本文關(guān)鍵詞：基于產(chǎn)能保障和沉陷控制的村莊壓煤采搬規(guī)劃研究

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【摘要】：我國礦區(qū)村莊壓煤問題十分突出。村莊下采煤涉及采礦、地質(zhì)、開采沉陷、管理、社會和經(jīng)濟(jì)多門學(xué)科,政策管理性較強,且是與國家和地方社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平緊密相關(guān)的綜合性問題。搬遷開采可從根本上解放壓覆資源,但存在征地、搬遷周期、工農(nóng)矛盾和資金一次性投入大等問題;而采用特殊開采技術(shù),往往以損失資源為代價的部分開采,大大縮短礦井服務(wù)年限,且開采的效率較低,與當(dāng)前礦井產(chǎn)能和資源回采率要求相左。因此,壓煤村莊的搬遷與特殊開采問題難以即可決斷。目前尚無系統(tǒng)的研究壓煤村莊搬遷與開采的相關(guān)研究成果,國家和地方政府也沒出臺相關(guān)的政策法規(guī)。針對這一問題,本文從以下方面進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了我國三下開采常用的技術(shù)方法特征,分析了開采方法的技術(shù)特點、代價和適用性,得出了不同地質(zhì)開采條件下村莊壓煤開采途徑選擇的基本影響因素。條帶開采具有較好的地表沉陷控制效果。適用于對生產(chǎn)效率要求較低、地表有重要保護(hù)壓覆對象下開采,此外,要求煤層頂板完整性較好、地質(zhì)構(gòu)造簡單、開采層數(shù)一般不超過2層的中厚煤層開采。充填開采地表沉陷控制效果依賴于充填工藝的可靠性,對于不同充填工藝類型,地表下沉率一般為0.06~0.5。但該方法初期投資較大,充填材料需求量大。適用于煤質(zhì)效益好、充填材料充足、地表潛水位較高、頂?shù)装鍡l件和煤質(zhì)較好、壓煤量大,且難以搬遷的高等級壓煤保護(hù)對象條件下的開采。協(xié)調(diào)開采是基于兩開采面或開采區(qū)域?qū)Φ乇硗瑫r產(chǎn)生拉壓變形的疊加,從而降低地表形變的一種方法,該方法生產(chǎn)效率高,可將地表變形控制在一定范圍之內(nèi),但不能控制地表下沉量。該方法對生產(chǎn)管理要求較高,最后一個開采面的礦山壓力往往較大;在多煤層或數(shù)個分層協(xié)調(diào)開采時,地表下沉速率增加,不利于建筑物的保護(hù)。適用于潛水位埋深較大或丘陵地形條件下2個及以下煤層或分層的開采�！安�-充-留”協(xié)調(diào)開采是一種新的巖層移動控制技術(shù),基于開采面極不充分,開采面與充填面整體為非充分,留設(shè)小尺寸原始煤柱作為支撐體,降低頂板擾動程度,從而有效控制巖層及地表移動。該方法適用于煤質(zhì)效益好、壓煤量大,且具有可靠的充填工藝和充足的充填材料的生產(chǎn)礦井,可滿足壓煤對象難以搬遷、高效、高回采率及地表沉陷控制的要求。(2)介紹了村莊搬遷模式及實施方法,提出了當(dāng)前村莊搬遷開采中存在的問題,制定了村莊搬遷的原則。村莊搬遷模式一般可歸納為3類,分別為:(1)礦方全面負(fù)責(zé)村莊搬遷和安置;(2)礦方出資和當(dāng)?shù)卣畬Υ迩f搬遷和安置進(jìn)行具體實施;(3)礦方和當(dāng)?shù)卣餐瑢嵤┐迩f搬遷和安置。但搬遷開采存在(1)村莊搬遷難度大、搬遷周期長;(2)遷村費用高,企業(yè)難以承受;(3)村莊搬遷缺乏有關(guān)具體技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和法規(guī)措施。制定了村莊搬遷原則:(1)兼顧國家和農(nóng)民利益,以新型農(nóng)村建設(shè)為導(dǎo)向,以統(tǒng)籌規(guī)劃、資源節(jié)約、合理補償、高效便民為宗旨;(2)以符合當(dāng)?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃,有利于小城鎮(zhèn)建設(shè),選擇地價低、基礎(chǔ)設(shè)施相對完備、方便生產(chǎn)和生活的區(qū)域,利于村莊合理布局,少占或不占良田,避免二次壓煤為選址原則;(3)實施政府監(jiān)管,礦村自愿,經(jīng)費包干,限期完成,統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一資金管理、統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一簽訂建房協(xié)議和舊村騰空時間的管理模式和資金制度。(3)根據(jù)開灤礦區(qū)的實際,從長遠(yuǎn)目標(biāo)和全局性視角,全面闡釋了三下開采的內(nèi)涵,提出了開灤礦區(qū)三下開采的戰(zhàn)略思想、戰(zhàn)略原則和技術(shù)路線;闡釋了建下開采規(guī)劃的意義,提出了礦區(qū)三下開采遵循的原則。(1)戰(zhàn)略思想:立足全局、規(guī)劃方向、分類指導(dǎo);(2)戰(zhàn)略原則:保安全、保產(chǎn)能、保效益,積極創(chuàng)新、穩(wěn)妥推進(jìn);(3)技術(shù)思路:采搬結(jié)合、采充留協(xié)調(diào),多種途徑、多種技術(shù)綜合。開灤礦區(qū)三下壓煤嚴(yán)重帶來的問題:(1)造成生產(chǎn)接續(xù)緊張,制約礦區(qū)安全開采、接續(xù)規(guī)劃、設(shè)計與實施,近期產(chǎn)能難以保障;(2)影響礦井中長期規(guī)劃,制約企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。其研究意義在于:(1)煤炭資源合理回收的必然要求;(2)維持礦井正常生產(chǎn)和采掘接續(xù)的必然要求;(3)增加礦井可采儲量、衰老礦井挖潛、延長礦井服務(wù)年限的需要;(4)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、求生存、謀發(fā)展的有效途徑。開灤礦區(qū)三下開采遵循的原則為:(1)以資源回收、安全開采為前提,以經(jīng)濟(jì)效益為核心,實現(xiàn)產(chǎn)能穩(wěn)定,高效、高采出率、可持續(xù)的三下開采;(2)成本最低、時間最快,兼顧資源品質(zhì)和產(chǎn)能效益;(3)不出現(xiàn)大面積下沉和積水,確保建(構(gòu))筑物安全使用,不出現(xiàn)房倒屋塌等嚴(yán)重?fù)p壞;(4)根據(jù)建(構(gòu))筑物重要程度和保護(hù)等級要求,采取搬與不搬相結(jié)合,沉陷積水區(qū)與排疏水相結(jié)合,近期接續(xù)與長遠(yuǎn)規(guī)劃相結(jié)合;(5)以技術(shù)創(chuàng)新和集成為手段,“采-充-留”協(xié)調(diào)式開采加適當(dāng)搬遷為技術(shù)途徑,有效充填多方法分類指導(dǎo)。(4)根據(jù)各礦村莊壓煤特點,制定了三下采搬技術(shù)與地質(zhì)采礦條件、礦井發(fā)展類型、壓煤量等因素有關(guān)的采搬評價表。根據(jù)地表潛水位埋深、頂板完整性、煤質(zhì)及壓煤量大小和礦井發(fā)展階段,分析了搬遷開采、條帶開采、充填開采、“采-充-留”協(xié)調(diào)開采以及綜合機械化長壁開采的適應(yīng)性,制定了三下壓煤采搬方法的評價表。(5)針對決策者的專業(yè)知識背景條件,分別提出了基于模糊層次分析法的三下采搬途徑和基于產(chǎn)能保障的村莊壓煤采搬決策模型。模糊層次分析法適用于分析人具有豐富的實踐經(jīng)驗和專業(yè)知識,對評價專家的要求較高。該方法簡單實用、系統(tǒng)性強。基于產(chǎn)能保障的決策模型是把所有因素都轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行評價。對分析者的專業(yè)和經(jīng)驗要求較低,但該方法對開采影響預(yù)測、各種損害賠償定額合理性的依賴性較大,適用于有相關(guān)政策或賠償經(jīng)驗的礦區(qū)。(6)運用三下開采戰(zhàn)略規(guī)劃的原則,提出了一礦三下開采的基本途徑;根據(jù)采搬決策模型,對一礦建(構(gòu))筑物壓煤開采途徑問題進(jìn)行了應(yīng)用分析,設(shè)計提出了一礦七采區(qū)建(構(gòu))筑物壓煤開采方案。一礦三下開采的解決途徑為:(1)多措并舉,采取部分搬遷高效開采、部分特殊開采方式進(jìn)行建下資源回收,以保證年產(chǎn)量和控制地表環(huán)境損壞程度,便于及時有效修復(fù)與治理;(2)降低成本,根據(jù)煤層賦存狀況、煤質(zhì)特性及壓煤量大小和開拓部署,選擇煤層賦存穩(wěn)定、煤質(zhì)效益較好和壓煤量相對較大的村莊優(yōu)先搬遷,以便采用最低的搬遷成本進(jìn)行資源回收;(3)結(jié)合政策,結(jié)合當(dāng)前城鎮(zhèn)化建設(shè)與政府發(fā)展規(guī)劃,采用平改樓等措施進(jìn)行村莊搬遷,減小征地壓力,節(jié)約土地資源;(4)技術(shù)創(chuàng)新,積極研究并實踐新的高效、減損的建下開采技術(shù)。七采區(qū)建議開采方案為協(xié)調(diào)式條帶充填開采。采寬70m,留寬80m。為提高系統(tǒng)效率,采取加大工作面走向長度的方式,設(shè)計工作面跨七采軌道山。并可解決因井下矸石提升造成副井提升壓力較大的困難。
【關(guān)鍵詞】：三下開采 村莊搬遷 采搬決策 開采戰(zhàn)略 規(guī)劃應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU982.29;TD823.83
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-15
• 1 引言15-25
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 覆巖及地表移動變形及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 覆巖及地表移動變形規(guī)律16-17
• 1.2.2 覆巖及地表移動變形預(yù)計方法17-18
• 1.2.3 覆巖及地表移動變形控制技術(shù)18-20
• 1.3 村莊搬遷研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 國外研究狀況20-21
• 1.3.2 國內(nèi)研究情況21-23
• 1.4 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線23-24
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容23
• 1.4.2 技術(shù)路線23-24
• 1.5 本章小結(jié)24-25
• 2 煤炭產(chǎn)能與村莊壓煤采搬技術(shù)途徑25-37
• 2.1 礦井產(chǎn)能的內(nèi)涵25
• 2.2 三下開采技術(shù)及其適應(yīng)性25-32
• 2.2.1 保障產(chǎn)能的條帶開采技術(shù)26-28
• 2.2.2 保障產(chǎn)能的充填開采技術(shù)28
• 2.2.3 保障產(chǎn)能的協(xié)調(diào)開采技術(shù)28-31
• 2.2.4“采-充-留”協(xié)調(diào)開采技術(shù)31-32
• 2.3 村莊搬遷途徑及實施方法32-34
• 2.4 村莊搬遷開采中存在的問題34-35
• 2.5 村莊搬遷原則35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 3 三下開采戰(zhàn)略研究的內(nèi)涵及其意義37-43
• 3.1 三下開采戰(zhàn)略思想和原則37-39
• 3.2 工作路線與戰(zhàn)略措施39
• 3.3 開灤礦區(qū)綜合開采方法與途徑選擇39-41
• 3.4 開灤礦區(qū)建下采搬規(guī)劃的原則及目標(biāo)41-42
• 3.4.1 開灤礦區(qū)三下壓煤存在的問題及研究意義41
• 3.4.2 三下開采方法選擇原則41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 基于模糊層次分析法的多目標(biāo)三下采搬途徑43-53
• 4.1 模糊層次分析法的步驟43-44
• 4.2 方案的初選與定性分析44-45
• 4.3 確定指標(biāo)權(quán)重45-46
• 4.4 最優(yōu)方案確定46
• 4.5 村莊下壓煤采搬設(shè)計優(yōu)選模型應(yīng)用46-52
• 4.5.1 建筑物壓煤區(qū)域概況46-47
• 4.5.2 采搬途徑分析及方案優(yōu)選47-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 5 基于產(chǎn)能保障的采搬決策模型53-63
• 5.1 煤炭資源的傳統(tǒng)開采方法與環(huán)境治理模式53-55
• 5.2 基于產(chǎn)能的采搬決策模型的建立55-60
• 5.2.1 傳統(tǒng)的煤炭開采經(jīng)濟(jì)評價方法55-56
• 5.2.2 建下采搬決策模型56-59
• 5.2.3 采搬決策模型選擇步驟59-60
• 5.3 與模糊層次分析法的對比60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 6 應(yīng)用實例分析63-95
• 6.1 一礦三下開采規(guī)劃63-73
• 6.1.1 一礦井田概況63-65
• 6.1.2 一礦三下壓煤現(xiàn)狀65
• 6.1.3 一礦當(dāng)前生產(chǎn)面臨問題及解決途徑65-66
• 6.1.4 一礦 2013～2022年采搬規(guī)劃66-73
• 6.2 一礦七采區(qū)建下壓煤采搬決策73-93
• 6.2.1 七采區(qū)建下壓煤概況73-75
• 6.2.2 七采區(qū)目前生產(chǎn)面臨問題75-76
• 6.2.3 七采區(qū)地表建（構(gòu)）筑物壓煤量計算76-82
• 6.2.4 七采區(qū)建下壓煤資源開采采搬決策分析82-84
• 6.2.5 協(xié)調(diào)式矸石充填條帶試采方案84-93
• 6.3 本章小結(jié)93-95
• 7 結(jié)論與展望95-99
• 7.1 結(jié)論95-96
• 7.2 論文創(chuàng)新點96
• 7.3 研究展望96-99
• 參考文獻(xiàn)99-109
• 致謝109-111
• 作者簡介111-112

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