煤炭科学开采系统协调度研究及应用

发布时间：2017-10-28 03:32

  本文关键词：煤炭科学开采系统协调度研究及应用

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【摘要】：中国是煤炭产量第一大国,且煤炭资源消费量占中国一次能源消费量的66%左右,而这一现状很难短期改变,煤炭资源的合理开采和清洁利用对我国能源战略有着至关重要的作用。但制约煤炭科学开采发展的因素还有很多,涉及地质因素、安全因素、管理因素、经济因素和文化因素等。目前而言,我国煤炭行业面临的形势更为严峻。随着我国经济增长放缓,产业结构调整等因素,煤炭行业的竞争压力日益增大,其中三方面主要原因造成了我国煤炭行业的现状,第一,国家经济增速比例下降;第二,产能过剩近10亿吨;第三,产业结构调整。因此,作为我国支撑性资源供给的煤炭行业,粗放式的煤炭生产已不能符合现代化的、科学的发展要求。处于重要转折时期的煤炭行业,加速转变其开采方式也势在必行。因此,深化煤炭科学开采这一概念,实现节约集约、生态文明、绿色矿山、低碳发展的开采模式是实现我国煤炭产业健康、可持续发展的必由之路。煤炭的科学开采是在安全、绿色和可持续发展为前提,以煤炭资源高效开采为目的的新式开采模式,也是我国煤炭行业对开采的重新定义与定位,这将对我国煤炭行业产生深远的影响,因此,急需构建煤炭科学开采发展水平的评价指标与评价标准,为我国煤炭企业提供可供参考的量化标准。煤炭科学开采是一个包括哲学、工程学、经济学、计量学、资源经济学、生态环境学、管理学等相关学科,因此煤炭科学开采是一个相对宏观的、复杂的、多学科的系统工程,其内涵也非常丰富。本文针对煤炭开采引发的安全、生态、社会等相关问题,详细分析了煤炭科学开采概念、内涵和支撑技术的演化和发展模式,对比国外绿色开采与责任开采的概念,将煤炭科学开采定义为:以安全生产为前提,以绿色开采技术为支撑,以机械化自动化和科学管理为手段,以企业效益为衡量依据,以提高资源回采率、减少对矿区周边环境影响为目标的开采体系。论文以煤炭科学开采定义和内涵为基础,提出了反映煤炭科学开采内涵的STEEM系统,即:安全(Safety)—技术(Technology)—经济(Economy)—环境(Environment)—管理(Management)。这也是首次将科学管理系统纳入煤炭科学开采主体系统。在构建煤炭科学开采STEEM系统后,针对各子系统进行了详细的理论分析,同时说明了各系统之间的相互关系。采用了散点图法、相关性分析方法对各系统下的40个指标进行了详细分析和筛选,将高度相关指标剔除,仅保留不可代替指标或不同特征指标,最终将指标简化到13个,以量化的形式说明了指标之间的关系,为简化煤炭科学开采系统提供了指标选择的依据,使构建的煤炭科学开采STEEM系统更为简单实用。从相对微观角度分析了各系统下指标间的关系,以相对宏观的协调度理论构建了各系统间的发展水平值和协调度系数,以数学的模式将系统进行定量分析,以反映系统的协调程度,通过这种方式,使煤炭科学开采steem系统实现了从无序到有序的过程,系统达到协同的状态,且使得steem系统具有多层次、动态性、复杂性和目标性四个特点。运用原始数据的无量纲化计算煤炭企业的发展水平,再利用回归分析得出各企业的协调度测度。从微观和宏观两个角度对煤炭科学开采steem系统进行评价和分析,使steem系统更为稳定与科学,形成了完整的煤炭科学开采系统的评价体系。根据我国目前科学产能情况,煤炭行业原煤总产量以及各企业产量,利用煤炭行业市场集中度计算出符合科学产能的煤炭企业数目,结果显示,原煤产量前10家的煤炭企业其原煤产量总和接近或达到科学产能。根据构建的steem系统指标体系,以前10家煤炭企业相关指标数据为样本,首先根据隶属度权重计算出各子系统的发展水平值,结论给出5条不同时间下单个系统的评价标准值曲线,并据此分析出我国煤炭科学开采steem系统中较为薄弱的环节;其次根据各系统的发展水平值,利用回归分析、静态和动态相结合的评价方法,给定了2006年-2013年steem系统的综合发展水平值,结论表明,我国煤炭科学开采协调发展呈逐年上升趋势。论文最后以中煤平朔集团作为工程实例,对构建的煤炭科学开采steem系统进行了实际的检验,并对平朔集团的煤炭科学开采情况做出了评价,经过与事先计算的煤炭科学开采标准值对比和分析,得到其属于煤炭科学开采范畴,且高于标准值。因此,验证了煤炭科学开采steem系统的可行性、实用性、简洁性、科学性,为煤炭科学开采提供了量化标准和依据。最后,论文主要在三个方面进行了创新性研究。①丰富科学采矿的定义和内涵,将科学采矿划分为广义和狭义两个方面。进一步说明煤炭科学开采的定义和内涵。明确了煤炭科学开采的5个方面:安全-技术-经济-环境-管理,构建了煤炭科学开采steem系统。将“科学管理”子系统纳入煤炭科学开采系统,作为系统主体,而不是将管理作为辅助性系统进行研究。②以目前我国煤炭科学产能为依据,确定了以我国前10家大型煤炭企业为研究对象,利用统计学相关原理,将煤炭科学开采的指标进行了细化分析,将各指标之间的关系进行量化分析,构建了煤炭科学开采的steem系统,降低了系统的繁冗复杂,提高了系统的可靠性和可操性。③采用协调度理论对系统之间的协调度进行评价,给出我国煤炭科学开采的量化评判标准,客观的反映煤炭科学开采的水平,从而真实且简便的反映了煤炭科学开采的状况,为企业衡量自身的科学开采情况提供了简单而有力的评价依据。本文所研究的煤炭科学开采STEEM系统,探索了煤炭科学开采的量化评价标准,为评价我国煤炭企业的科学开采提供了有效的量化依据。
【关键词】：煤炭科学开采 评价指标 STEEM系统 相关性分析 系统协调度
【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】：2015
【分类号】：TD82-9
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 论文研究背景14-18
• 1.2 论文研究的意义18-19
• 1.3 论文主要研究内容19-20
• 1.4 论文研究技术路线20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 煤炭科学开采现状22-42
• 2.1 国内外煤炭科学开采现状研究22-29
• 2.1.1 国内煤炭科学开采现状22-26
• 2.1.2 国外科学开采现状26-29
• 2.2 煤炭科学开采基本定义29-33
• 2.3 我国煤炭行业存在的问题33-36
• 2.3.1 安全压力大33-34
• 2.3.2 井工矿比例大，资源回收率低34
• 2.3.3 生产规模持续扩张，产能过剩，风险承担能力差34-35
• 2.3.4 水资源分布不均，破坏程度大，地表沉降35-36
• 2.3.5 环境修复与再造能力弱36
• 2.4 煤炭科学开采的制约条件36-41
• 2.4.1 开采条件复杂，难度大36-37
• 2.4.2 煤炭开采技术与装备不协调37
• 2.4.3 人才缺乏，，受教育程度不高37-38
• 2.4.4 职业危害大，且缺乏职业健康投入38
• 2.4.5 管理水平不高38-39
• 2.4.6 产业集中度低39-40
• 2.4.7 煤炭真实成本体现不足40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 煤炭科学开采STEEM系统研究理论分析42-54
• 3.1 相关性理论42-47
• 3.1.1 相关分析原理42-43
• 3.1.2 相关关系识别43-44
• 3.1.3 相关系数计算方法44-45
• 3.1.4 相关系数种类45-47
• 3.2 STEEM系统协调度理论分析47-52
• 3.2.1 STEEM各系统间关系分析47-48
• 3.2.2 STEEM系统特征分析48-49
• 3.2.3 STEEM系统协调内容49-50
• 3.2.4 STEEM系统协调的概念模型50
• 3.2.5 STEEM系统协调评价的方法50-52
• 3.3 本章小结52-54
• 第四章 STEEM系统指标的构建54-85
• 4.1 STEEM系统协指标构建的思路54
• 4.2 STEEM系统指标的选取方法54-56
• 4.3 STEEM系统指标构建原则56
• 4.4 STEEM系统初选指标分析56-61
• 4.4.1 安全系统分析56-58
• 4.4.2 技术系统分析58-59
• 4.4.3 经济系统分析59-60
• 4.4.4 环境系统分析60
• 4.4.5 管理系统分析60-61
• 4.5 煤炭科学开采STEEM系统指标相关性分析61-80
• 4.5.1 安全系统下各指标相关性分析61-68
• 4.5.2 技术系统下各指标相关性分析68-72
• 4.5.3 经济系统下各指标相关性分析72-73
• 4.5.4 环境系统下各指标相关性分析73-76
• 4.5.5 管理系统下各指标相关性分析76-80
• 4.6 STEEM系统指标体系80-83
• 4.7 本章小结83-85
• 第五章 煤炭科学开采STEEM系统协调度分析85-98
• 5.1 煤炭企业产量前10强数据分析85-89
• 5.2 煤炭科学开采STEEM系统各指标权重89
• 5.3 STEEM系统发展水平89-91
• 5.3.1 STEEM系统各子系统发展水平90-91
• 5.3.2 STEEM系统综合发展水平91
• 5.4 STEEM系统协调度测度91-97
• 5.5 本章小结97-98
• 第六章 工程实例98-106
• 6.1 中煤平朔集团基本情况98-99
• 6.2 平朔集团煤炭科学开采STEEM系统综合发展水平评价99-104
• 6.2.1 平朔集团煤炭科学开采STEEM各子系统发展水平100-103
• 6.2.2 平朔集团煤炭科学开采STEEM系统综合发展水平103
• 6.2.3 平朔集团煤炭科学开采STEEM协调度测度103-104
• 6.3 本章小结104-106
• 第七章 结论与展望106-108
• 7.1 主要结论106
• 7.2 主要创新点106-107
• 7.3 展望107-108
• 参考文献108-114
• 致谢114-116
• 作者简介116-117

【参考文献】

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本文编号：1106508