基于VE的桃山煤矿高水充填系统优化研究.pdf

硕士学位论文 基于V E 的桃山煤矿 高水充填系统优化研究 R E S E A R C HO NT H EO P T I M | Z A T l O N 0FH lGH ．、／1 附ERF IL L INGS Y S T E MIN T A O S H A NC O A LM l N EB A S E DO N V A L U EE N G I N E E R I N G 作者王国超 导师郝传波教授 黑龙江科技学院 二。一二年五月 中图分类号 U D C T D - 0 5 6 2 2 学校代码 Q 星 鱼 密级公开 黑龙江科技学院 硕士学位论文 基于V E 的桃山煤矿 高水充填系统优化研究 R E SE A R CHONT HEOP T IM IZ A T ION OFHIGH W A T ERFIL LINGS Y S T EMIN T A O SH A NC O A LM INEB A SEDON V A LUEENGINEER lNG 作者 王国超 申请学位王堂亟 学科专业墨芷王猩 答辩委员会主席量渔逦 导师 郝笾遮 培养单位煎遮与巫遮工猩堂陵 研究方向芷些丕统王猩 评阅人陈渔遗 二。一二年五月 学位论文使用授权声明 本人完全了解黑龙江科技学院有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所 撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位 论文的部分使用权，即①学校档案室和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电 子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和 科研目的，学校档案室和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案室、图书 馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国 国家图书馆保存研究生学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致，论文的公布 包括刊登 授权黑龙江科技学院研究生学院办理。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 。 ⋯名加飘 ．如＼乙年细∑B 导师签 j 妯1 年6 只{ 5B 论文审阅认定书 研究生王国超在规定的修业年限内，按照研究生培养方案的要 求，完成了研究生课程和其他培养环节的学习，成绩合格；在我的指 导下独立完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结 构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作 为学位申请论文送专家评审。 导师签名 沙7 z 年 致谢 本论文是在郝传波教授的悉心指导下完成的，首先我要感谢我的导师郝传波 教授，在三年的研究生学习期间，郝老师在学习上给予了我精心的指导；在生活 上给予了我无微不致的关怀和照顾。在论文的选题、研究方法、撰写等各个方面 郝老师都倾注了大量的心血和精力。在这三年里，郝老师以自己的实际行动给我 们每名学生都树立了一个学者的榜样，一个为学生呕心沥血的师长形象。郝老师 渊博的知识、精益求精的科研作风、兢兢业业的工作精神时时刻刻都鞭策着我， 使我受益匪浅。在此，谨向我最尊敬的导师郝传波教授致以衷心的感谢和最诚挚 的敬意，希望我的老师能永远的身体健康，工作顺利，家庭幸福 感谢黑龙江科技学院资源与环境工程学院院长孙广义教授、主任刘永立教 授、肖福坤教授、路占元教授、陈海波副教授以及康健副教授等采矿系的老师在 这三年里给予我的帮助，正是你们的辛勤培养和教导，使我的专业知识有了很大 的提高。在此，我向他们表示我最真诚的谢意。 感谢我的班主任董春游教授及研究生学院全体老师在学习、工作和生活中给 予我的支持和帮助。 感谢黑龙江科技学院系统工程研究所的代少军师兄，及各位兄弟姐妹们对我 在学习和生活中以及在论文的修改期间给予我的帮助。 感谢研究生采矿0 9 - 1 班的全体同学对我的关心和帮助。 本文能顺利完成，还要感谢主持桃山煤矿充填项目的李凤仪教授对我论文资 料收集工作的大力帮助。 最后，衷心地感谢我的父母，感谢2 0 多年来对我的培育和关怀，用他们勤劳 的双手托起我的大学之路，用他们的辛劳换做我今天的成功。感谢我的亲人和朋 友，正是你们无私的帮助和关心才使我在求学过程中少了很多忧虑。 感谢评审专家们在百忙之中审阅此文。还望各位专家给予批评和指正。 谢谢 摘要 随着国家对煤炭需求的日益增加，我国煤炭资源储量在逐年减少，解放“三 下”压煤就显的越来越重要，充填开采技术无疑是解决这一问题的不二选择。本 文依据国家推行煤炭绿色开采等煤炭行业的相关政策，采用煤矿价值工程分析方 法，对七煤集团桃山煤矿9 3 。、9 4 4 煤层右四片高水充填系统进行价值分析与评价， 主要研究内容如下 通过对桃山煤矿的地质条件与开采状况以及国内高水充填工艺的分析与研 究，给出桃山煤矿高水充填系统工艺流程，并构建出三套适合桃山煤矿的采空区 高水充填方案。 分析并掌握价值工程理论的方法和工作步骤，为桃山煤矿高水充填系统进行 价值分析与评价奠定理论基础。 应用价值工程原理和方法对充填方案进行优选，从技术、经济、社会及综合 方面进行了全面的评价，分别计算出三套方案的价值，以价值最高为原则确定最 终实施方案。实践证明价值工程在矿山建设项目上的应用方法合理，适合推广。 应用价值工程原理和方法对充填系统中的设备进行优选，采用A B C 分类法 与强制确定法相结合的方法，确定特种设备作为重点研究的对象，并对其功能进 行整理和评价，找出该设备中的过剩功能，通过改进方案的创造与实施，给予解 决。 该论文有图6 幅，表1 8 个，参考文献5 1 篇。 关键词充填开采；价值工程；充填系统；充填方案 A b s t r a c t W i t hi n c r e a s i n gd e m a n db u td e c r e a s i n gr e s e r v e so fc o a li nc h i n a ，i ti sm o r ea n d m o r ei m p o r t a n tt om i n et h ec o a lu n d e rw a t e r s ，r a i l r o a d sa n ds u r f a c eb u i l d i n g s ，a n dt h e f i l l i n gm i n i n gt e c h n o l o g yi st h eb e s tc h o i c et os o l v et h i sp r o b l e m ．a c c o r d i n gt ot h e r e l e v a n tp o l i c i e si m p l e m e n t e di nc h i n a ，s u c ha st h eg r e e nc o a lm i n i n ge t c ，t h i sp a p e r m a k eav a l u ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o nt ot h eh i g h - w a t e rf i l l i n gs y s t e mi nt h ef o r t ha r e a o f9 3 4 ，9 4 4c o a li nT a o s h a nm i n e ，Q iT a i h eM i n i n g G r o u p ，u s i n gC o a lv a l u e e n g i n e e r i n ga n a l y s i sm e t h o d s ．T h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s T h r o u g ht h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nt h eg e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ，m i n i n g c o n d i t i o n sa n dh i 【g h - w a t e rf i l l i n gt e c h n o l o g y , t h ea r t i c l ep r o v i d e st h ep r o c e s so ft h e h i g hw a t e rf i l l i n gs y s t e ma n db u i l d st h r e eg o a fh i g h - w a t e rf i l l i n gp r o j e c t sw h i c hi s s u i tf o rT a o s h a nm i n e ． T h ep a p e re x p l a i n st h et h e o r yo fv a l u ee n g i n e e r i n gm e t h o d sa n dw o r kp r o c e s s ， w h i c he s t a b l i s h e st h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h ev a l u ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o no f t h eh i g h w a t e rf i l l i n gs y s t e mi nT a o s h a nm i n e ． B a s eo nt h ev a l u ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s ，t h et h e s i sc a l c u l a t et h e v a l u eo ft h et h r e ep r o j e c t st o o p t i m i z et h ef i l l i n gs c h e m e s ，a c c o r d i n gt ot h e c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nc o m b i n e dw i t ht e c h n i c a l ，e c o n o m i c ，s o c i a l ．T h eh i g h e s t v a l u ep r o j e c tw i l lb es e l e c t e d ．P r a c t i c e sh a v ep r o v e dt h a tC o a lv a l u ee n g i n e e r i n g a n a l y s i sm e t h o d si sr e a s o n a b l ea n ds u i t a b l ef o rp r o m o t i o ni nm i n ec o n s t r u c t i o n p r o j e c t ． T h r o u g hu s i n gv a l u ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l e sa n dm e t h o d st oo p t i m i z et h e e q u i p m e n ti nf i l l i n gs y s t e m ，t h i sp a p e rs e l e c t st h es p e c i a le q u i p m e n ta st h em a i n o b j e c to fs t u d ya n de v a l u a t e st h e i rf u n c t i o n ，a n dt h e ns o l v e st h ep r o b l e mS u r p l u s f u n c t i o nb yi m p r o v i n gt h ei m p l e m e n to f p r o g r a m ． T h ep a p e rh a s6p i c t u r e s ，18t a b l e sa n d51r e f e r e n c e s ． K e y w o r d s F i l l i n gm i n i n g ；V a l u ee n g i n e e r i n g ；F i l l i n gs y s t e m ；F i l l i n gp r o j e c t s I I 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 选题背景及研究意义⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．1 选题背景⋯⋯．⋯．⋯．．．．．．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．⋯1 1 ．1 ．2 研究意义．⋯⋯．．．．．⋯．．．．．．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．．．⋯⋯．．．．⋯．．2 1 ．2 研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．1 充填开采国内外研究与应州现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．2 价值l j 程国内外研究与应刚现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 论文研究目的与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．3 ．1 研究目的⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．3 ．2 研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4 研究内容⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．5 技术路线⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 基础理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 ．1 价值工程理论相关概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 ．2 价值工程的基本原理与原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．2 ．1 价值工程的基本原理⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．2 ．2 价值工程的迈尔斯原则⋯．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．1 4 2 ．3 价值工程对象与工作程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 2 ．3 ．1 价值I 程对象选择方法⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 2 ．3 ．2 价值r 程的I 作程序．．．．．．⋯．．．⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．⋯1 6 2 ．4 价值工程的功能分析与评价⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．．1 7 2 ．4 ．1 功能定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 7 2 ．4 ．2 功能整理⋯⋯．．⋯⋯⋯．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．1 8 2 ．4 ．3 功能评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．5 方案创造和评价⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 2 ．5 ．1 方案创造⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 2 ．5 ．2 方案评价．．．．．⋯．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．1 9 2 ．6 本章小结．．⋯．⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．．2 0 3 桃山煤矿高水充填工艺设计及方案优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 3 ．1 桃山煤矿丌采概况．．．．⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．2 1 3 ．2 桃山煤矿高水充填工艺设计．．．．⋯⋯⋯．．⋯．．⋯⋯⋯．．⋯．⋯2 2 3 ．2 ．1 充填系统特点．⋯⋯⋯⋯⋯，⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．。⋯⋯⋯⋯．2 2 3 ．2 ．2 充填系统分析．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．2 2 3 ．2 ．3 充填T 艺流科．．．⋯．．．．⋯．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．⋯．⋯．．．⋯⋯．2 3 3 ．3 桃山煤矿高水充填实施方案构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯2 6 3 ．3 ．1 国内高水材料采空区充填方法分析⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．3 ．2 桃山煤矿采空区充填实施方案设计⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯2 8 3 ．4 方案评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．3 0 3 ．4 ．I 技术评价⋯．．．⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．3 0 3 ．4 ．2 经济评价⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．3 2 3 ．4 ．3 社会评价．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．4 ．4 价值计算及方案选择⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯3 5 4 桃山煤矿充填系统设备优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．1 对象的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 4 ．2 利用强制确定法进一步明确价值工作的重点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．2 ．i 计算设备的功能重要性系数．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．3 7 4 ．2 ．2 计算设备的成本系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．2 ．3 计算设备的价值系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 4 ．2 ．4 重点研究对象的确定⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 4 ．3 功能定义和整理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．3 ．1 功能定义⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．3 ．2 功能整理⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．3 9 4 ．4 功能评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．5 特种设备优化方案构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．6 综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 ．7 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．4 3 5 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 5 ．1 结论．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．4 4 5 ．2 展望．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．4 5 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 I V 作者简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 V 1 绪论 1 绪论 1 ．1 选题背景及研究意义 1 ．1 ．1 选题背景 本课题来源于龙煤集团七台河分公司项目“桃山矿三井粉煤灰基胶结材料充 填开采试验”。 人类进步和社会发展离不开煤炭的开采，煤炭开采是社会发展与文明进步不 可或缺的重要部分。我国G D P 的高增长速度跟煤炭的开采量有直接的关系，随着 国家对能源需求的不断增加，由于煤炭开采所带来的环境问题也将不断增加，更 多群众的生产生活也将受到更大影响。按有关权威部门的统计，截至0 4 年，山 西因采煤引起严重地质灾害的区域达2 9 4 0 平方公里以上，目前沉陷区面积正以 每年9 4 平方公里的速度增长。就东北三省矿区采煤沉陷区已达到了1 0 0 0 k m 以上， 每开采一万吨煤炭，地表平均塌陷0 ．2 2 m ，地表塌陷治理耗资巨大，仅就耕地而 言，复垦一公顷塌陷区平均耗资3 0 0 0 元人民币，而我国每年煤矿行业开采导致 土地的塌陷达4 0 万公顷左右，所需费用高达1 2 亿元人民币。为了社会的和谐发 展政府和相关部门也做了很大的努力。 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议【l 】中这样 指出“深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，大力发展循环经济。以提高资 源产出效率为目标，加快资源循环利用产业发展，鼓励产业废物循环利用，推进 资源再生利用产业化。”可见，转变煤炭开采方式、促进工业废弃物的循环利用、 推进资源再生利用产业化，已经成为关系国计民生的大事，成为建设生态文明、 推动科学发展的当务之急。 充填开采是一种成熟的、有效的回收井下煤柱和防止塌陷的“三下”开采技 术，利用充填材料 煤矸石、砂、固体废弃物等 充填工作面采空区的方法，来 管理和控制围岩、地压及地表下陷。对保护生态环境、提高煤炭资源的产出率、 改善由于地面塌陷所导致的企业与地方上的紧张关系，都是十分有效的、切实可 行的办法之一。从目前的状况来看，我国煤炭资源的开采现状，在提高资源回收 率、保护生态环境方面做的不是很好，而解决这些问题最好的方法也是充填开采， 高水充填作为在胶结充填的基础上发展起来的新型煤矿采空区充填方法，也必将 会越来越多的得到认可和推广。黑龙江科技学院采矿安全技术研究所在国际先进 的高水膨胀材料充填采煤技术基础上开发了重要建构筑物及水体下煤层环保高 效充填开采技术，可实现煤层顶板及上覆岩层无破坏、地表无明显沉降、环保且 费用低的充填开采技术，为实现建构筑物下煤层开采提供了技术可靠且经济合理 的成套技术。龙煤七台河分公司与黑龙江科技学院组成联合项目组，应用重要建 硕士学位论文 构筑物及水体下煤层环保高效充填开采技术，开采九采区三井9 3 、9 4 煤层右 四片工作面，探索形成适用于七台河矿区生产技术条件的环保高效安全重要建构 筑物下煤层开采技术。项目研究与工程应用，将成为解决七台河矿区重要建构筑 物下压煤开采问题的技术保障和成功范例。 1 ．1 ．2 研究意义 煤矿价值工程是国家重点推广和应用的现代化管理方法之一。运用价值工程 能够很好的处理和解决技术与经济、功能与费用、质量与成本之间的关系。对提 高煤炭企业的经济效益有着重要的作用。到目前为止，煤炭系统在推广和应用价 值工程方面取得了不少的成绩，但是有个别地方的发展很缓慢，甚至还没有起步， 作者认为，大力推广价值工程在煤炭系统行业的应用是很有必要的。 首先，价值工程是一门注重学科交叉与结合的技术经济学科，而且他的方法 科学性强、操作灵活、应用简单、使用范围广。加大价值工程理论在煤矿建设项 目上的推广，促进煤矿建设项目管理水平的优化和提高，加快煤矿系统内部企业 现代化管理的步伐。 其次，目前煤炭系统内的大多数煤矿的经营方式依然是以粗放型为主，节约 潜力巨大，通过在煤矿建设项目上推行价值工程理论和方法的应用，可以减少煤 矿企业在开展新项目的资金投入，改变原有的不健康的企业运营状态，加速煤炭 系统行业的经营方式由传统的粗放型向适应时代发展的集约型转变。 总之，对于煤炭工业这样的传统行业中的老企业，必须不断提高企业的经济 效益和运行效率，必须在降低建设项目的投入成本的同时还要提高企业整体的管 理水平，多借鉴其他行业的成熟的现代化管理技术，探索适应自己的企业项目管 理方式，实现传统基础行业的再腾飞。价值工程理论和方法能够较好地处理技术 与经济、质量与成本、功能与费用之间的关系，对提高产品质量，降低物质消耗 和成本，提高煤炭企业的经济效益都有着很重要的意义和作用。此外，对我国的 社会主义市场经济建设也会产生深远的影响。有助于提高国民经济整体素质，调 整经济结构，促进经济增长方式从粗放型向集约型的转变；有助于推动我国管理 技术创新，特别是价值工程与其他管理方法的结合，促进具有中国特色的价值工 程理论的建设和更加广泛的应用【2 】o 1 ．2 研究现状 1 ．2 ．1 充填开采国内外研究与应用现状 早在上个世纪4 0 年代前，澳大利亚的贝莱尔矿就以处理废弃物为目的进行 过废石干式充填，这是有记载的国外最早有计划的进行井下充填的案例。到5 0 2 1 绪论 年代初，这种方法一度成为我国非煤矿山的主要采矿方法之一，目前我国煤矿上 采用干式充填工艺主要是利用煤矸石充填采空区，即解决了掘进过程中矸石的处 理问题，缓解矿井提升压力，又减少了处理矸石的场地，保护了环境。出现很多 形式的煤矸石充填方法，例如抛矸机胶带充填、刮板输送机漏矸充填等，都是 利用改造的机械设备，通过对岩巷掘进过程中的产生的大量矸石进行不同方式的 采空区堆砌处理，以达到废石出理和充填采空区的目的。上世纪4 0 “ - - 5 0 年代， 非干式充填工艺在澳大利亚和加拿大等国率先开展研究和应用，1 9 11 年我国抚 顺煤矿首先进行水砂充填工艺的尝试，到7 0 年代很多矿山也成功推行了此法。 水砂式充填的特点是，首先在采空区构筑隔离墙 带 ，利用充填管道自流的方 式，将混合均匀的水砂浆输送至采空区的隔离墙 带 内，再进行脱水处理，废 水通过采区排水沟排出，工艺流程较复杂，排水及清理工作量大，充填体的密实 程度较低，导致充填体自身强度不高，对围岩的支撑与防位移作用不明显。应用 范围狭小，目前此法己很少利用。另外一种非干式充填工艺为胶结充填，包括尾 砂胶结充填、块石胶结充填和全尾砂胶结充填，胶结充填一般采用尾砂、碎石等 原料作为充填体的主要组成材料，利用水泥等胶结材料与之混合制成充填胶体， 通过架设管道将充填胶体输送至采空区对围岩进行支撑与管理。与水砂充填工艺 相比，此法具有充填体自立能力强的特点，可以满足回采率很高的煤炭开采方式。 随着材料科学的迅猛发展，胶体材料的骨料选择复杂多样，大多选择工业废渣等 成本非常低的材料，掺和材料的复杂多样也使胶体的成分各有不同，再加上浆体 泵送工艺的发展，使胶体充填在当时成为许多煤矿、金属矿山首选的充填方式之 一。随后西德在胶结充填的基础上又研发膏体充填技术，解决了全尾砂胶结充填 的脱水问题，并在南非等许多国家推广使用。2 0 0 4 年我国学者周华强等人在国 内率先尝试此法，取得良好的结果。目前这种方法仍是我国煤矿处理采空区的主 要充填方法之一。 高水充填工艺也称 高水速凝充填 ，与上面介绍的充填工艺不同，高水速 凝充填不着意提高充填料浆的质量浓度，而是利用高水材料具有较好固水能力的 特点，实现高水胶结充填。该技术的优点是可将较高比例水凝结起来，水体积 可以接近8 7 - 9 0 ％[ 4 I 。充填料浆凝固较快，早期强度较高，此特性可以缩短充填 和采场回采周期，提高采场生产效率。从高水充填工艺发展伊始就得到了煤矿现 场的鼎力相助，2 0 0 8 年年底，邯郸矿业集团陶一煤矿与中国矿业大学合作的高 水充填项目试验工作面试验完成，充填骨料采用全尾砂，利用研发的高水材料做 为胶结材料，按比例混合成充填浆，充填方法采用开放式全充。现场及后续观测 效果良好，该矿又在全矿范围内普及该法，后山东临汾矿业田庄煤矿也成功推行 此法，目前该工艺已实现工作面无人充填，由地面直接打钻至采空区，利用电脑 硕士学位论文 监控充填过程，我国南方很多煤矿陆续在推广此法。该工艺具体特点表现为充 填浆液的浓度可根据煤矿现场条件的不同而随之变化，浆液充入采空区后无需脱 水即可凝固，充填骨料多为工业废料 如粉煤灰等 ，既减少污染，又保护环 境。 1 ．2 ．2 价值工程国内外研究与应用现状 2 0 世纪4 0 年代，价值工程是由时任美国通用电气公司的工程师兼采购经理 的劳伦斯 戴罗斯 麦尔斯 L a w r e n c eD ．M i l e s 首创的，石棉板是通用电气公司 在生产中所必须使用的材料之一，在当时不仅价格昂贵且供应十分短缺，严重影 响了公司的正常运营。劳伦斯 戴罗斯 麦尔斯不得不开动脑筋去寻找解决这一困 难的办法，以保证公司生产的顺利进行。通过对石棉板功能的分析，他认为采用 石棉板材料的目的在于使用该材料防火和保护地板的功能，而不在于材料的本 身，通过寻找、开发与其功能相同的廉价材料作为代替材料，同样能满足使用功 能的要求，甚至能取得超出预期的效果。最终迈尔斯发现了一种具有同样防火功 能的纸板。这种防火纸市场供应充足而又价格低廉，是替代石棉板的最佳选择。 迈尔斯的创造性工作，最终给公司带来了巨大经济利益，也开创了价值工程的先 河。 1 9 4 7 年，迈尔斯在美国机械工程师杂志上公开发表了论文价值分析， 标志着价值分析方法正式产生。价值分析后来又被称为价值工程。迈尔斯的工作 对价值工程的创立和传播起了重要的作用。1 9 5 4 年美国舰船局将价值分析命名 为价值工程并在其供应链中实施价值工程。随着舰船局与民间造船机构合作的展 开，价值工程的应用逐步从海军扩散到民间公司。1 9 5 9 年，迈尔斯协助创办了 美国价值工程协会 S A V E 并担任首届主席。1 9 6 1 年，迈尔斯的价值分析和 价值工程技术一书正式出版并翻译成十几种文字。同年，美国国防部开始逐步 推行价值工程，并在2 0 世纪6 0 年代先后编制了价值工程的军用标准，其中价 值工程规划要求、价值工程手册、5 0 0 0 ．1 指令、定费用设计的颁行，对价 值工程的推广起到了非常重要的作用。 2 0 世纪7 0 年代初期，美国国会、美国参议员先后通过在公共投资领域中应 用价值工程的条款并呼吁政府各部门广泛推行价值工程。9 0 年代克林顿政府时 期，价值工程被以立法的形式加以推广，所有公共部门中2 5 0 0 万美元以上的投 资项目必须应用价值工程。与此同时，联邦政府所有部门均需应用价值工程。价 值工程的应用，给美国各界带来了良好的经济收益。与此同时美国研究机构和大 学也加入到研究、推广价值工程方法的行列中，美国高等教育包括M B A 教育业 将价值工程纳入其中。标志着价值工程从公共投资领域、私人公司推广到教育和 研究领域。 4 1 绪论 价值工程在美国迅速传播的同时，在日本、西欧等发达国家中也得以推广。 日本在2 0 世纪5 0 年代和6 0 年代先后两次引进价值工程，并于1 9 6 5 年成立了日 本价值工程学会 S ⅣE 。在引进、学习的基础上，日本企业将价值工程与工业 工程、全面质量管理等管理技术综合应用，取得了较好的成果。在研究层面上， 日本学者对价值工程技法的创造做出了特殊贡献，也使得日本成为价值工程著作 最多的国家之一。 2 0 世纪7 0 “ - - 8 0 年代，联邦德国、法国、英国、意大利、澳大利亚、加拿大、 印度等国家也先后大力推广价值工程。其共同特点是结合本国工业特色制定各自 的价值工程标准，并得到各国政府、行业协会的大力支持，有些地区甚至采用立 法强制公共部门必须应用价值工程。根据各国估算，应用价值工程后，工业部门 的成本降幅可以达到数十个百分点。如德国统计显示，在产品功能不变的情况下， 工业部门的成本降幅可达2 0 ％ - 2 5 ％；日本8 0 年代的统计显示，6 0 ％的企业降 低了成本。 上个世纪七十年代价值工程被引进我国，由于其在成本控制、功能提高、技 术创新等方面的显著效果，受到国内效益行业的追捧，并迅速在很多领域得到应 用于推广。尤其是我国的机械制造行业、建筑领域在引用价值工程方面首当其冲。 并且出现很多的有关价值工程方面的学术会议及论坛活动，对我国进一步推行价 值工程原理和应用起到促进作用。 1 9 7 8 年6 月，上海复旦大学管理科学系沈胜白教授在上海市社会科学学会 联合会做了关于“价值工程概论”学术报告，第一次将价值工程引入我国学术界。 19 7 9 年，开创中国汽车工业历史的长春第一汽车制造厂等一批相关制造领域的 国家重点企业先后试行价值工程，并且取得了不错的效果，翻开了价值工程在我 过企业应用第一页。我国第一次以价值工程为专题的学术会议价值工程专题 研讨会，与1 9 8 0 年1 0 月由中国人民大学工业经济系在校庆三十年的讨论会上成 功举办。次年，中国成立了第一个价值工程学术研究团体中国纺织企协会管 理现代化学组价值专题。并与19 8 2 年3 月在常州召开第一次价值工程学术会议。 l9 8 2 年3 月，中国企业和上海协企在北京联合举办“上海价值工程成果交流展 览会”，这是我国第一次价值工程应用成果介绍。1 9 8 2 年1 0 月，我国第一个价 值工程专业刊物价值工程通讯 现更名为价值工程 由中国技术经济 研究会与河北省技术管理现代化研究会联合主办。随后在美国价值工程师协会国 际会议上发表中国学者的文章价值工程新方法，标志着我国在价值工程 应用方面取得可喜的成果，得到了国际的认可。同年我国学者马庆国加入美国价 值工程师协会。1 9 8 4 年价值工程应用到我国的兵器工业。从1 9 8 5 年起各地方经 委、管理协会、国家相关部门领导先后在期刊杂志上发表有关价值工程的文章， 硕士学位论文 价值工程在我国掀起了浪潮。1 9 8 7 年1 0 月，中国国家标准局颁发我国第一个有 关价值工程的国家标准 G B 8 2 2 3 ．8 7 ，标志着我国价值工程的应用及推广 从青涩走向规范和成剿3 1 。 近年来，我国许多专家及学者在各行各业中应用价值工程理论及方法，解决 了很多的实际问题，其中煤炭方面的许多专家也将价值工程理论与方法引入了煤 炭企业的生产和建设中，对煤炭企业的众多领域进行了研究，研究的成果主要有 杨建平在其基于价值工程的综采系统分析与评价的研究一文中采用了价 值工程分析方法、A B C 分析法等，对铁煤集团晓南矿的综采系统进行了价值工 程分析与评价。经过对该综采系统中设备和各个生产环节进行价值工程分析，分 析了该系统存在的问题，确定了该系统中需要重点改进的设备和环节【5 】。 王猛、车永才在其价值工程在降低综采设备使用成本中的应用一文中将 价值工程引入降低综采设备的使用成本中，解决功能浪费和功能不足的问题【们。 曾宪林在其煤矿价值工程及案例分析【2 】著作中，对煤炭系统推广应用价 值工程的特点、应用领域及推广应用的思路进行了详细介绍。对煤炭系统推广应 用价值工程普及程度上作者在著作中指出“从整体上说，在众多的现代化管理 方法中，价值工程是推广应用比较普遍的，效果也比较好。国有重点煤矿的局、 矿级已基本上普及，多数开展了价值工程知识培训，但活动并未普及到所有处 科 、区 队 、班组，离全面、全员、全过程、全方位普及的推广应用，尚有 很大距离。地方煤矿少数单位开展较好，多数单位刚刚起步，尚有相当一部分单 位不懂什么是价值工程。”在对煤炭生产领域推广应用价值工程分析时作者指出 “煤炭生产领域推广应用价值工程，可以对各生产环节详细认真的进行相关的价 值分析，实现各个生产环节的成本节约以及整个生产系统全面优化管理。在进行 实际案例分析时主要研究了应用价值工程改进回采工艺、改进综采工作面的液压 支架，在井巷支护中应用V E 、在综掘配套运输系统中应用V E 、应用价值工程 原理，降低综采机械和设备的使用成本等方面。 陈雪枫，雍剑琴在其价值工程的应用特色及在煤炭系统推广应用领域的分 析一文中从效益、应用领域、原理和方法、方法选择、开展活动等方面对价值 工程的应用特色进行了分析，对价值工程在煤炭生产领域、基本建设和技术改造 领域、洗选加工领域、机电产品与配件制造领域、非煤产业领域、“软系统”领 域等的应用做了详细的分析【7 】。 董士义在其应用价值工程技术降低吨煤材料费用一文中运用价值工程技 术确定了煤矿耗用材料的研究对象和应用价值工程的重点环节，按照功能评价系 数分配目标成本，并提出了降低吨煤材料消耗的改进方案，创造了显著的经济效 益【8 1 。 1 绪论 李瑞峰在其价值工程在矿业工程中的应用研究一文中提到“工程设计、 工程施工、矿山机械设备选择与管理是工程实施的主要过程。”作者在文中认为 在矿山机械设备选择与管理中应用价值工程可以节约设备投资，提高企业技术装 备的整体价值，提高机械配