基于科学产能的薄煤层可采性评价及工艺决策系统研究

发布时间：2017-05-16 06:46

随着科技的发展、时代的进步，通过科学开采以实现科学产能成为煤炭开采的永恒追求，传统掠夺式的资源开采模式已经被摈弃。尤其国家下文[18]严控煤炭产能的背景下，能否实现科学产能[19]已成为储量丰富的薄煤层可否进行开采的必关键，科学产能对煤炭开采的生产机械化度、生产绿色度和生产安全度均有明确的要求。在国家严控煤炭产能的背景下，储量丰富的薄煤层资源，如何在可持续发展的前提下实现科学产能，取决于薄煤层的地质条件可采性——在当前技术条件下、薄煤层质赋存条件对采煤机械的适应性，以及薄煤层的经济可采性——在当前经济条件下、综合考虑所有成本的完全成本[20]前提下开采的投入和产出，判断其产出效益是否大于投入成本。这是实现薄煤层科学产能的前提。因此，研究基于科学产能的薄煤层可采性评价及工艺决策系统是非常有必要的。

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2 基于科学产能的薄煤层地质条件可采性评价研究

2.1 科学产能内涵及其评价指标体系 概述

如绪论所述，科学产能的内涵包括生产机械度、生产安全度和生产绿色度：（1）所谓生产机械化程度，是指对特定地质条件采用适宜的采煤方法所达到的生产机械化程度。其内涵是保证安全、尽可能提高全员效率和资源采出率、又能有效的保护环境与生态，以实现高产高效绿色环保；要针对不同地质条件采用不同的采煤方法，要采用机械化、综合机械化或自动化进行采掘，全员效率要高、开采成本要低且经济效益要好，要实现信息化管理等。（2）所谓生产的安全度，是指在煤矿生产中工人的安全健康度和安全保障度。包括其健康权和生命权，提高途径则是加大安全投入，通过安全培训提高人的安全意识和防范能力，通过安全技术改造提高工作环境的安全保障程度等。

2.2 基于科学产能的薄煤层地质条件可采性评价研究

我国薄煤层资源储量丰富，地质赋存条件差异性大，如何科学合理选择采煤工艺是实现安全、环保、高效、节能开采的关键，也是实现薄煤层科学产能的必由之路。恰当地评价薄煤层开采地质条件的优劣并采取相应的开采工艺，对实现薄煤层安全、高效、环保、节能开采、提高开采效益具有重要意义。地质可采性评价的理想结果是，，在合理确定地质因素的影响因子及其权重的基础上开发出一套科学评价体系软件，实现输入薄煤层地质条件参数，即可判断出该煤层对滚筒采煤机和刨煤机的适用性，判断其在当前技术条件下能否实现科学产能、以及采用何种工艺更加与其地质条件相适应。完整的薄煤层地质条件评价的内容和方法为：1）首先调查典型矿区薄煤层的地质条件、采煤工艺、技术效果和安全状况等资料和经验，分析薄煤层地质因素对其开采工艺的选择与开采效果的影响。2）其次应用模糊数学、层次分析法等，确定评价因素结构及地质因素指标体系、地质因素隶属函数及评价因素权重，构造综合评价模型。

3 基于完全成本的薄煤层经济可采性评价研究 ...52

3.1 评价的意义和原理 .......52
3.2 煤炭完全成本的构成及量化....54
3.3 系统动力学建模 .....64
3.4 薄煤层经济可采性评价系统的构建与分析............71
3.5 本章小结 ......74
4 薄煤层科学产能评价体系研究 ........75
4.1 薄煤层科学产能概述..........75
4.2 薄煤层科学产能评价体系软件开发与验证............78
4.3 本章小结 ........82
5 提高薄煤层科学产能关键理论与技术研究 .............83
5.1 提高薄煤层科学产能技术路线图 ................83
5.2 薄煤层工作面安全快速过断层理论与技术研究...............84
5.3 薄煤层“跟底接顶”预设截割轨迹过煤厚起伏区理论与技术研究 .........91
5.4 薄煤层沿空留巷理论与技术研究.........96
5.5 本章小结.............99

5 提高薄煤层科学产能关键理论与技术研究 

5.1 提高薄煤层科学产能技术路线图

从采矿的角度而言，提高薄煤层科学产能，应结合科学产能的 3 个内涵解决薄煤层开采中影响其科学产能提高的关键技术问题，具体来讲：（1）提高生产安全度，宜大力发展安全保障技术体系，加强教育培训、杜绝重特大事故、降低百万吨死亡率和伤残率，提高职业健康保障覆盖度、降低职业病发病率等。如：①推行定期培训、轮岗学习制，使工人强化安全意识、掌握安全技术、牢记安全责任；②发展采掘运一体化自动化技术，向无人工作面努力；③提高一通三防等安全投入、改善劳动环境、减少事故率和职业病发生率；④存在瓦斯或矿井水隐患的相应推广安全防控技术，严防灾害的发生等等。（2）提高生产绿色度，可从提高薄煤层资源回采率和综合利用率、提高生态保护度和生态恢复度等入手，如提高回采率、充填率及地表复垦、率绿化率、提高的矿井“三废”（矿井水、抽采瓦斯、煤矸石等）的综合利用率等等。

5.2 薄煤层工作面安全快速过断层理论与技术研究

根据第二章研究，断层是影响薄煤层工艺选择的关键因素（影响权重分别为滚筒采煤机 0.2833，刨煤机 0.1569）；同时断层造成开采困难、降低了开采效率和资源回采率，断层破碎带的存在增加了安全隐患、降低了煤质，直接影响薄煤层科学产能的提高。因此，对薄煤层如何安全快速过断层进行研究十分必要。

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6 结论与展望

科学产能的提出，对我国煤炭资源实现科学开采与可持续发展具有重大指导意义，研究基于科学产能的薄煤层可采性评价及工艺选择系统，有利于薄煤层在当前国家严控煤炭产能的背景下实现其科学产能。研究成果在一定条件下加以推广，势必对煤炭资源的安全、高效、环保、节能开采产生重大影响。但是鉴于个人知识面所限，还有很多需要进一步研究的空间：（1）基于科学产能的薄煤层地质可采性评价部分，本文采用的是较为传统的层次分析法，涉及到大量参数及对应的隶属函数推导，需要深厚的数学基础才能在指标量化的基础上深入浅出的阐述。可在研究方法上进一步创新，如通过对比分析，探讨更完善的方法，同时与现场专家意见相结合，以求地质可采性评价的结果更贴近生产实际

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参考文献（略）

本文编号：370019