、组织可靠的评价小组并整合其偏好,将是保证评价结果科学、实用、可信的关键。

综合评价中使用的数学方法很多,如加权求和法、模糊数学法、灰色系统法、层次分析法等。这些方法各有特点和局限性,选择单一方法作为煤炭资源综合评价系统的方法模型是不全面的。

评价指标是评价对象本质属性的反映,是评价行为过程的基础。煤炭资源的本质属性是抽象的,只能用有限的指标来描述其多属性领域的主要部分,并作出近似的表述。每个评价指标在评价过程中的地位不同(表14-1),即其重要性不同,因此需要确定指标在评价过程中的权重。因此,评价指标的合理选择和设置以及评价指标权重的正确确定将直接影响评价过程和评价效果。为了全面、本质地反映评价对象的本质属性,在建立由评价指标及其权重组成的评价指标体系时,应考虑系统性、可操作性、普遍性和定性与定量相结合的原则,力求达到简洁、实用、相对合理的结果。

三。评估方法概述

任何科学和方法的发展都经历了从定性到半定量、定量的发展过程。量化是必然趋势,矿产资源评价也是如此。无论是地质、采矿技术条件还是经济评价,都是从早期的主观评价和专家经验定性评价,到客观指标的定性半定量综合评价,最后到客观指标的最高层次的综合原理评价。在这一发展过程中,评价方法由简单到复杂,由粗放到精细,评价的客观性、合理性和科学性不断提高。

表14-1煤炭资源综合评价体系及特征分类标准

(据毛杰华等,1999)

在构建科学合理的评价体系时,组织可靠的评价小组、建立合理的指标体系、选择合理的方法模型是主要的基础工作和关键。其中,指标体系和方法模型最为重要。

目前通常采用层次分析法、加权平均法、聚类分析法、神经网络、灰色理论、模糊综合评价法、模糊聚类分析法和灰色聚类分析法建立指标体系和方法模型。不同的方法有不同的功能、特点和适用范围。由于上述方法涉及大量操作,电子计算机技术的应用成为必然。目前可用的可视化编程语言有很多,比如Visual Basic、Visual C ++。

煤炭资源评价需要大量基础数据的支持,因此也离不开数据库工具。目前常用的可视化数据库软件是Visual FoxPro。该软件具有强大的项目和数据管理功能以及便捷的应用开发能力,但其最大的缺陷是图形功能和空间数据功能极差,难以实现大部分具有空间特征的煤炭资源评价数据和大量表示评价结果的地图的科学管理。相比之下,地理信息系统(GIS)是煤炭资源评价数据处理的最佳选择。

GIS是信息时代的产物。它不仅可以存储、分析和表达现实世界中各种对象的属性信息,还可以处理它们的空间定位特征,将它们的空间和属性信息有机地结合起来,从空间和属性两个方面对现实对象进行查询、检索和分析,并将结果以各种直观的形式生动、准确地表达出来。目前,GIS广泛应用于自然资源管理、城市和区域规划、地图制图、市政设施管理、土地利用、环境保护、电力、通信、交通、石油、教育等领域(张大顺等,1994)。

GIS作为一种先进的计算机应用程序,在煤炭资源综合评价中的应用,必然使评价工作从更高的起点开始,不仅使评价工作与国际接轨,而且使评价结果更准确、更直观、更易操作。