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在煤炭仍是重要能源的当下，传统采煤方式弊端凸显，地下煤气化（UCG）技术备受关注。研究人员以 “Zakhidno - Donbaska” 矿为例，用多准则决策（MCDM）方法评估煤层 UCG 适宜性。结果显示，PSI 技术能更精准排序。该研究助力 UCG 技术发展，意义重大。
煤炭，作为全球能源舞台上的关键角色，在许多国家的能源供应体系中占据着不可替代的位置。尽管全球都在积极推进低碳转型，努力降低温室气体排放，但在那些缺乏替代能源或大规模应用替代能源条件不成熟的地区，煤炭依旧凭借其经济实惠的优势，成为当地的主要燃料来源。然而，传统的煤炭开采方式，如地下开采和露天开采，却存在着诸多问题。地下开采不仅危险系数高，需要复杂的通风和排水系统，而且资金投入巨大；露天开采则会对地貌造成严重破坏，产生大量的废弃物，引发一系列环境问题。
在这样的背景下，地下煤气化（Underground Coal Gasification，UCG）技术应运而生，尤其是其中的共气化技术（co - gasification），为煤炭的高效清洁利用带来了新的希望。这种技术能够在地下直接将煤层转化为合成气，减少了煤炭的直接开采，降低了对环境的影响，还能实现煤炭资源的深度利用。但 UCG 技术的应用效果，很大程度上取决于煤层的选择。目前，在评估煤层是否适合 UCG 技术方面，还缺乏明确统一的标准和规范。这就如同在黑暗中摸索，没有可靠的指引，使得 UCG 技术的推广和应用受到了极大的限制。
为了解决这一难题，来自乌克兰第聂伯工业大学（Dnipro University of Technology）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以 “Zakhidno - Donbaska” 矿为研究对象，运用多准则决策（Multi - Criteria Decision - Making，MCDM）方法，对该矿煤层进行了全面深入的分析评估。最终，研究人员成功找到了适合采用地下煤共气化技术开采的煤层，这一成果为 UCG 技术的实际应用提供了重要的参考依据，有助于推动煤炭行业向更加高效、环保的方向发展，也为保障国家能源安全贡献了智慧和力量。该研究成果发表在《Heliyon》期刊上。
研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下关键技术方法：
- 标准方法评估：采用经工业认可的标准方法，依据 17 个标准确定煤层适合性系数，综合考量地质、采矿技术等多方面因素，以此评估煤层用于地下煤气化的可行性。
- 多准则决策技术选择：对比多种多准则决策技术后，选用偏好选择指数（Preference Selection Index，PSI）技术。该技术可基于地质、水文地质和采矿标准对煤层进行排序，能有效避免主观赋权，通过数据驱动确定标准权重，从而更客观地评估煤层适宜性。
研究结果
- 标准方法评估结果：研究人员对 “Zakhidno - Donbaska” 矿的 10 个煤层（c10v、c9、c8v、c8n、c7n、c6、c5、c4v、c2、c1）运用标准方法进行评估。分析发现，各煤层在不同地质因素、水文地质因素和采矿技术因素方面表现各异。但综合计算后，大多数煤层的适宜性系数差异较小，都集中在 0.67 - 0.74 之间，这表明标准方法难以区分出优先开采的煤层。
- PSI 技术评估结果：运用 PSI 技术对 10 个煤层进行评估。首先构建初始决策矩阵，将相关因素分为 “有益” 和 “非有益” 两类；接着对参数进行归一化处理，统一测量尺度；然后根据归一化值与均值的偏差计算权重系数；最后得出综合指数Ii。结果显示，c9煤层的Ii值最高（0.908），c10v（0.876）、c8v（0.854）、c8n（0.834）和c7n（0.824）煤层紧随其后。与标准方法相比，PSI 技术能更清晰地反映各煤层的适宜性差异，c9和c10v煤层在两种方法评估中都较为突出，但 PSI 技术的评估结果更能体现出某些因素的潜在影响。
研究结论与讨论
本研究通过对地质、水文地质和采矿技术等多方面因素的综合分析，科学论证了 “Zakhidno - Donbaska” 矿煤层对 UCG 的适宜性。研究结果表明，c10v煤层在综合考虑煤质特征和地质条件后，是启动 UCG 作业较为合适的选择。同时，PSI 技术在评估煤层适宜性方面展现出了显著优势，它通过统计方法客观地评估煤层，避免了标准方法中权重分配的主观性问题。两种方法评估煤层等级具有一定的一致性，但 PSI 技术能更精准地反映各煤层的实际情况，最大误差约为 21%。
不过，该研究也存在一些局限性。未来研究需要进一步拓展评估标准，纳入更多地质因素（如陷落柱和岩浆岩侵入的影响）以及煤的关键性质（如粘结性、反应性、水分和灰分的可熔性等），从而更全面准确地评估煤层的 UCG 适宜性。此外，还需对 PSI 方法进行优化，以适应诸如开采深度和煤层厚度等区间型标准的评估。通过改进这些方面，能够提高地下煤气化决策的准确性和适应性，为煤炭资源的高效清洁利用提供更有力的支持，推动 UCG 技术在煤炭行业的广泛应用和深入发展。
