大型矿区资源与环境协调开发评价模型及应用
随着我国资源、经济的快速增长,大型矿区煤炭资源的大规模、高效率、高效益的可持续开发成为我国能源开发的重点。矿山企业在追求高产量、高效率、高效益的“三高”目标过程中,煤炭资源的大规模开发与生态环境保护的矛盾日益突出,大型矿区面临资源可持续性差、生态环境破坏严重、投资回收期长、安全生产要求高等突出问题。
国内外学者曾在1972年提出了“可持续发展”的概念[1-3],2003年钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念及技术体系,明确了实现资源开采和环境协调发展的绿色开采[4-6];谢和平院士针对我国现阶段煤炭开采存在的问题及产业结构调整的要求,提出了科学开采与科学产能的概念、内涵与技术体系,并针对我国深部煤炭开采需求,提出了针对深地煤炭资源的流态化开采理论与技术构想,对深部煤炭开发进行了理论与技术探索[7-9]。袁亮院士针对煤炭开采的信息化、智能化发展趋势,提出了互联网+科学开采的技术构想,为实现煤炭资源的少人(无人)安全开采指明了发展方向[10,11]。何满潮院士针对工作面留设区段煤柱造成煤炭资源损失的难题,提出了N00工法无煤柱自成巷理论,开发了“支、切、护、封”四步成巷技术与装备,实现了综采工作面无煤柱安全高效开采[12,13]。
针对大型矿区资源与环境协调开发技术难题,同煤集团提出了“黑色煤炭、绿色开发、循环利用”的煤炭资源开发策略[14],积极进行千万吨级大型矿井群综合协调开发,为大型矿区资源与环境协调开发指明了方向。本文以同煤集团大型矿区资源与环境协调开发实践为基础,建立了千万吨矿井安全高效绿色开发评价模型,为千万吨矿井绿色和谐开发提供理论支撑。
1 大型矿区资源与环境协调开发理念与目标
大型矿区资源与环境协调开发是以煤炭资源的可持续开发、绿色矿山建设与循环经济为基础,以煤炭开发为核心,以安全生产为前提,以环境保护为约束,以社会和经济效益最大化为最终目标,将各种资源要素、环境要素、管理要素、经济要素等进行科学的组合,按照科学、合理、经济、有效的原则,高效利用资源和保护生态环境,以最小的资源消耗和环境成本,获得最大的经济效益和社会效益。
在高等院校道德素质教育的过程中,教师在课堂上教授的碌仑只是虽然重要但却不是教学内容完全的重点。在教授时应该考虑课堂教学内容的延伸,即通过社会实践活动来增加德育教学的水平。由此可知,如果高校想要最大化立德树人教学的工作效果就不能够忽视掉社会实践方面的作用。
以同煤集团大型矿区资源与环境协调开发系统为基础,其中煤炭资源的可采储量可视为系统的生命力,安全生产指标可视为系统的免疫力,环境保护指标可视为系统对外部的适应力,大型矿区的经济、社会效益可视为系统的活力,由此建立了大型矿区资源与环境协调开发系统模型,如图1所示。
选用合理的施工机械设备,在整个施工过程中至关重要,适合南水北调较大工程量的地基处理,且能满足施工质量和进度的需要。设计图纸对桩径、处理深度的要求直接影响选择大型、中型还是小型的桩机,尽可能优先选用履带式柴油打桩机(型号W1001)、3t柴油锤,这种中小型设备最能节省投资。
![width=346,height=112,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/f9552d33e5344b1968c907fc7fbc23d5.png)
图1 大型矿区资源与环境协调开发系统
通过对大型矿区资源与环境协调开发系统进行综合分析,可以实现以下目标:
1)充分反映矿井资源储备、资源管理、开采技术与资源条件适应性、安全投入与管理、环境保护与治理、效率与效益等方面的水平,即反映系统发展现状。
2)通过科学分析与评价,确定系统内部对系统发展起积极与消极作用的影响因素,即发现系统存在的问题。
某核电厂取排水设计对渔业资源经济价值影响分析………………………………………………… 杨帆,傅小城(3-65)
3)针对系统存在的问题,进行有针对性的整改提高,为矿井制定科学的整改措施提供数据支撑,即指导系统整改提高。
4)科学的预测系统未来发展态势,以便及时调整或制定矿井发展战略,提高企业竞争力,即指引系统发展方向。
2 大型矿区资源与环境协调开发模糊层次分析模型
2.1 基于AHP方法建立评价指标体系
基于大型矿区资源与环境协调开发的概念、内涵及目标,将该系统细分为生命力子系统、免疫力子系统、适应力子系统、活力子系统,建立了以矿井生命力指数、免疫力指数、适应力指数、活力指数为准则的矿井健康指数层次结构模型,如图2所示。
![width=346,height=125,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/8d2e9cc7633a3c1d87049bab793106a7.png)
图2 矿井健康指数层次结构模型
基于全面、不重叠、易获取的原则,采用统计调查与专家咨询的方法,充分考虑大型矿区面临的问题及解决方案,确定大型矿区资源与环境协调开发评价指标体系,见表1。
采用AHP方法确定各影响因素权重:
![width=431,height=35,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/7ff70937a6a4f7c197515f5a8465500c.png)
式中,cij为因素i和因素j对应目标的重要性,cij>0,cij=cji,ci=j=1;Wi为相对权重。各指标的权重值可通过向五位以上煤炭行业相关专家咨询确定,并进行加权平均及归一化处理。
2.2 基于FCE方法构建判断矩阵
基于大型矿区资源与环境协调开发评价模型的特点,采用清晰集合构造模糊集合法确定隶属度[15,16]。
假设A1、A2、A3、…、An为n个任意的清晰集合,从其中任意取出k(k=1,2,3,…,n)个集合进行求交集,共存在个交集,这
个交集的并集为Bk,用k/n与Bk的乘积得到一个模糊集合Bkk/n,其隶属函数为:
![width=448,height=58,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/5ba064bfc763e0276d6a7cffa2dcb8db.png)
进行大型矿区资源与环境协调开发模糊综合评价,得到模糊综合评价结果集:
![width=184,height=88,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/62c9b696cf87516ca24ce98dbd6c04e4.png)
式中,Bi为各因素评价矩阵;μij为评判人对第i个指标的健康程度级别j的评分,为健康程度级别数量。
表1 评价指标体系
![width=357,height=662,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/ed9b874c76d121f3012a2ee92895fac0.png)
准则层指标层生命力指数H1煤炭资源可采储量(H11)煤炭资源回采率(H12)矿井发展规划(H13)发展基金储备(H14)技术人才储备(H15)开采技术与资源条件适应性(H16)可采煤层厚度(H17)煤层稳定性(H18)煤层埋深(H19)免疫力指数H2采掘设备安全可靠性(H21)安全避险六大系统健全程度(H22)煤层自燃防灭火体系(H23)瓦斯抽放技术水平(H24)地质灾害预测水平(H25)人员安全保障水平(H26)百万吨死亡率(H27)职业病发病率(H28)职工安全意识水平(H29)适应力指数H3生态环境可再生能力限制程度(H31)采空区减沉技术水平(H32)保水开采技术水平(H33)“三废”治理程度(H34)伴生资源利用率(H35)生态建设工程投入水平(H36)环境管理体系建设(H37)生态环境监测水平(H38)节能降耗水平(H39)活力指数H4劳动生产率(H41)吨煤成本(H42)资金利润率(H43)资金利税率(H44)技术创新投入水平(H45)科学技术支撑水平(H46)区域经济贡献水平(H47)解决地方就业水平(H48)
采用向井下一线工人、中层管理者、行业专家、相关政府职能部门发放调查问卷的形式,对评价指标进行打分,采用清晰集合构造模糊集合法确定评价指标的隶属度,求解各影响因素的评价矩阵,并对计算结果进行归一化处理。
2.对分包商管理不到位。大量分包商存在挂靠问题,还有违规分包或超越资质承包工程的现象,许多分包工程现场管理资料不健全,从分包工程的现场交底到供应领料均未出现分包商名称和公章,部分单位未取得职业健康安全和环境管理体系认证,分包商对风险抵押金的缴纳不及时、不到位,不按规定办理意外伤害保险。
R=Wi·Bi(3)
经计算与归一化处理,评价矩阵B为:
T=R·UT(4)
式中,T为健康指数评价值;UT为健康指数评价集对应的分数向量。
3 评价案例分析
3.1 矿井概况
同煤塔山煤矿可采煤层5层,分别是2#、3#、4#、5#、8#煤层,矿井地质储量50.7亿t,工业储量47.6亿t,可采储量30.7亿t,设计年生产能力15Mt,矿井设计服务年限140a。塔山煤矿大力发展循环经济产业园区建设,配套建设了选煤厂、坑口电厂、资源综合利用电厂、甲醛项目、煤矸石砖厂、高岭土加工厂、水泥厂、日处理4000m3的污水处理厂等。在单井产量、工作面单产、人均效率、成本利税率等方面已经达到国内一流水平,属于现代化高产高效矿井。
3.2 塔山煤矿安全高效绿色开发评价
采用AHP方法,通过征求专家意见,确定评价指标权重:
W4={W41,W42,W43,W44,W45,W46,W47,W48}={0.2,0.2,0.1,0.1,0.15,0.15,0.05,0.05}
W1={W11,W12,W13,W14,W15,W16,W17,W18,W19}={0.2,0.15,0.1,0.1,0.15,0.15,0.05,0.05,0.05}
W2={W21,W22,W23,W24,W25,W26,W27,W28,W29}={0.2,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.2,0.05,0.05}
30年,从“连峰际天、飞鸟不通”到通航全国23个城市、县县通高速、村村组组通公路、家家户户路硬化,矢志不渝的毕节人,打破了制约发展的最大瓶颈,拨开了云雾、凿开了山门,实现了人民生活从普通贫困到基本小康的跨越。
W3={W31,W32,W33,W34,W35,W36,W37,W38,W39}={0.1,0.1,0.1,0.2,0.15,0.1,0.05,0.05,0.15}
取适当大小的心肌组织样本,加入适量的细胞裂解液,用匀浆机将组织样本破碎.随后置于冰上裂解样本15 min.接下来,将蛋白样品置于离心机中以12 000 r/min离心30 min后,将蛋白上清液转移至新的离心管中,加入上样缓冲液后100°C使蛋白变性,迅速放入冰中冷却,短时离心.采用标准牛血清白蛋白(albumin from bovine serum,BCA)定量方法对样本进行蛋白含量均一化后待用.细胞裂解液配方(以1 mL为例)如下:1 mL细胞裂解液,10µL磷酸酶抑制剂,10µL苯甲基磺酰氟(phenylmethanesulfonyl fluoride,PMSF).
W={W1,W2,W3,W4}={0.3,0.3,0.24,0.16}
脑梗死是一种受遗传因素和环境因素共同影响的具有高发病率、高致残率、高医疗费的常见老年病之一。人类一些基因多态性与脑梗死的遗传易感性相关[1-4]。已有研究显示花生四烯酸细胞色素P450(cytochrome P450 proteins,CYP)代谢基因如EPHX2 G806A可能与脑梗死的发生相关[2],而关于另一重要参与花生四烯酸代谢的CYP2C19基因与脑梗死研究较少。本研究采用基因芯片技术对本院收集的老年人 CYP2C19 基因rs4244285、rs4986893两个单核苷酸多态位点进行基因分型,以探讨CYP2C19基因多态性与老年人脑梗死的相关性,并为临床提供个体化用药。
根据千万吨矿井安全高效绿色开发评价模型,确定矿井健康指数评价集:U={很健康,健康,亚健康,不健康}={>90,70~90,60~70,<60},得到千万吨矿井健康指数评价值如下:
![width=375,height=82,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/519c3ca75a2bc04bade3ee764b767528.png)
进行模糊综合评价:
通过进行问卷调查,发放问卷50份,收回问卷43份,得到了塔山煤矿千万吨矿井资源与环境协调开发模糊评价结果,见表2。
R=W·B=(0.2852,0.2913,0.2404,0.1813)
确定塔山煤矿资源与环境协调开发系统现状评价值为:
关联结构水平(relational leve1):采用两种或两种以上的分析方法,得到至少两种结果.如:由于,加上乌市有两个优级天气,所以乌市空气质量好;由,昆明空气质量稳定,且昆明没有污染等级的天气,所以昆明空气质量好.
T=R×UT=(0.2852,0.2913,0.2404,0.1813)×
(95,80,65,30)=71.5
依据大型矿区资源与环境协调开发评价标准,同煤集团塔山煤矿属于健康。
3.3 存在的问题及措施
通过对塔山煤矿开发现状进行综合评价,发现矿井的免疫力指数与活力指数较高,生命力指数次之,适应力指数较差,应加强资源回采率、生态环境保护等方面的技术与资金投入,尤其是地表减沉与生态恢复建设。
从长远规划考虑,应加强与推广循环经济建设,重视地表生态环境监测与保护,在煤炭形势持续低迷情况下,严格控制吨煤成本,提高资金利用率,加强人员、设备管理,提高矿井的生命力与适应力。
在很多机构和部分会计人员中,接受继续培训教育的认识程度不足。由于各行各业都需要会计人员,很多机构和单位将会计人员作为后勤保障人员,不重视培训教育。在继续教育培训过程中,将更多的精力和资金放在业务人员培训教育上。在很多领导的思想意识中,都认为会计人员现有的知识结构和理论修养,足以承担企业现有的会计工作,对于财务管理所面临的新问题、新趋势、新动态,以及会计出台的全新法规和行业规范,会计人员在日常工作中,只要加强自我学习就能够获得,没有认识到会计人员继续培训教育的重要性。
为此我们于2004年11月27日在振兴镇晓山村对该地区油松纯林进行二次渐伐初探。在林分内选取具有代表性地段设置标准地,样地面积为0.1 hm2,共设置两处样地。对设置样地采取每木检尺,计算后按径阶确定保留木、既砍小留大、砍劣留优,控制采伐蓄积强度在50%以下。经现场施工后具体情况见下表:
表2 塔山煤矿安全高效绿色开发模糊评价结果
![width=357,height=662,dpi=110](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/05/9cd2943752a6797a8878fce28b1b16d3.png)
很健康健康亚健康不健康WijWi0405010020103505200301503042028001010330550020102205302500150710180110015065027008000505103801100050620380000503062031007002033058009001025063012001070300010110740150010460510030010950050002071029000050620340040005030120270550060100170310520100120570310102206301100402074021005001503705400600301018034046002005013021057009005041053006001502404105500400203705101200201103405200107602200200104305100600150440470090015061028011000507802200005016
4 结 论
1)提出了大型矿区资源与环境协调开发系统的概念,建立了以矿井生命力指数、免疫力指数、适应力指数、活力指数为准则的矿井健康综合指数层次结构模型。
2)基于AHP方法建立了大型矿区资源与环境协调开发评价指标体系,确定了评价指标权重,采用清晰集合构造模糊集合法确定了隶属函数,基于FCE方法确定了计算指标权重及计算方法。该方法可对大型矿区资源与环境协调开发系统现状进行量化分析,为整改提高及长远规划提供理论支撑。
3)通过对同煤塔山煤矿进行综合评判,塔山煤矿健康综合指数为健康,但矿井对外界环境的适应力较差,应加强生态环境保护方面的技术与资金投入。
参考文献:
[1] 魏一鸣,吴 刚,刘兰翠,等.能源-经济-环境复杂系统建模与应用进展[J].管理学报,2005,2(2):159-170.
[2] 李继峰,张阿玲.国际能源-经济-环境综合评价模型发展评述[J].能源政策研究,2006(5):33-39.
[3] 张阿玲,郑 淮,何建坤.适合中国国情的经济、能源、环境(3E)模型[J].清华大学学报(自然科学版),2002,42(12):1616-1620.
[4] 钱鸣高,许家林,缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报,2003,32(4):343-348.
[5] 钱鸣高,缪协兴,许家林.资源与环境协调(绿色)开采及其技术体系[J].采矿与安全工程学报,2006,23(1):1-5.
[6] 钱鸣高,缪协兴,许家林.资源与环境协调(绿色)开采[J].煤炭学报,2007,32(1):1-7.
[7] 谢和平,王金华,申宝宏,等.煤炭开采新理念—科学开采与科学产能[J].煤炭学报,2012,37(7):1069-1079.
[8] 谢和平,王金华,申宝宏,等.煤炭开采新理念—科学开采与科学产能[J].煤炭学报,2012,37(7):1069-1079.
[9] 谢和平,高 峰,鞠 杨,等.深地科学领域的若干颠覆性技术构想和研究方向[J].工程科学与技术,2017,49(1):1-8.
[10] 袁 亮.煤炭精准开采科学构想[J].煤炭学报,2017,42(1):1-7.
[11] 袁 亮,张 通,赵毅鑫,等.煤与共伴生资源精准协调开采—以鄂尔多斯盆地煤与伴生特种稀有金属精准协调开采为例[J].中国矿业大学学报,2017,46(3):449-459.
[12] 何满潮,宋振骐,王 安,等.长壁开采切顶短壁梁理论及其110工法—第三次矿业科学技术变革[J].煤炭科技,2017(1):1-9,13.
[13] 何满潮,高玉兵,杨 军,等.无煤柱自成巷聚能切缝技术及其对围岩应力演化的影响研究[J].岩石力学与工程学报,2017,36(6):1314-1325.
[14] 吴永平.同煤塔山循环经济园区发展循环经济的实践[J].煤炭经济研究,2010,30(1):7-10.
[15] 曹树刚,王艳平,刘延保,等.基于危险源理论的煤矿瓦斯爆炸风险评价模型[J].煤炭学报,2006,31(4):470-474.
[16] 王爽英,吴 超,左红艳.中小型煤矿生产安全模糊层次分析评价模型及其应用[J].中南大学学报(自然科学版),2010,41(5):1918-1922.
下一篇:综放孤岛工作面煤柱合理宽度研究