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礦井煤炭資源評價及管理的理論與方法研究論文
摘要：準(zhǔn)確認(rèn)識、恰當(dāng)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(fā)開采資源環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)效益整體最優(yōu)的關(guān)鍵，也是實現(xiàn)煤礦企業(yè)決策與管理信息化、智能化與自動化的基礎(chǔ)。本論文以輔助開采與管理決策，提高資源合理開發(fā)利用水平為目標(biāo)，以國內(nèi)外相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，以礦井煤炭資源作為研究對象，結(jié)合作者主持承擔(dān)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(fā)開采特點，利用理論與實證分析結(jié)合，技術(shù)經(jīng)濟(jì)結(jié)合，宏觀微觀結(jié)合，點面結(jié)合，定性定量結(jié)合，實際計算與計算機(jī)模擬結(jié)合，繼承與創(chuàng)新結(jié)合，學(xué)科交叉綜合等方法，運用采礦工程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、礦井地質(zhì)、礦山測量多學(xué)科知識及數(shù)理統(tǒng)計、模糊數(shù)學(xué)、穩(wěn)健數(shù)據(jù)處理、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、分形幾何、層次分析、灰色系統(tǒng)、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)等多種定量分析手段，從資源開發(fā)者、所有者，采礦權(quán)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(jìn)行了系統(tǒng)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(qū)多個煤礦得到實際應(yīng)用，取得了較好的效果。
論文的主要成果有：
�。�1）在全面系統(tǒng)分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，論文以煤炭資源地質(zhì)條件準(zhǔn)確描述擬合、規(guī)律探索與預(yù)測為基礎(chǔ)，以資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型構(gòu)建為橋梁，以煤炭資源評價與管理為主體，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、資源利用管理的調(diào)控政策研究，初步構(gòu)建起了以煤炭資源評價預(yù)測、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、開發(fā)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(xiàn)了評價與管理的一體化、計算機(jī)化、實時化，實用化。論文關(guān)于煤炭資源管理方面的研究幾乎覆蓋了煤礦企業(yè)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(biāo)數(shù)據(jù)多源、多相、精度不等、分布復(fù)雜、異值不可避免等特點，論文推導(dǎo)了有關(guān)穩(wěn)健數(shù)據(jù)處理公式，開發(fā)了計算機(jī)程序，并大規(guī)模應(yīng)用到資源評價與關(guān)系模型構(gòu)建研究中，取得了較好的效果。論文實例研究表明，用穩(wěn)健方法建立關(guān)系或預(yù)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(shù)據(jù)或異值，具有去偽存真的效果，能避免有悖于采礦規(guī)律的模型出現(xiàn)，使預(yù)測值更加符合實際。
（3）論文總結(jié)歸納了煤炭資源條件單因素評價的基本內(nèi)容、資源條件數(shù)據(jù)變化程度的常用估計方法，分析探討了影響開發(fā)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(jù)平頂山礦區(qū)實際資料，運用數(shù)理統(tǒng)計、方向統(tǒng)計、分形幾何等方法，揭示了該礦區(qū)主要井田內(nèi)斷層的若干統(tǒng)計規(guī)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(shù)的最優(yōu)形式，建立了這一指數(shù)與開采指標(biāo)的關(guān)系模型，提出了未采區(qū)或工作面內(nèi)斷層破壞程度及開采指標(biāo)的預(yù)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(yù)測模型與俄羅斯學(xué)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(shù)據(jù)，進(jìn)行了煤厚分布的正態(tài)性檢驗，分析討論了煤層穩(wěn)定性幾種評價方法的理論與統(tǒng)計關(guān)系，從理論上解釋了現(xiàn)場煤層穩(wěn)定性分類出現(xiàn)矛盾的原因，說明了用多個指標(biāo)評價同一資源條件因素時應(yīng)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(guān)系模型構(gòu)建、隸屬函數(shù)與權(quán)重確定、算子選取方法及其效果。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)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(jié)、提煉，構(gòu)成了礦井煤炭資源評價理論方法框架體系的重要內(nèi)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(yīng)用。
�。�6）討論總結(jié)了煤炭資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型構(gòu)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(qū)評價值確定的采前評價結(jié)果校正法與預(yù)測模型法，并進(jìn)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(chǎn)工效關(guān)系的穩(wěn)健多元回歸模型、灰色GM（0，h）模型、模糊綜合評價——穩(wěn)健回歸模型、模糊綜合評價——穩(wěn)健趨勢面模型、模糊控制預(yù)測模型、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型的特點與效果。
�。�7）有些開采指標(biāo)關(guān)系模型，如成本、售價等，要求全面考慮資源條件、開采指標(biāo)隨空間、時間變化而變化的特征。但現(xiàn)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(guī)律分析、指標(biāo)預(yù)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(biāo)空間——時間動態(tài)特征的關(guān)系模型構(gòu)建方法，以曲線描述成本隨時間變化而變化的規(guī)律，以回歸模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等模型反映資源條件與開采成本的關(guān)系，用專家評議或?qū)哟畏治龇�、神�?jīng)元網(wǎng)絡(luò)法確定權(quán)重，以工作面作為資源條件評價單元，利用平頂山礦區(qū)十一對生產(chǎn)礦井最近6～8年的幾百個采面、近百個年成本數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代構(gòu)建了具有前述特征的關(guān)系模型，同時提出了基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)增刪的模型調(diào)整或重構(gòu)方法，特殊情況（某些開采指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變、逆變等）的判斷及模型修正方法，開發(fā)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，擬合及預(yù)測精度較為理想，比較符合實際。這些工作使實時、動態(tài)評價、預(yù)測成為可能。
�。�8）討論了煤炭資源經(jīng)濟(jì)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)可采性評價的基本方法、模型及評價實例，根據(jù)平頂山礦區(qū)實際資料，揭示了開采工效、成本、灰分、售價增減對煤層經(jīng)濟(jì)可采厚度的影響，工作面單產(chǎn)與含矸煤層經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)系，礦井地質(zhì)條件與經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)系，煤量類別與經(jīng)濟(jì)可采厚度的關(guān)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(qū)得到應(yīng)用。
（9）分析了我國煤炭資源回收狀況，討論了與采出率有關(guān)的現(xiàn)行可采儲量與礦井設(shè)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(jìn)方法，提出了儲量發(fā)生增減時攤銷方法、簡便公式，給出了性質(zhì)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(fā)利用評價的內(nèi)容、目標(biāo)、方法及方案對比評價、開發(fā)效益評價模型，給出了研究實例。
�。�10）基于現(xiàn)行放頂煤開采采出量及采出率確定方法，推導(dǎo)出了這種工藝采出量及采出率的誤差估計模型，根據(jù)兗州南屯礦實際數(shù)據(jù)，計算出了誤差估計模型中相應(yīng)參數(shù)（即由統(tǒng)計產(chǎn)量改算實測產(chǎn)量所需的參數(shù)）的相似維、實驗及理論變異函數(shù)，基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)理論，得到了三種采樣方式、不同采樣間距與上述參數(shù)估計誤差、采出量相對誤差的關(guān)系。該成果為進(jìn)一步研究放頂煤開采采出量及采出率的測算、標(biāo)準(zhǔn)制定等問題提供了依據(jù)及途徑。
�。�11）采用公式推導(dǎo)與模擬方法，分析了有償使用或資源資產(chǎn)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(bǔ)償費、資源資產(chǎn)評估參數(shù)的獲取、儲量級別對評估價值的影響、礦產(chǎn)資源資產(chǎn)與礦業(yè)權(quán)的關(guān)系、激勵機(jī)制與調(diào)控模式的構(gòu)建等問題進(jìn)行了理論探討，基于資源價值理論及非“三下”開采資源補(bǔ)償費費率標(biāo)準(zhǔn)，推導(dǎo)出了“三下”開采資源補(bǔ)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(xiàn)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用需解決的關(guān)鍵問題與技術(shù)路線。
�。�12）論文討論了煤炭資源資產(chǎn)價值及級差收益的概念、構(gòu)成，提出了地質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)勘探費、標(biāo)準(zhǔn)投資、標(biāo)準(zhǔn)采出率、標(biāo)準(zhǔn)開采成本、標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)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(qū)十一對生產(chǎn)礦井600多個工作面數(shù)十萬個資源條件與開采經(jīng)營數(shù)據(jù)及有關(guān)圖紙資源，構(gòu)建了一系列具有空間、時間動態(tài)特征的資源條件與開采指標(biāo)關(guān)系模型、評價參數(shù)確定模型，開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對平頂山礦區(qū)十一對生產(chǎn)礦井進(jìn)行了實際測算，得到了各礦各煤層從1990年到20__年以礦區(qū)為基準(zhǔn)的期內(nèi)煤炭資源資產(chǎn)價值與級差收益、剩余煤炭資源資產(chǎn)價值與級差收益，分析得到了標(biāo)準(zhǔn)開采成本、標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用的領(lǐng)域與途徑，測算達(dá)到了動態(tài)實時、可靠實用。
關(guān)鍵詞：煤炭資源評價煤炭資源管理開采指標(biāo)動態(tài)預(yù)測
開采采出率資源資產(chǎn)價值級差收益
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