难采资源综合机械化固体充填开采适宜性评价研究
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摘要
近几年，综合机械化固体充填开采研究取得了长足进展，已在全国多个矿区得到推广应用。但对于综合机械化充填开采的经济性、投料井选址、充填开采工作面适宜区、充填原料适宜性、充填开采设防标准适宜性等问题则鲜有研究，当前迫切需要加强这些方面的研究工作，为开采优化决策提供依据。本学位论文在国家自然科学基金等项目的资助下，对难采资源综合机械化固体充填开采的适宜性进行了系统研究，取得了有价值的成果。
（1）建立了矿区可持续发展系统演变模型及可持续发展能力评价模型，得出了淮北矿区顶板垮落法开采（不考虑充填开采）及充填开采时可持续发展系统评价结果，揭示了矿区可持续发展中充填开采的作用与地位。
（2）讨论了难采资源概念、难采储量分类及经济性，构建了固体充填开采企业及国家层面的经济分析模型，结合河南平顶山市某矿实际，进行了实证研究。
（3）提出了黄土充填与煤矿开采的互补性原理，论述了黄土可充填性；探讨了粉煤灰作为充填材料的技术途径及建筑垃圾、淤泥等固体物废弃物用作煤矿固体充填开采原材料的思路。
（4）定义了充填开采密实度概念，根据充填采煤密实度分布曲线，完善了充填开采充填效果判断标准，提出了难采资源综合机械化固体充填开采密实度设防标准适宜性评价模型。
（5）确定了充填开采投料井选址需考虑的主要因子，提出了基于改进的灰色关联度模型和GIS空间分析的研究方法，构建了充填开采投料井适宜区选址模型；结合研究区的实际，对投料井适宜区选择进行了实际计算分析。
（6）构建了固体充填开采工作面适宜性区划综合评价模型，提出了适宜区等级划分标准，开发出了基于GIS的固体充填开采工作面适宜性区域划分系统并进行了实际应用。
研究表明，通过充填开采，矿区可持续发展的能力与协调性有了明显的改进；论文成果可为煤矿区进行固体充填开采适宜性评价、等级划分、优序决策，为合理有效利用煤矸石、开采损害防护与三下开采方案确定提供手段及技术支持。
该论文有图82幅，表33个，参考文献234篇。
Fully-mechanized solid back-filling mining technology has obtained great progress and beenapplied to many mining areas successfully. However, Researches on economic suitability, locationselection of feeding well, division of working face, back-filling material suitability andfortification criterion of back-filling mining are seldom involved in literature data. This articleanalyses and evaluates the suitability of fully-mechanized solid back-filling mining to perfect thetheoretical system of solid back-filling mining. Main research contents are as follows:
(1) The logistic model of sustainable development, the evolution model of the system andcompatible evaluating model of sustainable development of mining areas are established. Then,the evaluating results of sustainable development system of Huaibei Mining Area usingback-filling mining and traditional mining are obtained, which reveals the important function androle of back-filling mining for the sustainable development of mining areas.
(2)This paper describes the conceptions of difficult-to-mine recourse, difficult-to-minerecourse reserves and its economic analysis, and also proposed the economic analysis model atboth enterprise level and national level. Then, this model is applied to a certain coal mine in PingDingshan.
(3)The complementary theory between back-filling mining with loess plateau and coalmining is put forward, and the suitability for back-filling mining with loess plateau is analyzed.Furthermore, the feasibility of using fly ash, construction waste, silt and other to fill the goaf isexplored.
(4) The study defines the conception of filling density and obtains the distribution curve offilling density. It also perfects the filling effect yardstick and gives the fortification criterion forfully-mechanized back-filling mining based on filling density.
(5) The key factors influencing sustainable development of mining areas is analyzed, Then,the suitable location selection model of feeding well is constructed using GIS spatial analysis andmodified grey system model. Finally, This model is operated in a certain mining area.
(6) The comprehensive evaluation model of suitable location for solid back-filling mining isestablished and a classification scheme for suitable location proposed. Furthermore, aclassification system for suitable location based on GIS is developed and applied.
The research shows that: the sustainable development ability and coordination of miningareas is significantly improved. And this research results can provide technical support for thesuitability evaluation, the grade classification and priority order of filling areas as well as gangueutilization, mining damage protection and mining scheme for “three-unders”.
This paper has82figures,33tables and234references.
（1）建立了矿区可持续发展系统演变模型及可持续发展能力评价模型，得出了淮北矿区顶板垮落法开采（不考虑充填开采）及充填开采时可持续发展系统评价结果，揭示了矿区可持续发展中充填开采的作用与地位。
（2）讨论了难采资源概念、难采储量分类及经济性，构建了固体充填开采企业及国家层面的经济分析模型，结合河南平顶山市某矿实际，进行了实证研究。
（3）提出了黄土充填与煤矿开采的互补性原理，论述了黄土可充填性；探讨了粉煤灰作为充填材料的技术途径及建筑垃圾、淤泥等固体物废弃物用作煤矿固体充填开采原材料的思路。
（4）定义了充填开采密实度概念，根据充填采煤密实度分布曲线，完善了充填开采充填效果判断标准，提出了难采资源综合机械化固体充填开采密实度设防标准适宜性评价模型。
（5）确定了充填开采投料井选址需考虑的主要因子，提出了基于改进的灰色关联度模型和GIS空间分析的研究方法，构建了充填开采投料井适宜区选址模型；结合研究区的实际，对投料井适宜区选择进行了实际计算分析。
（6）构建了固体充填开采工作面适宜性区划综合评价模型，提出了适宜区等级划分标准，开发出了基于GIS的固体充填开采工作面适宜性区域划分系统并进行了实际应用。
研究表明，通过充填开采，矿区可持续发展的能力与协调性有了明显的改进；论文成果可为煤矿区进行固体充填开采适宜性评价、等级划分、优序决策，为合理有效利用煤矸石、开采损害防护与三下开采方案确定提供手段及技术支持。
该论文有图82幅，表33个，参考文献234篇。
Fully-mechanized solid back-filling mining technology has obtained great progress and beenapplied to many mining areas successfully. However, Researches on economic suitability, locationselection of feeding well, division of working face, back-filling material suitability andfortification criterion of back-filling mining are seldom involved in literature data. This articleanalyses and evaluates the suitability of fully-mechanized solid back-filling mining to perfect thetheoretical system of solid back-filling mining. Main research contents are as follows:
(1) The logistic model of sustainable development, the evolution model of the system andcompatible evaluating model of sustainable development of mining areas are established. Then,the evaluating results of sustainable development system of Huaibei Mining Area usingback-filling mining and traditional mining are obtained, which reveals the important function androle of back-filling mining for the sustainable development of mining areas.
(2)This paper describes the conceptions of difficult-to-mine recourse, difficult-to-minerecourse reserves and its economic analysis, and also proposed the economic analysis model atboth enterprise level and national level. Then, this model is applied to a certain coal mine in PingDingshan.
(3)The complementary theory between back-filling mining with loess plateau and coalmining is put forward, and the suitability for back-filling mining with loess plateau is analyzed.Furthermore, the feasibility of using fly ash, construction waste, silt and other to fill the goaf isexplored.
(4) The study defines the conception of filling density and obtains the distribution curve offilling density. It also perfects the filling effect yardstick and gives the fortification criterion forfully-mechanized back-filling mining based on filling density.
(5) The key factors influencing sustainable development of mining areas is analyzed, Then,the suitable location selection model of feeding well is constructed using GIS spatial analysis andmodified grey system model. Finally, This model is operated in a certain mining area.
(6) The comprehensive evaluation model of suitable location for solid back-filling mining isestablished and a classification scheme for suitable location proposed. Furthermore, aclassification system for suitable location based on GIS is developed and applied.
The research shows that: the sustainable development ability and coordination of miningareas is significantly improved. And this research results can provide technical support for thesuitability evaluation, the grade classification and priority order of filling areas as well as gangueutilization, mining damage protection and mining scheme for “three-unders”.
This paper has82figures,33tables and234references.
引文
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