煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法技术

本发明专利技术公开了煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，属于煤与共伴生矿产开发技术领域，包括以下步骤：S1、开展地质勘探、S2、确定协调开采品位、S3、分析协调开采影响因素、S4、设计协调开采方案、S5、评价生态环境影响、S6、制定生态环境保护治理对策、S7、规划矿区的二次开发利用、S8、评价技术可行性、S9、评价经济可行性；本发明专利技术提高了资源回收利用率，基于协调开采方法，从整体上均摊各个矿种的开发成本，降低了矿产的工业品位，增加了矿石可采储量；降低了生态环境影响，实现了开发价值最大化；解决了对传统采矿规划仅涉及单一矿种，不考虑多矿种开采的时序与空间避让，开采前、中、后统筹规划涉及少等问题。后统筹规划涉及少等问题。后统筹规划涉及少等问题。

【技术实现步骤摘要】
煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法


[0001]本专利技术涉及煤与共伴生矿产开发
，具体是煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法。

技术介绍

[0002]我国是能源消费大国，煤炭资源占国内能源供给的一半以上，同时中国正处于各行业高速发展的阶段，对各类矿产资源的需求日益增大。而煤系共伴生资源种类多且储量丰富，在传统的矿产开发过程中，矿产的勘探、开采、加工利用及后处理工作往往不能很好地衔接，资源浪费及环境破坏现象时有发生，多矿种协调开发过程中更是如此。由传统的只开采煤炭转变为煤与煤系共伴生资源协调开采，可以进行资源的合理综合利用，有效避免资源浪费现象的发生，实现资源开发利用价值的最大化。
[0003]生命周期这一概念来源于生物学领域，是指生物体的形态或功能在生命演化进程中所经历的一连串阶段或变化，本质上是指一个生物体从出生到成长、衰老直至死亡所经历的各个阶段和整个过程。矿产资源的开发和利用本身就是一个全生命周期过程，资源开发全生命周期包括资源的前期地质勘探、中期的开采加工利用以及最后的矿区生态修复，涉及到规划、设计、施工、生产以及环境保护等各个方面。
[0004]实现矿产的合理开发利用需要从头到尾整体进行规划，包括矿产从自然界到社会应用中的整个过程，对于多矿种协调开采来说，更应该进行全方位的开发规划。煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划即包含采前综合规划、采中协调开采、采后环境治理，是指导矿产资源合理利用的蓝图，是煤系各矿种开采互不影响的保障，也是技术推广的需要。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术针对传统采矿规划仅涉及单一矿种，不考虑多矿种开采的时序与空间避让，开采前、中、后统筹规划涉及少等问题，提出煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法。通过前期地质勘探，确定多矿种协调开采下的边界品位与工业品位，分析影响协调开采的主客观因素，根据煤与共伴生矿产禀赋条件、战略需求等，考虑资源、安全、环境等因素，以“分区错时”为核心理念，制定合适的协调开采方案，同时在协调开采过程中持续监测对生态环境的影响，并针对不同的生态环境问题制定相应的修复方案，将矿区进行转型改造以创造收益，实现价值最大化，最后评价方案的技术经济可行性，测算协调开采方案所需资源、生产、安全、环境等成本与期望经济效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，包括以下步骤：
[0008]S1、开展地质勘探：在协调开采区域通过勘探钻孔手段搜集矿区水文地质信息；
[0009]S2、确定协调开采品位：确定的边界品位与工业品位；
[0010]S3、分析协调开采影响因素：影响协调开采的因素分为政策法规因素与技术经济因素；
[0011]S4、设计协调开采方案：考虑所述协调开采影响因素，确定各矿种开采方法、生产能力、生产年限以及各矿种之间的开拓形式，结合数值模拟、相似模拟，现场实测等手段，分析并确定各矿种协调开采叠加扰动范围，综合考虑资源回收、环境保护与生产安全，对开采空间进行合理避让，对开采顺序进行合理调整，在根本上降低相互间的采动影响，制定合适的协调开采方案；
[0012]S5、评价生态环境影响：在协调开采的过程中监测开采扰动及生产废物对生态环境的影响情况，进行基于环境容量的地表
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井下一体化的全生命周期开采环境影响预测、评估；
[0013]S6、制定生态环境保护治理对策：针对不同的生态环境破坏问题，制定相应的修复方案，提升协调开采的环境友好度；
[0014]S7、规划矿区的二次开发利用：本着物尽其用的原则，在矿井闭坑之后，对矿区的基础设施建筑进行改造，实行产业的转型升级，提高社会经济效益；
[0015]S8、评价技术可行性；
[0016]S9、评价经济可行性：经济可行性主要关注协调开采成本与效益，当协调开采方案在技术上可行时，对方案成本与经济效益进行测算。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S1中，所述利用钻孔收集矿区水文地质信息，钻孔密度视地质复杂程度确定，钻进深度不小于主采煤层与共生矿产埋深。
[0018]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S1中，所述矿区水文地质信息包括煤层与共伴生矿产赋存层位、煤层与共伴生矿体产状、煤质与共伴生矿产品位、地下水位、探测层位岩性及地应力。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S2中，通过结合现有采矿技术，分析各矿产开采过程中的贫化率、损失率、回采率，以地质开采条件为基础，以市场价格为指导，以经济效益为中心，从协调开采的角度合理确定的边界品位与工业品位。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S2中，回采率是同时针对两者来说的，而贫化率、损失率则主要是对应煤系共伴生金属矿产来说的，边界品位与工业品位(按质量百分比计算)也是煤系共伴生金属矿产所有的，煤系共伴生金属矿产的边界品位将通过矿石量及品位空间分布影响矿山生产规模、开采寿命和开采规划，需要根据协调开采下的整体经济效益来进行选定。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S3中，所述政策法规因素包括国家相关法律法规、矿区所在地相关政策、矿业公司的生产规划，所述技术经济因素包括矿产经济价值、矿产赋存地质条件、现有采矿技术条件。
[0022]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S4中，当为煤铝协调开采时，煤矿采矿方法为长壁工作面综采，铝土矿采用房柱法爆破采矿；根据“上煤下铝”的赋存情况，两者间的开拓形式可以选择以煤矿生产系统为主体的下行开拓方法，或者以铝土矿生产系统为主体的上行开拓方法。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S5中，所述监测对象包括区域空气质量、地表植被土壤、地下水水位与水质、地表沉降。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S5中，协调开采对于生态环境的影响是自始至终的，所以对于采区周边生态环境的监测需要贯穿协调开采的全生命周期。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S6中，采区生态环境的修复伴随生态环境影响评价进行，开采前就完成废弃地规划设计，将采矿与生态重建结合在一起，边开采边重建，以期达到理想的社会经济效益和最小的环境影响，实现最短的生态重建周期。
[0026]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S7中，协调开采区域经过生态重建之后，秉承因地制宜、具体问题具体分析的原则，对待废弃地的现有遗留场所进行升级改造，将有历史价值和时代印记的场所进行整体保留或部分保留。
[0027]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S8中，结合地质勘探资料与现有采矿技术条件评价协调开采方案和环境保护治理在技术方面的可行性，重点关注多矿种协调开采的相互影响，尤其是在资源叠置区域。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：在步骤S8中，为煤铝协调开采时，技术可行性主要关注煤铝协调开采时开采扰动叠加对开拓系统的影响，资源叠置区域内铝土矿采场覆岩移动对上部煤层完整性的影响，以及煤矿和铝矿各自的采动裂隙导通后，煤矿水与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、开展地质勘探：在协调开采区域通过勘探钻孔手段搜集矿区水文地质信息；S2、确定协调开采品位：合理确定协调开采条件下共伴生矿产的边界品位与工业品位；S3、分析协调开采影响因素：影响协调开采的因素分为政策法规因素与技术经济因素；S4、设计协调开采方案：考虑所述协调开采影响因素，确定各矿种开采方法、生产能力、生产年限以及各矿种之间的开拓形式，结合数值模拟、相似模拟，现场实测等手段，分析并确定各矿种协调开采叠加扰动范围，综合考虑资源回收、环境保护与生产安全，对开采空间进行合理避让，对开采顺序进行合理调整，在根本上降低相互间的采动影响，制定合适的协调开采方案；S5、评价生态环境影响：在协调开采的过程中监测开采扰动及生产废物对生态环境的影响情况，进行基于环境容量的地表
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井下一体化的全生命周期开采环境影响预测、评估；S6、制定生态环境保护治理对策：针对不同的生态环境破坏问题，制定相应的修复方案，提升协调开采的环境友好度；S7、规划矿区的二次开发利用：本着物尽其用的原则，在矿井闭坑之后，对矿区的基础设施建筑进行改造，实行产业的转型升级，提高社会经济效益；S8、评价技术可行性；S9、评价经济可行性：经济可行性主要关注协调开采成本与效益，当协调开采方案在技术上可行时，对方案成本与经济效益进行测算。2.根据权利要求1所述的煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，在步骤S1中，所述利用钻孔收集矿区水文地质信息，钻孔密度视地质复杂程度确定，钻进深度不小于主采煤层与共生矿产埋深。3.根据权利要求2所述的煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，在步骤S1中，所述矿区水文地质信息包括煤层与共伴生矿产赋存层位、煤层与共伴生矿体产状、煤质与共伴生矿产品位、地下水位、探测层位岩性及地应力。4.根据权利要求1所述的煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，在步骤S2中，通过结合现有采矿技术，分析各矿产开采过程中的贫化率、损失率、回采率，以地质开采条件为基础，以市场价格为指导，以经济效益为中心，从协调开采的角度合理确定边界品位与工业品位。5.根据权利要求4所述的煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，在步骤S2中，回采率是同时针对两者来说的，而贫化率、损失率则主要是对应煤系共伴生金属矿产来说的，边界品位与工业品位(按质量百分比计算)也是煤系共伴生金属矿产所有的，煤系共伴生金属矿产的边界品位将通过矿石量及品位空间分布影响矿山生产规模、开采寿命和开采规划，需要根据协调开采下的整体经济效益来进行选定。6.根据权利要求1所述的煤与共伴生矿产全生命周期科学采矿规划方法，其特征在于，在步骤S3中，所述政策法规因素包括国家相关法律法规、矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳香，赵兴龙，韩晓克，陈大勇，吴占伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：