礦井煤炭資源評價及管理的理論與方法研究論文

礦井煤炭資源評價及管理的理論與方法研究論文

　　摘要：準確認識、恰當評價具體條件下的煤炭資源，搞好資源管理，是爭取煤炭資源開發開采資源環境、社會經濟效益整體最優的關鍵，也是實現煤礦企業決策與管理信息化、智能化與自動化的基礎。本論文以輔助開采與管理決策，提高資源合理開發利用水平為目標，以國內外相關研究成果為基礎，以礦井煤炭資源作為研究對象，結合作者主持承擔的多個縱橫向科研項目,充分考慮我國國情及煤炭資源與開發開采特點，利用理論與實證分析結合，技術經濟結合，宏觀微觀結合，點面結合，定性定量結合，實際計算與計算機模擬結合，繼承與創新結合，學科交叉綜合等方法，運用采礦工程、技術經濟、礦井地質、礦山測量多學科知識及數理統計、模糊數學、穩健數據處理、神經元網絡、分形幾何、層次分析、灰色系統、地質統計學等多種定量分析手段，從資源開發者、所有者，采礦權的出讓方、受讓方等不同角度，對礦井煤炭資源評價及管理中的若干問題進行了系統研究分析，提出了一系列方法、模型及政策建議，并已在平頂山、徐州、皖北等礦區多個煤礦得到實際應用，取得了較好的效果。

　　論文的主要成果有：

　　（1）在全面系統分析國內外相關研究成果基礎上，論文以煤炭資源地質條件準確描述擬合、規律探索與預測為基礎，以資源條件與開采指標關系模型構建為橋梁，以煤炭資源評價與管理為主體，結合技術經濟分析、資源利用管理的調控政策研究，初步構建起了以煤炭資源評價預測、技術經濟分析、開發開采決策連成一體為特色的煤炭資源評價與管理理論與方法體系,實現了評價與管理的一體化、計算機化、實時化，實用化。論文關于煤炭資源管理方面的研究幾乎覆蓋了煤礦企業這方面的主要工作與存在問題。

　�。�2）針對煤炭資源條件與開采指標數據多源、多相、精度不等、分布復雜、異值不可避免等特點，論文推導了有關穩健數據處理公式，開發了計算機程序，并大規模應用到資源評價與關系模型構建研究中，取得了較好的效果。論文實例研究表明，用穩健方法建立關系或預測模型，可大幅度提高精度，同時可以較好地析離出以往決策不合理部分、虛假數據或異值，具有去偽存真的效果，能避免有悖于采礦規律的模型出現，使預測值更加符合實際。

　　（3）論文總結歸納了煤炭資源條件單因素評價的基本內容、資源條件數據變化程度的常用估計方法，分析探討了影響開發開采的主要煤炭資源條件因素、影響方式及其量化方法。根據平頂山礦區實際資料，運用數理統計、方向統計、分形幾何等方法，揭示了該礦區主要井田內斷層的若干統計規律，篩選出了斷層對開采影響的基因素，得到了斷層破壞指數的最優形式，建立了這一指數與開采指標的關系模型，提出了未采區或工作面內斷層破壞程度及開采指標的預測方法及模型。實例分析表明，作者建立的工作面斷層破壞程度預測模型與俄羅斯學者提出的模型相比，可提高精度一倍以上。

　�。�4）論文收集了平頂山八個礦二千多個煤厚數據，進行了煤厚分布的正態性檢驗，分析討論了煤層穩定性幾種評價方法的理論與統計關系，從理論上解釋了現場煤層穩定性分類出現矛盾的原因，說明了用多個指標評價同一資源條件因素時應注意的問題。

　　（5）通過基于不同目的的煤炭資源條件綜合評價研究實例，深入探討了綜合評價中關系模型構建、隸屬函數與權重確定、算子選取方法及其效果。在此基礎上，總結提出了煤炭資源條件綜合評價的六個特點，四個原則，五種方法，正是這些從個別到一般的歸納、總結、提煉，構成了礦井煤炭資源評價理論方法框架體系的重要內容。本論文中的煤炭資源條件評價方面的部分成果已在平頂山大莊礦、徐州三河尖礦、淮北岱河礦等煤礦得到實際應用。

　�。�6）討論總結了煤炭資源條件與開采指標關系模型構建的方法、步驟及注意問題，分析了采前采后評價值的誤差特性，歸納提出了未采區評價值確定的采前評價結果校正法與預測模型法，并進行了實例研究；通過實例分析討論了描述工作面資源條件與單產工效關系的穩健多元回歸模型、灰色GM（0，h）模型、模糊綜合評價——穩健回歸模型、模糊綜合評價——穩健趨勢面模型、模糊控制預測模型、人工神經元網絡模型的特點與效果。

　�。�7）有些開采指標關系模型，如成本、售價等，要求全面考慮資源條件、開采指標隨空間、時間變化而變化的特征。但現有研究大都是針對特定年份或特定時間而擬合的，建模中一個煤層乃至整個礦井往往采用一個評價值，由此建立的模型過于粗糙，難以滿足規律分析、指標預測等方面的要求。論文以資源條件與噸煤開采成本為例，提出了兼顧資源條件、開采指標空間——時間動態特征的關系模型構建方法，以曲線描述成本隨時間變化而變化的規律，以回歸模型、神經元網絡等模型反映資源條件與開采成本的關系，用專家評議或層次分析法、神經元網絡法確定權重，以工作面作為資源條件評價單元，利用平頂山礦區十一對生產礦井最近6～8年的幾百個采面、近百個年成本數據進行迭代構建了具有前述特征的關系模型，同時提出了基于基礎數據增刪的模型調整或重構方法，特殊情況（某些開采指標數據出現突變、逆變等）的判斷及模型修正方法，開發了相應的軟件系統，擬合及預測精度較為理想，比較符合實際。這些工作使實時、動態評價、預測成為可能。

　�。�8）討論了煤炭資源經濟可采性評價的意義與評價原則，研究了費用效益法、采與不采對比法進行經濟可采性評價的基本方法、模型及評價實例，根據平頂山礦區實際資料，揭示了開采工效、成本、灰分、售價增減對煤層經濟可采厚度的影響，工作面單產與含矸煤層經濟可采厚度的關系，礦井地質條件與經濟可采厚度的關系，煤量類別與經濟可采厚度的關系，提出了若干政策建議。這方面研究成果已在平頂山、皖北等礦區得到應用。

　　（9）分析了我國煤炭資源回收狀況，討論了與采出率有關的現行可采儲量與礦井設計可采儲量、全礦井永久煤柱攤銷、回采煤量與工作面采出率等概念及計算公式上的欠缺及改進方法，提出了儲量發生增減時攤銷方法、簡便公式，給出了性質及適用條件，研究了合理采出率的確定、實際采出率測算等問題，提出了煤炭資源合理開發利用評價的內容、目標、方法及方案對比評價、開發效益評價模型，給出了研究實例。

　�。�10）基于現行放頂煤開采采出量及采出率確定方法，推導出了這種工藝采出量及采出率的誤差估計模型，根據兗州南屯礦實際數據，計算出了誤差估計模型中相應參數（即由統計產量改算實測產量所需的參數）的相似維、實驗及理論變異函數，基于地質統計學理論，得到了三種采樣方式、不同采樣間距與上述參數估計誤差、采出量相對誤差的關系。該成果為進一步研究放頂煤開采采出量及采出率的測算、標準制定等問題提供了依據及途徑。

　�。�11）采用公式推導與模擬方法，分析了有償使用或資源資產化管理對資源浪費的抑制能力與不足，探討了我國資源管理改革的取向，對資源稅與資源補償費、資源資產評估參數的獲取、儲量級別對評估價值的影響、礦產資源資產與礦業權的關系、激勵機制與調控模式的構建等問題進行了理論探討，基于資源價值理論及非“三下”開采資源補償費費率標準，推導出了“三下”開采資源補償費的計算公式，提出了考慮儲量誤差的資源價值評估模型及實現礦產資源合理開發利用需解決的關鍵問題與技術路線。

　�。�12）論文討論了煤炭資源資產價值及級差收益的概念、構成，提出了地質勘探成果價值、劣等資源的勘探費、劣等資源開采成本與售價、標準勘探費、標準投資、標準采出率、標準開采成本、標準售價、理論開采成本、理論售價等一系列概念、確定方法與模型；針對研究目的、要求、測算對象的特點，建立了煤炭資源資產價值與級差收益確定的理論模型和實際測算模型；收集了平頂山礦區十一對生產礦井600多個工作面數十萬個資源條件與開采經營數據及有關圖紙資源，構建了一系列具有空間、時間動態特征的資源條件與開采指標關系模型、評價參數確定模型，開發了軟件系統，對平頂山礦區十一對生產礦井進行了實際測算，得到了各礦各煤層從1990年到20__年以礦區為基準的期內煤炭資源資產價值與級差收益、剩余煤炭資源資產價值與級差收益，分析得到了標準開采成本、標準售價、劣等資源條件、平均資金利潤率、絕對地租、壟斷地租對資源價值與級差收益的影響，提出了成果應用的領域與途徑，測算達到了動態實時、可靠實用。

　　關鍵詞：煤炭資源評價煤炭資源管理開采指標動態預測

　　開采采出率資源資產價值級差收益

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