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无废开采评价理论的研究
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摘要
20世纪是人类有史以来生产力发展最快的百年,也是人类对地球环境破坏最大的百年,其中矿业是最主要的破坏者和污染源和灾害源。矿山开采在为我们提供有用的资源的同时,也导致了环境的严重恶化。这种恶化已形成了全球性的问题,并日益威肋着人类的生存。正如匈牙利学者欧文·拉兹洛所述,人类目前正处在死亡与重生的十字路口,如果目前还不能有效改变当前的生产方式与思维方式,不能实现意识革命和文化转型,建立起全新的生态价值和生态伦理,那么人类和整个世界都将进入“毁灭期”,万劫而不复。
     无废开采是一个全新的概念,是人类对社会发展历史进行痛苦反思后提出的新的发展思想和发展观,是21世纪矿业发展的重大课题,并日益获得国内外广泛的重视与关注。目前,加强矿山环境保护,实现其长期、持续、稳定地生产已成为我国矿业重要的发展方向。
     近年来,无废开采的实践给科研工作者提出了许多全新的研究课题,无废开采的设计与评价问题便是其中之一。由于无废开采起步与发展的时间较短,目前尚无系统的、深入的、相关的理论与方法公开发表,国外也未有同类成果面世。因此,探索和完善无废开采设计与评价的理论与方法显得尤为重要。
     本文首先分析了实行无废开采的意义和我国无废开采的现状,并针对无废开采的概念、研究方法、实现途径与判别标准进行了专门的论述,简述了本文应用于无废开采设计与评价系统的决策理论与优化方法,结合作者的科研实践经验与无废开采理论、仿生群落体理论,引入现代实用的可视化技术与方法,开创性地建立了无废开采规划设计与评价的可视化数学模型,并通过一实践案例对其进行了说明与论证。另外,作者在研究中提出的一些独到的见解与方法,对发展与完善无废开采设计与评价的理论体系有重要的意义。
     我们知道,实现无废开采的关键:一方面是要尽量扼制废料的产出,另一方面是要寻找有效的方法对产出的废料进行治理。
     而要扼制废料的产出,必须要根据矿山开采的特点,合理确定开采品位,减少废石的采掘,控制采矿过程中废石的混入。因此必须对采矿工艺过程进行合理地控制和优化,其中,重点是对资源利用(资源合理评估)、采矿工艺方案和采矿工艺过程的优化。
     在资源评估方面,本文从无废开采效益与开采品位这两方面来进行了评估和分析,并提出了其评估与计算的方法,以最大限度地减少废料和产出,最大程度地提高资源的利用率和矿山开采效益。另外,为合理地控制采切时废料的混入,在采矿方法设计中还引入了衡量采准工作的采切废石混入率的标准与计算方法。
     采矿工艺过程的优化,主要是要设计选用最合适的采矿方案与最合适的采矿工艺。这是实现无废开采极为重要的一个方面,它直接影响着矿山的开采效益与无废开采效果。
     在采矿方案优选方面,发展应用模糊数学与层次分析法的组合决策优化方法对无废开采方案优选的指标体系、权值的分析处理与系统进行了综合评判,并建立了系统实用的方案优化选择数学模型,以获得最佳、合理的无废开采方案。
     在采矿工艺过程控制方面,重点控制采切和采矿过程中废石的混入,将无废开采规划与设计过程的各步骤,按其工艺环节与顺序,详细地以表格方式表达,并列出了各计算方法,
    
    黄志伟博士学位论文
    试图形成适用的采矿设计格式,并为后面可视化设计编程打下基础。
     然而,众所周知,即使对采矿工艺过程进行最大程度的优化和控制,也只能尽量地减少
    废料的产出,不能完全消除废料的产出,只能做到少废,还必须针对产出废料的情况进行治
    理。因此,本文从生态系统的角度,采用了仿生群落体的方法,依照生物食物链的原理,建
    立起一个相互制约的仿生群落系统,将_L业生产的废料消化在各生产内部和相互间的组合过
    程中,从而达到无废开采的目的。
     无废开采,从其内涵可知,是一个涉及面很广的课题,既受矿床矿物的影响,又受生产
    各环节与矿山地理位置及其区域经济的影响,评价时还需要涉及到方方面面,评价难度很大。
     为了较详细地考察矿山的无废开采程度一与水平,本文将其划分为两个方面来进行评价,
    其一是对矿山无废开采程度的评价,查看其无废开采几个主要方面的进程;其二是综合各方
    面的因素,按国际通用标准对其无废开采水平进行综合评价。
     在无废开采程度评价方面,本文在前人的基础上,主要从无废开采效益、废料资源化程
    度,以及”四废”处理程度这三个方面进行评价,分别提出了系统而适用的评价方法和评价标
    准,完善和发展了矿山无废开采程度的评价体系。评价中,为了更全面地评价矿山无废开采
    效益,文中首次提出了用社会效益与经济效益共同来比较和考察矿山的无废开采效益,并分
    别探索性地提出了其计算方法与评判标准。
     此外,本文根据无废开采与可持续发展的内涵,开创性地将对矿山无废开采的综合评价
    转化为对矿山可持续发展的评价,从而可从更全面、更长远的角度来分析和评价,同时便于
    与国际上相关通用的量化与核算标准接轨,增强评价系统的准确性和实用性。
     文中参照国际通用的方法,探索性地建立了无废开采综合评价(亦即矿山可持
The production development during twentieth century is the fastest than before since mankind being, and destroy to the environment of the earth is the greatest, too, of which, the mining industry is the major destroyer, and the major polluter, and the major source of disasters.
    Mining brings on severe deteriorate to the earth environment, as it affords us useful resource. This deterioration has become the global problem, which increasingly threatens the existing for the mankind. Just as the scholar Eowen.Iadz of Hungary says, now, mankind has come to a crossing for death or revival. Both the mankind and the world would go to die, If mankind could not change current production mariner and thinking manner on effect, and could not alter his consciousness and culture, establishs a entirely new thought for zoology value and zoology ethic.
    Wasteless mining is a new idea and a developing thought or view, and is an important subject in mining development in 21 century and is increasingly received universal attention at home and abroad, which was brought forward after human has thought over with agony his social historical development. Therefore, it has become an important development direction for our mining industry to protect mine's environment, and to keep mine production with continuance and steadiness for a long period
    Within recent years, many new problems were brought forward through wasteless mining experience, in which, the right design and objective appraise for the wasteless mining is one of its problems. Because it is very short for the idea of wasteless mining to be put forward, there are no relative systemic theories and methods published both at home and abroad. Therefore, it is very important for developing and improving its theories and methods.
    At the first, the paper describes the importance and the present status of the application of wasteless mining in our country, and gives a special discussion for its conception ,research approaches, and some apply pathways for wasteless mining, then makes a brief description of decision-making and optimizing theories and methods applied in the paper's design and appraisal for the wasteless mining. After that, the author, based on the wasteless mining theories and his research experience, put forward creatively a new method to design and appraise for the wasteless mining, in which the modern applicable visualization technique are applied. At the end the paper gives a practice example to explain its usage and to prove its success. In the paper some of original opinions and methods put forward by the author have great importance to develop and improve the design and the appraise theory system in wasteless mining.
    As we know, the key to actualize the wasteless is to decrease the waste in mining as possible, and to look for efficient ways to eliminate brought waste.
    To decrease the brought waste in mining, it is necessary to choose right mining grade of the resource, and to decrease the waste in excavation and mining, based on the specialty of the mining. So it has to design the mining technology and the process rightly, in which, the key is the resource utilization and the mining scheme and the design for mining process.
    At the aspect of resource appraise, the paper appraises and analyses it from its benefit and its mining grade, and puts forward up their methods for appraise and calculation, in order to
    THE RESEARCH FOR THE THEORY OF WASTELESS MINING APPRAISE
    
    
    decrease the brought waste in mining, and to increase the resource utilization and the benefit of the mining. Furthermore, the criterion and the calculation method for the right ratio of waste and ore in mining excavation are introduced, to control the waste rightly in the mining preparation.
    The optimization for mining process is mainly to design and choose the best mining scheme and the best mining techniques, which is the one of most important aspect to actualize wasteless mining, and decides the mining benefit and the wasteless mining effect.
    At the aspect of mining scheme selection, the paper analys
引文
1 中国有色总公司采矿情报网,《有色金属矿山废碴综合利用调研报告》,1992
    2 黄志伟,”四川石材矿山开采现状调查与建议”,《石材》,1998(9)
    3 彭怀生,《矿床无废开采的规划与评价》,冶金工业出版社,2001
    4 古德生,“金属矿床深部开采的科学问题”,中南大学(R),2001年11月6日
    5 古德生,“二十一世纪矿业”,中南大学,内部资料,2002
    6 吴超,”博士生安全科学理论讲稿”, 中南大学(R)
    7 周科平等,”21世纪中国有色金属矿山可持续发展战略与对策”,《矿业快报》,2001(10)
    8 朱训,”新世纪中国矿业面临的任务与发展战略思考”,《中国矿业》,2001(1)
    9 林河成,“我国铜矿山生产中的三废状况及治理”,《矿山环保》,2001(4)
    10 黄志伟等“我国采矿技术的发展与展望”,《有色金属》,1996(2)
    11 黄志伟等,“鑫汇黄金矿业公司无废开采工艺与实践”,《有色金属》,2003(1)
    12 黄志伟等,“我国无废开采现状”,《矿业研究与开发》,2002(4)
    13 国家环保总局,“1999年中国环境状况公报”,《环境保护》,2000(7)
    14 国家环保总局,“2000年中国环境状况公报”,《环境保护》,2001(7)
    15 中国科学院,《1999年科学发展报告》,科学出版社,1999.3
    16 顾传辉,“生态城市评价指标体系研究”,《环境保护》,2001(11)
    17 胡鞍钢,“我国环境污染现状”,《安全与环境学报》,2001(12)
    18 潘峰等,“模糊综合评价在水环境质量综合评价中的应用研究”,《环境工程》,2002(4)
    19 张越等,“环境经济投入产出模型的应用与发展”,《环境保护》,2000(11)
    20 周势俊,“地理信息系统在大空湾水质现状评价中的应用”,《环境保护》,2000(9)
    21 陆长清,“污染治理方案论证的指标体系与评价方法”,《环境保护》,2001(1)
    22 李炳清,“实施污染物排放区域质量控制优化的离散规划模型”,《环境保护》,1999(12)
    23 杜培军,“矿山环境保护及其它空间信息技术支持研究”,《矿山环保》,1999(3)
    24 李常发,“开展固体废弃物综合利用,促进矿山可持续发展”,《金属矿山》,2001(2)
    25 付英,“试论21世纪初中国的矿产资源战略”,《战略、资源、产业》,2001(1)
    26 坎纳,“矿业和环境议程”,《国外金属矿山》,2002(2)
    27 Howard S. Peavy et al., Environmental Engineering, McGraw-Hill, Inc., 1985
    28 P.A. Vesillind et al., Environmental Engineering, Ann Arbor Science Publishers, 1982
    29 Linvil G. rich, Environmental Systems, McGraw-Hill, Inc., 1973
    30 Water Supply snd Pollution Control, John W. Clark et al.
    31 John W. Clark et al., Water Supply snd Pollution Control, Thomas Y. Cro well Company, Inc., 1977
    32 Karl Imhoff's, Handbook of Urban Drainage and Wastewater Dispasal, John Wiley
    
    &Sons, Inc., 1989
    33 M. Crawford, Air Pollution Control Theory, McGraw-Hill, Inc., 1976
    34 H. Brauer, et al., Air Pollution Control Equipnent, Springer Varlag, Berlin Heidel delery, 1981
    35 J.H. Seinfeld, Air Pollution:Physical and Chemical Fundamentals, McGraw-Hill, Inc., 1975
    36 S. Calert & H.M. englund, Handbook of Air Pollution Techology, John Wiley & Sons, Inc., 1984
    37 Yencent Cavaseno, Industrial Air Pollution Engineering, Chemical Engineering. McGraw-Hill, Inc., 1980
    38 David C. Wilson. Waste management, Planning, Evaluation, Techno——logies, Clarendon Press Oxford, 1989
    39 George, Tchobanoglous et al., Solid Wastes: Engineering Principles and Managements Issues, McGraw-Hill, Inc., 1977
    40 中国有色金属工业总公司铅锌局,《中国铅锌矿山》,1993.12
    41 郝忠,《大型矿区可持续发展技术》,科学出版社,2000.6
    42 国家质量技术监督局,《固体矿产资源\储量分类》,199.6.08
    43 钱阔等,《自然资源资产化管理—可持续发展的理想选择》,经济管理出版社,1996年
    44 褚大建等,《走可持续发展之路》,上海科学普及出版社,1997年
    45 联合国编,《国民经济核算体系》。中国统计出版社,1995年
    46 徐嵩龄,《中国环境破坏的经济损失计量》,中国环境科学出版社,1998年
    47 黄志安,“我国矿区可持续发展与资源综合利用”,《世界采矿快报》,1999.8.15
    48 吕贻峰等,“矿产资源可持续利用途径探讨”,《矿产保护与利用》,2001(3)
    49 任甲云,“矿产资源开发利用的研究现状及其认识”,《中国矿业》,2001(4)
    50 郭金峰,“论地下矿山无废开采技术的研究”,《金属矿山》,2001(3)
    51 尹继佐,《可持续发展战略》,上海人民出版社,1998年
    52 甘师俊,《可持续发展—跨世纪的抉择》,广东科技出版社,1997年
    53 中国科学院可持续发展研究组,《1999中国可持续发展战略报告》,科学出版社,1999年
    54 郑积源,《跨世纪科技与可持续发展》,人民出版社,1998年
    55 钱阔等,《自然资源资产化管理—可持续发展的理想选择》,经济管理出版社,1996年
    56 Hilson G.Sustainable development polices in Canada's mining sector: an overview of government and industry efforts. Environment Science & Policy, 2000,(3),201-211
    57 Shinya MW. Canada's new minerals and metals policy-Advancing the concept of sustainable development in the minerals and metals industry. Resource Policy, 1998,24(2),95-104
    58 Tilton J. Exaustable resources and sustainable develoment. Resource Policy, 1996,23,91-97
    
    
    59 Hilson G. Pollution prevention and cleaner production in the mining industry. An analysis of current issues. Journal of cleaner production, 2000,(8):119-126
    60 蔡常丰,《数学模型建模分析》,科学出版社,1995。12
    61 谌红,《模糊数学在国民经济中的应用》,华中理工大学出版社,1994.9
    62 陈守煜,《系统模糊决策理论与应用》,大连理工大学出版社,1994.11
    63 那琼,“利用尾矿制备彩色地面砖的研究”,《矿业快报》,2001(10)
    64 周曲波,“西石门铁矿尾矿的再选优化改造试验研究”,《矿业快报》,2001(10)
    65 杨志洪,“含金尾矿资源综合回收采选工艺研究”,《矿业快报》,2001(10)
    66 侯更合,“提高金口岭矿铜尾铁精矿品位的试验研究”,《矿业快报》,2001(10)
    67 樊绐良,“峨口铁矿尾矿中碳酸铁的同收与利用研究”,《矿业快报》,2001(10)
    68 张裕书,“攀枝花难利用矿选铁尾矿综合回收钛试验研究”,《矿业快报》,2001(10)
    69 刘晓蕾,“中条山电厂粉煤灰综合利用试验研究”,《矿业快报》,2001(10)
    70 U.M.Fayyad, G.Piateltsky-shapiro, P.Smyth, and R.Uthe\urusamy, editor. Advances in Knowledge Discovery and Data Mining. AAAI Press/The MIT Press, california, 1996
    71 S.Kadki. Data Explortion Using Self-Organizing Maps. Ph.D Thesid, Heisinki University of Technology, 1997
    72 J.Vesanto. Data Mining Techniques Based on the Self-organizing Map. Master's Thesis, Helsinki Universiy of Technology, 1997
    73 Kohonen, T., Hynninen, T., Kangas, J., and laaksonen, J. SOM-PAK: The Self-Organizing Map Program Package. Technical Report A31, Hilsinki University of Technology. Program Pachage, 1996
    74 Quarterman Lee, P.E. President Essentials of Lean Manufacturing Lean Manufacturing is manufacturing without waste, Lean Manu-facturing Eliminates Waste-Training&Consultin, 2002-7-29
    75 李泽,“可视化模拟技术与空间信息技术的应用”,《金属矿山》,2001(7)
    76 丁其光,“论西部矿业开发与环境保护”,《中国矿业》,2000(6)
    77 牛京考,“矿山固体废弃物的综合利用与治理系统工程”,《中国矿业》,1999(5)
    78 王运敏,“当前我国铁矿尾矿的资源状况、利用现状及工作方向”,《金属矿山》,1999(1)
    79 常前发,“我国尾矿综合利用的现状与对策”,《中国矿业》,2000(2)
    80 常前发,“论矿产资源的开发利用与可持续发展”,《中国矿业》,2000(6)
    81 唐泽圣等,《三维数据场可视化》,清华大学出版社,1999.12
    82 汪成为等,”灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用”,清华大学出版社,1996.12
    83 张路,”创造自己的虚拟世界”,《多媒体世界》,2000,(7)
    84 黄志伟,古德生,”可视化技术与在我国矿业应用展望”,《矿业研究与开发》,2003(1)
    85 陈建宏,《科学计算可视化应用基础》,内部资料,20002,01
    86 “国内外虚拟现实技术的研究状况”,http://www.osta.org.cn/fangzhen/03.htm
    
    
    87 必胜客,“VRML篇—VRML的可视化工具”,http://www.ieshu.com
    88 唐泽圣,”可视化及虚拟现实技术的新发展”,www.Works.net.cn/JCJS/id29.htm
    89 “虚拟现实技术将走向何方”,www.ccidnet.com/html/tech/web/21/58_3766.html/2001/11
    90 张跃等,”土木工程中虚拟现实技术”,www.chinacad.com/person/tmvr/tmvrO.htm
    91 周霭如等,《Visual Basic程序设计教程》,清华大学出版社,2000(3)
    92 廖彬山等,《Visual Basic面向对象与可视化程序设计》,清华大学出版社,2000(10)
    93 王克已,《Visual Basic用户手册》,人民邮电出版社,1997(5)
    94 王克已,(Visual Basic参考手册》,人民邮电出版社,1997(5)
    95 罗为等,《Visual Basic程序设计及应用开发1001问》,电子工业出版社,1997(7)
    96 卢毅,《Visual Basic数据库设计实例导航》,科学出版社,2002(2)
    97 王基一,《用Visual Basic制作多媒体课件》,高等教育出版社,2000(7)
    98 严巍等,《Photoshop6新概念教程》,北京科海集团公司,2001(1)
    99 施威铭等,《Flash5特效大全》,中国铁道出版社,2001(5)
    100 唐建文,《采矿选矿冶金工业废物的产生和处理》,冶金工业出版社,1985.2
    101 林世英,《有色冶金环境工程学》,中南工业大学出版社,1991.9
    102 关凤峻等,《矿产资源综合开发利用评价理论与方法》,地质出版社,1992.12
    103 黄志伟,”老坑采矿方法数值优化选择”,《长沙矿山研究院季刊》,1988(4)
    104 黄志伟,”我国采矿方法数值优化选择应用现状”,《长沙矿山研究院季刊》,1992(2)
    105 黄志伟,”峪耳崖金矿采矿方法优化选择”,《长沙矿山研究院季刊》,1995(1)
    106 黄志伟,”金山金矿采矿方法优化选择”,《长沙矿山研究院季刊》,1994(2)
    107 黄志伟,”鑫汇黄金矿业公司无废开采技术”,《黄金》,2002(11);
    108 编写组,《采矿设计手册2》,中国建筑工业出版社,1986年
    109 西北冶金设计院,《采矿方法计算》(R),1976年
    110 平度市黄金公司等,《山东省平度市大庄子金矿1-1号矿体详查地质报告》(R),1995(12)
    111 山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司,《山东省平鑫汇黄金矿业有限责任公司扩建项目可行性研究报告》(R),2000(11)
    112 长沙矿山研究院,《山东省平度市大庄子金矿采矿方法设计说明书》(R),1999(6)
    113 长沙矿山研究院,《江西德兴金山金矿采矿方法设计说明书》(R),1999(7)
    114 山东省烟台黄金设计研究院,《山东省平度市鑫汇黄金矿业有限公司金浸渣浮选可行性研究报告》(R),2000(11)
    115 《三废治理与利用》编委会,《三废治理与利用》,冶金工业出版社,1995年
    116 张玉清,《矿山技术经济学》,冶金工业出版社,1987年
    117 武汉钢铁公司,《工业污染防治及其技术经济分析》,冶金工业出版社,1991年
    118 齐亚彬等,《矿床技术经济评价案例》,地质出版社,1992年
    119 蒋志,《矿床效益估计的理论和方法》,地质出版社,1995年
    120 F.W.韦尔默,《矿床与矿产经济实用计算》,地质出版社,1995年
    
    
    121 杨季美等,《技术经济学》,中国铁道出版社,1994年
    122 欧文.拉兹洛著,杜默译《巨变》,中信出版社,2002年
    123 黄志伟,”矿山可持续发展评价数学模型”,《金属矿山》,2003(2);
    124 《矿产资源综合利用手册》编委员会,《矿产资源综合利用手册》,科学出版社,2000年
    125 国家环境保护局、华南环境科学研究所,《环境影响评价经济分析指南》,中国环境科学出版社,1988年
    126 汪光顺等,《矿业经济分析数学方法》,中国标准出版社,1995年12月
    127 孙时元,“矿山与选矿无废料工艺研究概况”,《矿产保护与利用》,1986(6)
    128 王松需,《自然资源利用与生态系数》,北京:中国环境科学出版社,1992年
    129 席德立,《无废工艺》,北京:清华大学出版社,1990年
    130 R。E。威廉斯,唐建文译,《采矿选矿冶金工业废物的产生与处理》,北京:冶金工业出版社,1985年
    131 E.Willard Miller, 《世界环境》, (2), 13—16, 42, 1986
    132 EberhardNitschke,Gmbh, 《世界环境》, (2), 30—32, 42, 1989
    133 Alexander M.Microbial Ecology John Wilery and Sous Inc.,New york, 1971.
    134 Brock,T.D.Biology of Microorganisms(3-rd ed) Prectice Hall,Inc, Englewool Cliffs, New Tersey, 1980.
    135 Cody M.L. Ecology and Evolution of Communities, Harvard University Press,1975.
    136 Sittig M. Pullutant Removal Handbook,1973.
    137 赵志模,郭依泉,《群落生态学原理与方法》,科学文献出版社重庆分社,1984。
    138 丁鸿富,虞富洋,《社会生态学》,浙江教育出版社,1987。
    139 孙鸿良,”生态位理论及其在生态农业建设中的拓广与应用”,《农业现代化研究》,4,12—16,1987。

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