GB/T 41043-2021 煤与煤层气协调开发效果评价指标及计算方法

　　ICS 73 . 020 CCS D 15

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41043—2021

　　煤与煤层气协调开发效果评价指标及

　　计算方法

　　Coordinativedevelopmenteffectivenessevaluationindicatorandmethodofcoal

　　andcoalbedmethane

　　2021-12-31 发布 2022-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 41043—202 1

　　GB/T 41043—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国煤炭工业协会提出。

　　本文件由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC 42)归口 。

　　本文件起草单位：煤炭科学技术研究院有限公司、煤炭科学研究总院、中煤科工集团西安研究院有限公司、煤与煤层气共采国家重点实验室、潞安化工集团有限公司。

　　本文件主要起草人：刘见中、舒龙勇、李阳、霍中刚、申宝宏、张浪、雷毅、刘彦青、李国富、张培河、季文博、侯金玲、张慧杰、郭建行、秦贵成、赵灿、王维华、降文萍、刘永茜、沈春明、郝晋伟、凡永鹏。

　　GB/T 41043—202 1

　　煤与煤层气协调开发效果评价指标及

　　计算方法

　　1 范围

　　本文件规定了井工煤矿煤与煤层气协调开发效果评价指标及其计算方法。

　　本文件适用于具有煤层气开发条件或瓦斯抽采需求的井工煤矿煤与煤层气协调开发效果评价。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　煤与煤层气协调开发 coordinateddevelopmentofcoalandCBM

　　从时间、空间上合理部署煤层气开发工程和煤炭开采工程，确保煤层气、煤炭两种资源的开发相互促进，实现有效、安全的资源开发模式。

　　[来源：GB/T 31537—2015,2 . 25]

　　4 评价指标体系

　　4 . 1 指标体系结构

　　煤与煤层气协调开发效果评价指标体系包括综合评价指标、一级评价指标、二级评价指标和三级评价指标。 综合评价指标是煤与煤层气协调开发效果的总体体现;一级评价指标体现煤炭开采系统、煤层气开发系统各自的综合效益;二级评价指标是在一级评价指标之下的分类指标;三级评价指标是在二级评价指标之下，可反映煤与煤层气协调开发效果的具体的、可操作的、可验证的指标，能够从资料中直接获得或简单计算获得。 指标体系结构框架见附录 A。

　　4 . 2 评价指标

　　煤与煤层气协调开发效果评价指标及三级评价指标值的确定方法见表 1 。

　　GB/T 41043—202 1

　　表 1 煤与煤层气协调开发效果评价指标及三级评价指标值的确定方法

　　GB/T 41043—202 1

　　5 评价指数计算方法

　　5 . 1 三级评价指标的单项评价指数

　　当三级评价指标 rij对煤与煤层气协调开发具有正效益时，指标的单项评价指数 xij(+)为指标值经过标准化处理的数据，按式(1)计算：

　　式中：

　　xij—第 i个样本的第j 项三级评价指标的单项评价指数，i= 1 , 2 , … , n;j= 1 , 2 , … , m ;

　　rij —第 i个样本的第j 项三级评价指标的实际值，按表 1 的三级评价指标值确定方法取值;

　　aij —第 j 项三级评价指标的临界值下限，可依据相关标准、评价对象均值或样本实测值取不准许值;

　　bij —第 j 项三级评价指标的临界值上限，可依据相关标准、评价对象均值或样本实测值取期望值。

　　5 . 2 二级评价指标的评价指数

　　二级评价指标的评价指数为对应的各单项评价指数与其评价指标权重值的乘积之和，反映了煤矿中煤炭开采系统、煤层气开发系统分别在经济、资源、安全、环境等方面的发展水平，数值越大其发展水平越高，按式(3)计算：

　　Eik = Σ= 1 wij xij …………………………( 3 )

　　式中：

　　Eik —第 i个样本的第k 项二级评价指标的评价指数，k= 1 , 2 , … ,h;

　　wij —第 j 项评价指标的权重值，根据附录 C给出的权重值确定方法取值。

　　5 . 3 一级评价指标的评价指数

　　一级评价指标的评价指数为一级评价指标下，对应二级评价指标的评价指数的几何平均数，分别反映了煤炭开采系统、煤层气开发系统在经济、资源、安全、环境等方面的综合发展水平，数值越大其综合水平越高，按式(4)计算：

　　uil …………………………( 4 )

　　式中：

　　uil—第 i个样本的第l个一级评价指标的评价指数，l= 1 , 2 。

　　5 . 4 综合评价指数

　　综合评价指数为一级评价指标的评价指数的综合，反映了煤矿区煤与煤层气协调开发的整体水平，数值越大则协调开发的整体水平越高，按式(5)计算：

　　D=槡

　　GB/T 41043—202 1

　　式中：

　　D — 煤与煤层气协调开发水平的综合评价指数;

　　T — 煤炭开采系统与煤层气开发系统的协调指数，按附录 D给出的确定方法取值。

　　5 . 5 评价指数计算示例

　　附录 E 给出了煤与煤层气协调开发效果评价指数计算示例。

　　GB/T 41043—202 1

　　附 录 A

　　(资料性)

　　煤与煤层气协调开发效果评价指标体系框架

　　图 A. 1 给出了煤与煤层气协调开发效果评价指标体系框架。

　　图 A.1 评价指标体系

　　GB/T 41043—202 1

　　附 录 B

　　(资料性)

　　二氧化碳减排量的计算方法

　　B.1 导言

　　煤与煤层气开发过程中的碳排放主要来自煤层气(煤矿瓦斯)中的甲烷排放，其温室效应是二氧化碳的 21 倍，煤层气中甲烷的抽采即相当于减少了二氧化碳的排放。

　　B.2 等效二氧化碳减排量

　　煤层气(煤矿瓦斯)抽采等效的二氧化碳减排量，按式(B. 1)计算：

　　犙c =犙× 犆 × ρ × 犌 …………………………( B.1 )

　　式中：

　　犙c —煤层气抽采产生的二氧化碳减排量，单位为吨(t) ;

　　犙 —煤层气开采量，单位为立方米(m3 ) ;

　　犆 —煤层气中甲烷的平均浓度(体积分数)，% ;

　　ρ —标准状态下甲烷的密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　犌 — 甲烷造成同等温室效应对应的二氧化碳当量，一般取 21 。

　　GB/T 41043—202 1

　　附 录 C

　　(资料性)

　　权重值的确定方法

　　C.1 导言

　　不同的权重确定方法具有各自的特点和适用条件，可依据评价对象的特点，单独使用变异系数法或层次分析法，或两种方法综合使用。

　　C.2 权重值的确定方法

　　C.2 . 1 变异系数法

　　C.2 . 1 . 1 三级评价指标均值

　　三级评价指标均值为各项三级评价指标的单项指数的平均值，按式(C. 1)计算：

　　xij …………………………( C.1 )

　　式中：

　　C.2 . 1 . 2 三级评价指标标准差

　　在三级评价指标均值的基础上求取标准差，按式(C. 2)计算：

　　sj=槡

　　式中：

　　sj—第 j 项三级评价指标单项指数的标准差。

　　C.2 . 1 . 3 三级评价指标变异系数

　　按式(C. 3)计算各项三级评价指标的变异系数：

　　vj …………………………( C.3 )

　　式中：

　　vj—第 j 项评价指标的变异系数。

　　C.2 . 1 . 4 三级评价指标权重值

　　按式(C. 4)计算各项三级评价指标的权重值：

　　wj …………………………( C.4 )

　　式中：

　　wj—第 j 项评价指标的权重值。

　　C.2 . 2 层次分析法

　　C.2 . 2 . 1 构造判断矩阵

　　判断矩阵表示针对上一层次某因素而言，本层次与之有关的各因素之间的相对重要性。 以确定采

　　GB/T 41043—202 1

　　煤经济效益下各三级评价指标的权重为例，构造的判断矩阵 A1 见表 C. 1 。 同理可构造其余二级评价指标下三级评价指标的判断矩阵 A2 、A3 、A4 、A5 、A6 、A7 。

　　表 C.1 -级评价指标的判断矩阵

　　其中，bij是对于 A 而言，Bi对Bj相对重要性的数值表示，bij的取值根据所选择标度的不同而不同。一般采用 1~9 比例标度，即bij取 1 , 2 , 3 , … , 9 及它们的倒数，其含义见表 C. 2 。表 C. 2 中只对标度 9、7、 5、3、1 及其倒数给出了两个元素相比较时的重要程度的取值，标度 8、6、4、2 和 、、、则描述了分别界于与它相邻的两个奇数标度之间的取值。

　　表 C.2 1 ~9 标度含义表

　　C.2 . 2 . 2 确定各级评价指标的权重值

　　采煤经济效益下各三级评价指标的判断矩阵 A1 的特征值方程为 A1 W α=λmaxW α , 求得特征根 λmax和特征向量 W α 。当判断矩阵 A1 通过一致性检验后，Wα 即为各三级评价指标的权重，Wα=[W1 ,W2]。

　　同理，可分别确定不同二级评价指标下各三级评价指标的权重。

　　GB/T 41043—202 1

　　附 录 D

　　(规范性)

　　协调指数的确定方法

　　D.1 导言

　　协调指数反映了煤炭开采系统、煤层气开发系统各自的发展水平对综合评价指数的影响程度，体现了采煤与采气的整体效益和协调发展水平。

　　D.2 协调指数

　　按照式(D. 1)计算煤炭开采系统与煤层气开发系统的协调指数：

　　T=aui1 + bui2 …………………………( D.1 )

　　式中：

　　T — 煤炭开采系统与煤层气开发系统的协调指数;

　　a、b—待定系数，由于认为煤炭开采、煤层气开发同等重要，可考虑 a=b=0 . 5 。

　　GB/T 41043—202 1

　　附 录 E

　　(资料性)

　　煤与煤层气协调开发效果评价示例

　　E.1 导言

　　开采煤层中采煤工作面为最小工程单元，是煤炭开采中最重要的活动生产阶段。 因此，煤与煤层气协调开发效果评价以采煤工作面为最小评价单元。 针对某煤矿采煤工作面，通过现场测试与数据收集掌握煤与煤层气协调开发效果评价三级评价指标值，并按照评价指数计算方法对该工作面的煤与煤层气协调开发效果进行评价。

　　E.2 三级评价指标值及单项评价指数确定

　　根据矿井采煤工作面的生产数据和相关资料，按照表 1 中的方法确定该工作面的三级评价指标值，并按照式(1)、式(2)计算各三级评价指标的单项评价指数，见表 E. 1 。

　　表 E.1 × ×煤矿采煤工作面三级评价指标值

　　E.3 二级评价指标的评价指数确定

　　按照式(3)确定该工作面二级评价指标的评价指数，结果见表 E. 2 。

　　GB/T 41043—202 1

　　表 E.2 × ×煤矿采煤工作面二级评价指标的评价指数计算结果表

　　E.4 一级评价指标的评价指数确定

　　按照式(4)确定该工作面一级评价指标的评价指数，结果见表 E. 3 。

　　表 E.3 × ×煤矿采煤工作面一级评价指标的评价指数计算结果表

　　E.5 综合评价指数确定

　　按照式(5)和式(D. 1)确定该工作面的综合评价指数和协调指数，结果见表 E. 4 。

　　表 E.4 × ×煤矿采煤工作面综合评价指数计算结果表

　　GB/T 41043—202 1

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 31537—2015 煤层气(煤矿瓦斯)术语