一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法技术

本发明专利技术公开一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于，分别建立非煤地下矿山开采过程中凿岩碳排放核算模型、爆破碳排放核算模型，通风排水压气碳排放核算模型，运输碳排放核算模型，支护碳排放核算模型，充填碳排放核算模型，地下矿开采阶段的碳排放核算为上述所有碳排放核算模型计算的碳排放量之和。本发明专利技术针对我国非煤地下矿山行业开采的碳排放核算机制尚不清晰，碳排放核算边界亦不明确的现状提出了一种较为准确的地下矿开采阶段的碳排放核算方法，填补了目前这方面的部分技术空白。空白。空白。

【技术实现步骤摘要】
一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法


[0001]本专利技术涉及碳排放核算
，尤其涉及一种非煤、非油气的地下矿开采阶段的碳排放核算方法。

技术介绍

[0002][0004]现有主体研究仍处于构建各行业全生命周期碳排放核算模型的阶段，部分考虑了碳排放成本对投资者及新兴节能产业经济的影响。而在矿业领域，国内集中体现在煤矿开采全生命周期碳排放核算模型，关于金属、非金属矿开采碳排放核算模型相关方面的研究较少。国外则更多的向矿业经济、决策方面靠拢。
[0005]在我国碳排放交易市场及机制日趋成熟完善的背景下，针对地下矿山建立更为全面准确的碳排放核算模型，依据矿山开采前所能得到的地质勘察及初步设计相关资料实现矿山投产后将产生的碳排放量预测；同时如果矿山正处于开采阶段，那么该方法能为矿山提供较为准确的开采过程中碳排放量核算与节能技术应用评估；以上两点均对现阶段矿产资源开发投资者具有重要意义。

技术实现思路

[0006]基于目前我国地下矿行业开采的碳排放核算机制尚不清晰，碳排放核算边界亦不明确的现状，本专利技术选取地下矿开采阶段包括凿岩、爆破、运输、通风、排水、压气、支护、充填在内的生产工艺为碳排放核算边界，建立了一种地下矿山开采单位立方岩体过程中的碳排放核算模型，同时此模型也可推广为非煤地下矿开采层面的碳排放核算方法。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于，分别建立非煤地下矿山开采过程中凿岩碳排放核算模型、爆破碳排放核算模型，通风排水压气碳排放核算模型，运输碳排放核算模型，支护碳排放核算模型，充填碳排放核算模型，地下矿开采阶段的碳排放核算为上述所有碳排放核算模型计算的碳排放量之和。
[0008]进一步地，凿岩工艺包括浅孔凿岩和中深孔凿岩，所述凿岩碳排放核算模型对中深孔凿岩工作的碳排放进行核算，所述浅孔凿岩工作的碳排放算入压气工艺中进行计算；
[0009]当开凿中深孔时，地下矿山采用凿岩台车、掘进台车钻凿不同单位立方岩体的凿岩碳排放核算模型碳排放量计算如下式：
[0010][0011]其中：代表采用凿岩台车钻凿每单位立方岩体时的温室气体排放，tCO2/m3；j
′
代表矿山具有明显岩石性质差异的岩体类型数；P1、P2代表凿岩台车工作时的额定功率，kw；代表采用凿岩台车、掘进台车钻凿某类型单位立方岩体的平均钻孔个数；代表凿岩台车、掘进台车某类型岩体单位立方的平均钻孔长度，m/m3；η1、η2代表凿
岩、掘进台车的一般凿岩效率，m/h； EF
electricity
代表电能的温室气体排放因子，t CO2/kwh。
[0012]进一步地，爆破工艺碳排放核算模型，将岩石与爆破工作类型均进行了划分，由此讨论了不同类型岩石的爆破工作碳排放量，最后根据不同类型单位立方岩体的炸药消耗量来计算碳排放；
[0013]对不同爆破过程中单位立方岩体的温室气体排放量计算模型如下式：
[0014][0015]其中：代表每开采单位立方岩体时爆破过程中产生的温室气体排放量， t CO2/m3；j
′
代表矿山具有明显岩石性质差异的岩体类型数；和分别代表同类型岩体采准工程爆破和矿石回采爆破的炸药单耗，kg/m3；α代表地下矿采准工程所占整体工程的比例；EF
explosive
代表矿山所采用的工业炸药的温室气体排放因子，t CO2/t。
[0016]进一步地，通风排水压气工艺碳排放核算模型将通风、排水、压气所导致的碳排放折算到单位立方岩体上去，计算通风、排水、压气系统的日耗电量与矿山日产量的比值，以此定义开采单位立方岩体时由通风、排水以及压气所引起的碳排放；
[0017]相关设备的碳排放量可以通过下式计算：
[0018][0019]其中：代表开采每单位立方岩体时由通风、排水、压气过程所造成的温室气体排放量，t CO2/m3；分别代表通风机、排水泵、压气机的类型数目；分别代表某种类型下通风机、排水泵、压气机各自的工作功率，kW；分别代表在某型号下的通风机、排水泵、压气机各自的台数；分别代表在某型号下的通风机、排水泵、压气机各自的日均工作时间，h；ρ代表矿山岩体的平均密度，kg/m3；EF
electricity
代表电能的温室气体排放因子，t CO2/kwh；Q
day
代表该地下矿山日产矿石与废石量之和，t/day；代表该地下矿山采用压气设备日均采掘岩体量，t/day。
[0020]进一步地，运输碳排放核算模型将井下运输设备分为电动铲运机、柴油铲运机、电机车以及井筒提升运输中所用的提升机，不考虑不同采场的运距、采场坡度以及车辆本身性能对采装设备的影响，将运距参数转化为采装平均往返时间t；定义了采装车辆空、重载时发动机的功率比值系数λ，铲运机重载时发动机功率为额定功率；由于电机车采用轨道运输的方式，具有运量大、运行摩擦阻力小的特点，将其空、重载时的运行功率均视为配套电机额定功率；最后根据运输单位立方岩体时柴油铲运机的柴油消耗量与电动铲运机、电机车、提升机的电能消耗来计算运输过程中的碳排放；
[0021]以柴油铲运机运输单位立方岩体时的温室气体排放模型如下：
[0022][0023]其中：代表柴油铲运机采装每单位立方岩体时的碳排放量，t CO2/m3；h
′
代表该矿山选用柴油铲运机的类型数目；代表某类型的柴油铲运机的发动机额定功率，w；λ代表采装车辆空、重载时发动机的功率比值系数，λ＝0.91；代表铲运机的平均往返时间，
s；EF
diesel
代表柴油的碳排放因子，t CO2/J；α
di
代表柴油燃烧转化效率；代表矿山所用某类型柴油铲运机对应的斗容，m3；k
sc
代表铲运机的满斗系数；
[0024]地下矿山运输过程中电动铲运机及电机车的温室气体排放模型如下：
[0025][0026]其中：代表地下矿山选用电动铲运机、电机车采装每单位立方岩体时的碳排放量，t CO2/m3；代表地下矿山所用电动铲运机、电机车的类型数目；代表某类型下电动铲运机、电机车各自的额定功率，kw；代表电机车的平均往返时间，h；分别代表电动铲运机的斗容、电机车的车厢容积，m3；n
′
代表电机车的载货车厢数；k
train
代表电机车的车厢满斗系数。
[0027]进一步地，支护工艺碳排放核算模型将井下支护分为井筒支护和巷道支护两类，将井筒支护统一设为采用砌碹支护，巷道支护则采用喷射混凝土一次成型的方式；最后根据掘进单位立方岩体过程中支护工作所用的钢筋混凝土、混凝土拌合料的消耗量来计算支护过程中的碳排放；井筒支护的碳排放核算模型如下：
[0028][0029]其中：代表掘进井筒剥离每单位立方岩体的砌碹支护过程所产生的碳排放量，t CO2/m3；代表矿山开掘井筒条数；D代表井筒的开挖半径，m；d代表井壁支护完成后井筒内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于，分别建立非煤地下矿山开采过程中凿岩碳排放核算模型、爆破碳排放核算模型，通风排水压气碳排放核算模型，运输碳排放核算模型，支护碳排放核算模型，充填碳排放核算模型，地下矿开采阶段的碳排放核算为上述所有碳排放核算模型计算的碳排放量之和。2.根据权利要求1所述的一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于：凿岩工艺包括浅孔凿岩和中深孔凿岩，所述凿岩碳排放核算模型对中深孔凿岩工作的碳排放进行核算，所述浅孔凿岩工作的碳排放算入压气工艺中进行计算；当开凿中深孔时，地下矿山采用凿岩台车、掘进台车钻凿不同单位立方岩体的凿岩碳排放核算模型碳排放量计算如下式：其中：代表采用凿岩台车钻凿每单位立方岩体时的温室气体排放，tCO2/m3；j
′
代表矿山具有明显岩石性质差异的岩体类型数；P1、P2代表凿岩台车工作时的额定功率，kw；代表采用凿岩台车、掘进台车钻凿某类型单位立方岩体的平均钻孔个数；代表凿岩台车、掘进台车某类型岩体单位立方的平均钻孔长度，m/m3；η1、η2代表凿岩、掘进台车的一般凿岩效率，m/h；EF
electricity
代表电能的温室气体排放因子，t CO2/kwh。3.根据权利要求1所述的一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于，爆破工艺碳排放核算模型，将岩石与爆破工作类型均进行了划分，由此讨论了不同类型岩石的爆破工作碳排放量，最后根据不同类型单位立方岩体的炸药消耗量来计算碳排放；对不同爆破过程中单位立方岩体的温室气体排放量计算模型如下式：其中：代表每开采单位立方岩体时爆破过程中产生的温室气体排放量，t CO2/m3；j
′
代表矿山具有明显岩石性质差异的岩体类型数；和分别代表同类型岩体采准工程爆破和矿石回采爆破的炸药单耗，kg/m3；α代表地下矿采准工程所占整体工程的比例；EF
explosive
代表矿山所采用的工业炸药的温室气体排放因子，t CO2/t。4.根据权利要求1所述的一种地下矿开采阶段的碳排放核算方法，其特征在于，通风排水压气工艺碳排放核算模型将通风、排水、压气所导致的碳排放折算到单位立方岩体上去，计算通风、排水、压气系统的日耗电量与矿山日产量的比值，以此定义开采...

【专利技术属性】
技术研发人员：任高峰，吴文博，葛永翔，张聪瑞，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：