科學采礦評價指標體系與量化評價方法

張永杰

(山西煤炭運銷集團晉中有限公司，山西晉中 030600)

科學采礦評價指標體系與量化評價方法

張永杰

(山西煤炭運銷集團晉中有限公司，山西晉中 030600)

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求的不斷加大，在采礦時所出現(xiàn)的安全、環(huán)保和效益等問題已備受關(guān)注。以我國煤炭資源開采為例，對采用科學方法采礦做簡要分析，簡述了科學采礦評價指標體系，并進一步量化科學采礦評價方法。

科學采礦；評價指標體系；量化

煤炭是不可再生資源，是自然界贈予我們?nèi)祟惖膶殠臁＝陙恚禾抠Y源開采量大，開采效益不高，環(huán)境破壞嚴重，同時又造成了開采過程中人員傷亡等一系列不符合科學可持續(xù)采礦的后果。科學開采煤炭就是在安全、友好的條件下高效開采出煤炭資源。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對生態(tài)文明要求的提高，能源發(fā)展體系不斷轉(zhuǎn)型。在這個資源向高效、節(jié)約、安全、友好發(fā)展的體系中[1]，我們應(yīng)當努力實現(xiàn)煤炭高效安全生產(chǎn)、清潔利用煤炭資源[2]。

煤炭在世界能源中依舊占有重要地位，我國是目前世界上煤炭產(chǎn)量最多的國家。為了解決現(xiàn)階段我國煤炭資源開采利用存在的一系列問題，錢鳴高[3]提出了科學采礦的五個方面：1）高效率開采；2）綠色開采，保護環(huán)境；3）安全開采，保護人身作業(yè)安全；4）高回收開采，提高資源采出率；5）經(jīng)濟開采，降低成本。從而，我們進一步構(gòu)建科學采礦評價指標體系及量化科學采礦評價方法。

1 科學采礦研究概述

人類在社會實踐中不斷認識社會發(fā)展與自然生存的規(guī)律法則，從而通過改造人類社會和自然來促進人類進步與經(jīng)濟發(fā)展，構(gòu)建物質(zhì)文明與精神文明[4]。從最初的粗放型采礦發(fā)展到現(xiàn)在科學采礦的進程，就是人類認識發(fā)展的最好印證。

科學采礦對煤炭開采的要求較高，涉及到技術(shù)、環(huán)境、安全、效益、科學方法等方面，在此對科學采礦核心內(nèi)涵做出界定：在現(xiàn)代既定的生產(chǎn)技術(shù)水平和科學采礦理念的條件下，實現(xiàn)人、機器、自然和社會的協(xié)調(diào)，使采礦效益極大化的開采方法[5]。

本文結(jié)合錢鳴高科學采礦的五個方面，提出了新的科學采礦內(nèi)涵構(gòu)成：

1）安全開采：要以人為本，將人身安全放在第一位，加大對開采工人的保護力度。提升工人素質(zhì)，加大對工地有效安全管理，確立法律法規(guī)保障工人權(quán)益。

2）綠色開采：實現(xiàn)與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，減小對環(huán)境的破壞，特別是確保地下水質(zhì)不被破壞，同時實現(xiàn)煤層氣與煤炭共同開采，又保障了安全開采。

3）科學開采：主要是采用合理的開采技術(shù)提高采收率，改善我國現(xiàn)階段煤炭資源采收率較低的狀況。

4）高效開采：提高集約化、機械化開采水平，減少煤礦事故，進一步保障安全開采。

5）智能化開采：通過加大信息導向識別技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)智能化開采，提高生產(chǎn)效率，這是我們科學采礦未來的發(fā)展目標。

6）合理成本開采：考慮完全成本，即包括資源成本、生產(chǎn)成本、安全成本、環(huán)境成本和發(fā)展成本[6]。

2 科學采礦評價指標體系

為了更好地評價科學采礦，我們引入了科學采礦評價指標體系：通過建立數(shù)學模型來劃分科學采礦中的評價指標。按照評價指標的重要性將所劃分的指標分成三個等級：1級指標、2級指標和3級指標，分別有6個、20個、17個，如表1所示。

3 科學采礦量化評價方法

為了進一步對科學采礦評價進行詳盡描述，我們將科學采礦評價指標體系模型進行量化處理，常用的指標量化處理方法有標準計量法、開關(guān)函數(shù)法、分段函數(shù)法及定性描述的方法[7]。

開關(guān)函數(shù)法，例如以瓦斯突出為例，一般將瓦斯突出次數(shù)設(shè)為a，則瓦斯突出次數(shù)的指標量化f (a)為：f(a)=1(a=0)；f(a)=0(a>0)。

分段函數(shù)法，常常在分段點處評價指標的貢獻率有出現(xiàn)突變的情況。

定性描述法常適用于難以用定量的值來表達指標，因而采用了定量與定性結(jié)合的方法來共同描述其指標[8-9]。

對科學采礦的核心內(nèi)涵的6個指標進行標定，即安全開采（M1）、綠色開采（M2）、科學開采（M3）、高效開采（M4）、智能化開采（M5）、合理成本開采（M6）。

百萬噸重傷率指標（M1-1-1）標準量化，經(jīng)過調(diào)研分析可以知道其量化函數(shù)為：

死亡率指標（M1-1-2）標準量化，為了體現(xiàn)以人為本，體現(xiàn)對生命的高度尊重，礦產(chǎn)開采過程中出現(xiàn)死亡的，即記為1，否則記為0，則函數(shù)表示為：

職業(yè)病發(fā)病率指標（M1-1-3），可以通過員工發(fā)病人數(shù)與總員工人數(shù)的比值來體現(xiàn)，職業(yè)病發(fā)病率=員工發(fā)病人數(shù)m/總員工人數(shù)n×100%。

瓦斯突出次數(shù)指標（M1-2-1）函數(shù)表達為：

瓦斯造成經(jīng)濟損失率指標（M1-2-2），包括了由瓦斯造成的間接損失和直接損失，常用函數(shù)為：

式中：a為瓦斯造成噸煤經(jīng)濟損失，萬元。

每噸煤火災發(fā)生造成損失（M1-3-1）指標定量表述為：

每噸煤火災發(fā)生造成損失=全年火災發(fā)生造成的經(jīng)濟損失/礦井年產(chǎn)量×100%，其中經(jīng)濟損失單位為元，年產(chǎn)量單位為噸。

每噸煤水災發(fā)生造成損失（M1-4-1）指標定量表述為：

每噸煤水災發(fā)生造成損失=全年水災發(fā)生造成的經(jīng)濟損失/礦井年產(chǎn)量×100%，其中經(jīng)濟損失單位為元，年產(chǎn)量單位為噸。

煤層氣采收率（M2-1-1）指標量化取值：表示煤層氣采收量與煤層氣流動量的比值，可以根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行標定。

煤層氣利用率（M2-1-2）指標量化取值：表示煤層氣利用量與煤層氣開采量的比值，可以根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行標定。

資源采收程度（M3-1-1）=實際采收量/規(guī)定采收量×100%

每萬噸煤平均用人數(shù)指標（M4-3-1）表達的是人員數(shù)量的相對多少，其至少有b人時，才能體現(xiàn)出工作效率，因而采用分段函數(shù)將定性的指標量化來確定：煤炭掘進智能化水平指標（M5-1-1）=智能化采煤量/全礦區(qū)采煤量×100%。每噸煤資源利用成本(M6-1-1)=每年資源利用費用/煤礦年產(chǎn)量× 100%。每噸煤環(huán)境保護成本(M6-4-1)=每年環(huán)境保護費用/煤礦年產(chǎn)量×100%。每噸煤維護成本(M6-5-1)=每年維護費用/煤礦年產(chǎn)量×100%。其中費用單位均為元，煤礦年產(chǎn)量單位為噸。最后根據(jù)以上指標在不同煤礦中影響的大小，賦予各指標權(quán)重進行計算即可實現(xiàn)科學采礦定量評價。

4 結(jié)束語

針對我國煤炭開采利用中所存在各種問題，最終提出了行之有效的科學評價定性和定量體系。先對科學采礦研究體系進行概述，并對其內(nèi)涵詳細描述；之后描述科學采礦三級評價指標體系模型，并根據(jù)該模型，對科學采礦評價指標進行量化處理，即可根據(jù)其在不同煤礦中的影響的重要程度賦予權(quán)重[10]，從而可以實現(xiàn)采礦科學體系的最終評價。

[1]錢鳴高.煤炭的科學開采及有關(guān)問題的討論[J].中國煤炭,2008（8）:5-10，20.

[2]曲勝利,孫豁然,李少輝.論精細采礦[J].金屬礦山,2011（3）:22-26.

[3]趙國浩,李君平.山西煤炭行業(yè)資源整合兼并探討[A].2009:5.

[4]董會臣.煤炭資源科學采礦評價方法探討[J].黑龍江科技信息,2013（11）:105，225.

[5]李東印.科學采礦評價指標體系與量化評價方法[D].焦作：河南理工大學,2012.

[6]李東印,李化敏,周英.科學采礦評價指標體系的再探討[J].煤炭工程,2012（10）:62-65.

[7]何應(yīng)時.項目后評價指標體系與量化評價體系研究[J].中國工程咨詢,2013（1）:44-49.

[8]黃旭楠,李華啟,王錫柱.油氣勘探項目后評價指標體系與定量化評價[J].國際石油經(jīng)濟,2010（1）:57-61，94.

[9]邢相勤,陳瑩.資源型企業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標體系與評價方法研究[J].理論月刊,2008（6）:148-150.

[10]張穎松.科學采礦評價指標體系的再探討[J].黑龍江科技信息,2013（14）:89.

Evaluation Index System and Quantitative Evaluation Methods of Scientific Mining

ZHANG Yongjie
(Jinzhong Branch of Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Jinzhong 030600,China)

With the development of social economy in China,the demand formineral resources is increasing.The problems in terms of safety,environment,and efficiency have attractedmuch attention. Taking coalmining as an example,scientificmining technology was studied.Then the paper introduced evaluation indexsystemand quantitative evaluationmethods for the scientificmining.

scientificmining;evaluation indexsystem;quantization

TD821

A

1672-5050（2015）05-0090-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.030

（編輯：薄小玲）

2015-07-15

張永杰（1982-），男，山西陽高人，大學本科，助理工程師，從事煤炭開采技術(shù)管理工作。