基于产能保障和沉陷控制的村庄压煤采搬规划研究

发布时间：2017-08-15 08:38

  本文关键词：基于产能保障和沉陷控制的村庄压煤采搬规划研究

  更多相关文章： 三下开采 村庄搬迁 采搬决策 开采战略 规划应用

【摘要】：我国矿区村庄压煤问题十分突出。村庄下采煤涉及采矿、地质、开采沉陷、管理、社会和经济多门学科,政策管理性较强,且是与国家和地方社会经济发展水平紧密相关的综合性问题。搬迁开采可从根本上解放压覆资源,但存在征地、搬迁周期、工农矛盾和资金一次性投入大等问题;而采用特殊开采技术,往往以损失资源为代价的部分开采,大大缩短矿井服务年限,且开采的效率较低,与当前矿井产能和资源回采率要求相左。因此,压煤村庄的搬迁与特殊开采问题难以即可决断。目前尚无系统的研究压煤村庄搬迁与开采的相关研究成果,国家和地方政府也没出台相关的政策法规。针对这一问题,本文从以下方面进行了研究,主要内容如下:(1)总结了我国三下开采常用的技术方法特征,分析了开采方法的技术特点、代价和适用性,得出了不同地质开采条件下村庄压煤开采途径选择的基本影响因素。条带开采具有较好的地表沉陷控制效果。适用于对生产效率要求较低、地表有重要保护压覆对象下开采,此外,要求煤层顶板完整性较好、地质构造简单、开采层数一般不超过2层的中厚煤层开采。充填开采地表沉陷控制效果依赖于充填工艺的可靠性,对于不同充填工艺类型,地表下沉率一般为0.06~0.5。但该方法初期投资较大,充填材料需求量大。适用于煤质效益好、充填材料充足、地表潜水位较高、顶底板条件和煤质较好、压煤量大,且难以搬迁的高等级压煤保护对象条件下的开采。协调开采是基于两开采面或开采区域对地表同时产生拉压变形的叠加,从而降低地表形变的一种方法,该方法生产效率高,可将地表变形控制在一定范围之内,但不能控制地表下沉量。该方法对生产管理要求较高,最后一个开采面的矿山压力往往较大;在多煤层或数个分层协调开采时,地表下沉速率增加,不利于建筑物的保护。适用于潜水位埋深较大或丘陵地形条件下2个及以下煤层或分层的开采。“采-充-留”协调开采是一种新的岩层移动控制技术,基于开采面极不充分,开采面与充填面整体为非充分,留设小尺寸原始煤柱作为支撑体,降低顶板扰动程度,从而有效控制岩层及地表移动。该方法适用于煤质效益好、压煤量大,且具有可靠的充填工艺和充足的充填材料的生产矿井,可满足压煤对象难以搬迁、高效、高回采率及地表沉陷控制的要求。(2)介绍了村庄搬迁模式及实施方法,提出了当前村庄搬迁开采中存在的问题,制定了村庄搬迁的原则。村庄搬迁模式一般可归纳为3类,分别为:(1)矿方全面负责村庄搬迁和安置;(2)矿方出资和当地政府对村庄搬迁和安置进行具体实施;(3)矿方和当地政府共同实施村庄搬迁和安置。但搬迁开采存在(1)村庄搬迁难度大、搬迁周期长;(2)迁村费用高,企业难以承受;(3)村庄搬迁缺乏有关具体技术经济政策和法规措施。制定了村庄搬迁原则:(1)兼顾国家和农民利益,以新型农村建设为导向,以统筹规划、资源节约、合理补偿、高效便民为宗旨;(2)以符合当地土地利用总体规划,有利于小城镇建设,选择地价低、基础设施相对完备、方便生产和生活的区域,利于村庄合理布局,少占或不占良田,避免二次压煤为选址原则;(3)实施政府监管,矿村自愿,经费包干,限期完成,统一领导、统一规划、统一资金管理、统一建设标准、统一签订建房协议和旧村腾空时间的管理模式和资金制度。(3)根据开滦矿区的实际,从长远目标和全局性视角,全面阐释了三下开采的内涵,提出了开滦矿区三下开采的战略思想、战略原则和技术路线;阐释了建下开采规划的意义,提出了矿区三下开采遵循的原则。(1)战略思想:立足全局、规划方向、分类指导;(2)战略原则:保安全、保产能、保效益,积极创新、稳妥推进;(3)技术思路:采搬结合、采充留协调,多种途径、多种技术综合。开滦矿区三下压煤严重带来的问题:(1)造成生产接续紧张,制约矿区安全开采、接续规划、设计与实施,近期产能难以保障;(2)影响矿井中长期规划,制约企业长远发展。其研究意义在于:(1)煤炭资源合理回收的必然要求;(2)维持矿井正常生产和采掘接续的必然要求;(3)增加矿井可采储量、衰老矿井挖潜、延长矿井服务年限的需要;(4)企业提高经济效益、求生存、谋发展的有效途径。开滦矿区三下开采遵循的原则为:(1)以资源回收、安全开采为前提,以经济效益为核心,实现产能稳定,高效、高采出率、可持续的三下开采;(2)成本最低、时间最快,兼顾资源品质和产能效益;(3)不出现大面积下沉和积水,确保建(构)筑物安全使用,不出现房倒屋塌等严重损坏;(4)根据建(构)筑物重要程度和保护等级要求,采取搬与不搬相结合,沉陷积水区与排疏水相结合,近期接续与长远规划相结合;(5)以技术创新和集成为手段,“采-充-留”协调式开采加适当搬迁为技术途径,有效充填多方法分类指导。(4)根据各矿村庄压煤特点,制定了三下采搬技术与地质采矿条件、矿井发展类型、压煤量等因素有关的采搬评价表。根据地表潜水位埋深、顶板完整性、煤质及压煤量大小和矿井发展阶段,分析了搬迁开采、条带开采、充填开采、“采-充-留”协调开采以及综合机械化长壁开采的适应性,制定了三下压煤采搬方法的评价表。(5)针对决策者的专业知识背景条件,分别提出了基于模糊层次分析法的三下采搬途径和基于产能保障的村庄压煤采搬决策模型。模糊层次分析法适用于分析人具有丰富的实践经验和专业知识,对评价专家的要求较高。该方法简单实用、系统性强。基于产能保障的决策模型是把所有因素都转化为经济指标进行评价。对分析者的专业和经验要求较低,但该方法对开采影响预测、各种损害赔偿定额合理性的依赖性较大,适用于有相关政策或赔偿经验的矿区。(6)运用三下开采战略规划的原则,提出了一矿三下开采的基本途径;根据采搬决策模型,对一矿建(构)筑物压煤开采途径问题进行了应用分析,设计提出了一矿七采区建(构)筑物压煤开采方案。一矿三下开采的解决途径为:(1)多措并举,采取部分搬迁高效开采、部分特殊开采方式进行建下资源回收,以保证年产量和控制地表环境损坏程度,便于及时有效修复与治理;(2)降低成本,根据煤层赋存状况、煤质特性及压煤量大小和开拓部署,选择煤层赋存稳定、煤质效益较好和压煤量相对较大的村庄优先搬迁,以便采用最低的搬迁成本进行资源回收;(3)结合政策,结合当前城镇化建设与政府发展规划,采用平改楼等措施进行村庄搬迁,减小征地压力,节约土地资源;(4)技术创新,积极研究并实践新的高效、减损的建下开采技术。七采区建议开采方案为协调式条带充填开采。采宽70m,留宽80m。为提高系统效率,采取加大工作面走向长度的方式,设计工作面跨七采轨道山。并可解决因井下矸石提升造成副井提升压力较大的困难。
【关键词】：三下开采 村庄搬迁 采搬决策 开采战略 规划应用
【学位授予单位】：中国矿业大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU982.29;TD823.83
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-15
• 1 引言15-25
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 覆岩及地表移动变形及控制技术研究现状16-20
• 1.2.1 覆岩及地表移动变形规律16-17
• 1.2.2 覆岩及地表移动变形预计方法17-18
• 1.2.3 覆岩及地表移动变形控制技术18-20
• 1.3 村庄搬迁研究现状20-23
• 1.3.1 国外研究状况20-21
• 1.3.2 国内研究情况21-23
• 1.4 主要研究内容与技术路线23-24
• 1.4.1 主要研究内容23
• 1.4.2 技术路线23-24
• 1.5 本章小结24-25
• 2 煤炭产能与村庄压煤采搬技术途径25-37
• 2.1 矿井产能的内涵25
• 2.2 三下开采技术及其适应性25-32
• 2.2.1 保障产能的条带开采技术26-28
• 2.2.2 保障产能的充填开采技术28
• 2.2.3 保障产能的协调开采技术28-31
• 2.2.4“采-充-留”协调开采技术31-32
• 2.3 村庄搬迁途径及实施方法32-34
• 2.4 村庄搬迁开采中存在的问题34-35
• 2.5 村庄搬迁原则35
• 2.6 本章小结35-37
• 3 三下开采战略研究的内涵及其意义37-43
• 3.1 三下开采战略思想和原则37-39
• 3.2 工作路线与战略措施39
• 3.3 开滦矿区综合开采方法与途径选择39-41
• 3.4 开滦矿区建下采搬规划的原则及目标41-42
• 3.4.1 开滦矿区三下压煤存在的问题及研究意义41
• 3.4.2 三下开采方法选择原则41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 基于模糊层次分析法的多目标三下采搬途径43-53
• 4.1 模糊层次分析法的步骤43-44
• 4.2 方案的初选与定性分析44-45
• 4.3 确定指标权重45-46
• 4.4 最优方案确定46
• 4.5 村庄下压煤采搬设计优选模型应用46-52
• 4.5.1 建筑物压煤区域概况46-47
• 4.5.2 采搬途径分析及方案优选47-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 基于产能保障的采搬决策模型53-63
• 5.1 煤炭资源的传统开采方法与环境治理模式53-55
• 5.2 基于产能的采搬决策模型的建立55-60
• 5.2.1 传统的煤炭开采经济评价方法55-56
• 5.2.2 建下采搬决策模型56-59
• 5.2.3 采搬决策模型选择步骤59-60
• 5.3 与模糊层次分析法的对比60-61
• 5.4 本章小结61-63
• 6 应用实例分析63-95
• 6.1 一矿三下开采规划63-73
• 6.1.1 一矿井田概况63-65
• 6.1.2 一矿三下压煤现状65
• 6.1.3 一矿当前生产面临问题及解决途径65-66
• 6.1.4 一矿 2013～2022年采搬规划66-73
• 6.2 一矿七采区建下压煤采搬决策73-93
• 6.2.1 七采区建下压煤概况73-75
• 6.2.2 七采区目前生产面临问题75-76
• 6.2.3 七采区地表建（构）筑物压煤量计算76-82
• 6.2.4 七采区建下压煤资源开采采搬决策分析82-84
• 6.2.5 协调式矸石充填条带试采方案84-93
• 6.3 本章小结93-95
• 7 结论与展望95-99
• 7.1 结论95-96
• 7.2 论文创新点96
• 7.3 研究展望96-99
• 参考文献99-109
• 致谢109-111
• 作者简介111-112

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