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学术型硕士学位论文 区域煤炭资源规划综合评价模型研究 Study on Regional Coal Resource Planning Comprehensive uation Model 作 者王志民 导 师万志军 教授 中国矿业大学 二〇一七年五月 国家自然科学基金项目51674242、51504236、51604267 教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0770） 江苏省高校优势学科建设工程资助（PAPD） 万方数据 中图分类号 [TD-9] 学校代码 10290 UDC 622 密 级 公开 中国矿业大学 学术型硕士学位论文 区域煤炭资源规划综合评价模型研究 Study on Regional Coal Resource Planning Comprehensive uation Model 作 者 王志民 导 师 万志军 申请学位 工学硕士学位 培养单位 矿业工程学院 学科专业 采矿工程 研究方向 矿业经济与可持续 答辩委员会主席 冯光明 评 阅 人 瞿群迪、李剑锋 二〇一七年五月 万方数据 学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明 本人完全了解中国矿业大学有关保留、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，即学校档案馆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；为教学和科研 目的， 学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、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。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 。 作者签名 导师签名 年 月 日 年 月 日 万方数据 致致 谢谢 本文是在导师万志军教授的指导下完成的。 衷心感谢恩师的精心指导与栽培。 导 师高尚的人格魅力、忘我的奉献精神、严谨的治学态度、身体力行的学术作风、 广博的学识和深厚的理论功底给作者留下深刻的印象，导师正直、谦和、务实的 优秀品质深深影响着作者，他的言传身教将使本人受益终生。 在论文写作过程中，张源老师一直关心论文研究的进展情况，给予了热情的 指导并提出了中肯的修改意见和建议，张源老师作风务实、思维严谨，研究期间 给予了本人极大的精神鼓舞与支持。作者深表感谢。 求学期间， 中国矿业大学矿业工程学院和研究生院有关领导和老师给予了作 者很大的帮助、关心与支持，在此表示深深的感谢。 在论文的研究和撰写过程中，得到了周长冰师兄、程敬义师兄、毕世科、马 朝阳、刘泗斐、顾斌、刘博、王涛、路璐、时洪浩等师兄弟的热心帮助。在此向 他们表示诚挚的谢意。 感谢本文引用文献的作者们，感谢为本文的完成曾付出辛勤劳动的人。 感谢在我攻读硕士的三年之中， 国家自然科学基金项目51674242、 51504236、 51604267、教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0770） 、江苏省高校优势 学科建设工程资助（PAPD）的资助。 感谢父母的养育之恩，感谢父母的无私奉献和谆谆教诲， 父母的教导是指导 本人前行永远闪亮的灯塔；感谢姐姐给予的极大鼓舞及支持。祝他们健康快乐。 最后，衷心感谢各位专家在百忙之中对本论文给予评审。 王志民 二〇一七年五月 万方数据 I 摘摘 要要 我国煤炭资源储量占全国已探明化石能源储量的 85左右，煤炭消费量占 全国能源消费量的 62左右， 长期来看， 煤炭仍将占据我国能源结构的主体地位。 我国煤矿大多采取粗放型发展模式，不利于煤炭的科学开采和行业的健康发展。 本文以可持续发展理论及系统工程为基本指导思想，采用模糊层次综合评价法， 通过评价指标体系的建立、评语集的确定、评价系统的开发等构建煤炭资源综合 评价模型，并结合淮南矿业集团进行实例科学研究。主要研究结论如下 1） 建立了区域煤炭资源规划综合评价指标体系， 确定了各指标的权重系数。 将指标体系划分成 4 层通过专家调研及 DPSIR 模型确定了资源评价模型的目 标层、准则层、要素层和指标层。目标层即区域煤炭资源规划评价；准则层包括 4 项要素，即地质条件、安全及开采技术条件、资源环境条件、社会经济效益条 件；要素层包括 12 项要素，即煤层、煤质参数、地质构造、煤矿开采技术等； 指标层包括 44 项要素， 即可采煤层厚度、 煤层埋深、 煤矿稳定塌陷土地治理率、 规划区植被覆盖率、环保法规执行情况、年度煤炭产量、煤炭产业营业收入、煤 炭生产成本、单位产值能耗等。同时，本文给出了各项指标详细的解释以及指标 值计算方法，通过对 13 位煤炭领域专家调研，确定了各指标的权重系数。 2） 采用半梯形分布函数作为评价指标隶属函数， 并将模型评语集划分为优、 良、中、差四项。本文中隶属函数存在两种情况，即“半模糊隶属函数”和“完 全模糊隶属函数” 。对于取值越大，正效应越大的评价指标，采用升半梯形分布 函数来描述他们的隶属度。对于取值越大，负效应越大的评价指标，采用降半梯 形分布函数来描述他们的隶属度。 3）设计并完成了区域煤炭资源规划综合评价系统的开发工作。区域煤炭资 源规划综合评价系统开发的主要目的在于实现信息的有序管理， 对区域煤炭资源 进行综合评判等。本评价系统主要包括三大板块，即系统交互界面、数据库管理 系统、模型库管理系统，主要功能模块包括系统用户管理、系统数据存储、系统 数据库管理、系统模型库管理、评价分析模块、帮助及保存与退出功能等。 4）完成了淮南矿业集团多级模糊综合评价实例研究。综合地质条件、安全 及开采技术条件、资源环境条件、社会经济效益条件，对淮南矿业集团下属九座 矿井张集矿、谢桥矿、顾桥矿、丁集矿、潘三矿、朱集矿、顾北矿、潘二矿、潘 四东矿进行详细的研究分析，给出了各矿评价等级和开发建议。 论文有图 16 副，表 70 个，参考文献 82 篇。 关键词关键词评价指标体系；隶属函数；模糊层次综合评价法；资源规划综合评价系 统。 万方数据 II Abstract In China, the coal resource reserves accounts for about 85 of the countrys explored fossil energy reserves, coal consumption is responsibile for the 62 of of the countrys energy consumption, coal will still take the dominant position in the countrys energy structure in a long run.However, the extensive development pattern of most coal mines go against the idea of scientific mining and healthy development of coal industry.In this paper,the author takes the sustainable development theory and systems engineering theory as the guidance, uses the fuzzy analytical hierarchy apprehensive process,constructs the uation index system,uation sets and uation system,takes the Huainan Mining Group as a case study,conduct the study of regional coal resource plan comprehensive uation system,main research conclusion is as follows 1This paper propose the regional coal resource planning comprehensive uation ution index system,weight coefficient of each index is given here.The index system is devided into 4 levelsthe 4 levelstarget layer,rule layer,element layer and index layer of resource uation model are confirmed by the expert consulting system and DPSIR model The target layer is regional coal resource plan comprehensive uation;rule layer includes 4 items,geologic condition,safety and mining condition,resource environmental condition and social economic condition;element layer includes 12 items,coal seam,coal parameters,geologic structure,coal mining technology,engineering geological,etc. Index layer includes 44 items,minable coal thickness,depth of coal seam,goaf subside land reclamation rate,planning area vegetation cover rate,environmental laws cutive condition,annual coal production,mine operation revenue,coal production cost,energy consumption per unit of output value,etc.Meanwhile,the paper gives detailed explanation of the inds and their calculation ,by making surveys from 13 experts from coal field, weight coefficient of inds are determined. 2Using the half trapezoid distribution function as uation index subordinate function,model uation sets is divided into 4 gradesthere are 2 subordinate functions,“half-fuzzy subordinate function“ and “completely fuzzy subordinate function“.Up half trapezoid distribution function is used to illustrate the membership of uation inds which have big weight and serious positive effect,and for uation inds which have big weight and serious negative effect,down half trapezoid distribution function is used. 万方数据 III 3The regional coal resource plan comprehensive uation system is designed and developed.The main purpose of the system is to implement orderly management of ination and comprehensive uation of regional coal resources.This uation system mainly includes three major parts,system interface,database management system,model base management system,the main function modules including system user management,system data storage,system database management,model database management,analysing and uation module,help subordinate function; fuzzy hierarchy comprehensive uation; resource planning and comprehensive uation system. 万方数据 IV 目目 录录 摘摘 要要 ........................................................................................................................... I 目目 录录 ........................................................................................................................ IV 图清单图清单 ..................................................................................................................... VIII 表清单表清单 ........................................................................................................................ IX 变量注释表变量注释表 ............................................................................................................. XIII 1 绪论绪论 ........................................................................................................................... 1 1.1 选题背景及研究意义............................................................................................. 1 1.2 国内外文献研究综述............................................................................................. 3 1.3 研究内容及技术路线............................................................................................. 5 2 区域煤炭资源规划综合评价理论基础区域煤炭资源规划综合评价理论基础 ................................................................... 6 2.1 资源评价相关理论基础......................................................................................... 6 2.2 资源评价相关方法............................................................................................... 10 2.3 本章小结............................................................................................................... 13 3 区域煤炭资源规划综合评价模型的构建区域煤炭资源规划综合评价模型的构建 ............................................................. 15 3.1 区域煤炭资源规划综合评价指标体系............................................................... 15 3.2 区域煤炭资源规划综合评价模型....................................................................... 35 3.3 本章小结............................................................................................................... 36 4 区域煤炭资源规划综合评价系统的设计与开发区域煤炭资源规划综合评价系统的设计与开发 ................................................. 38 4.1 系统设计原则....................................................................................................... 38 4.2 系统结构设计....................................................................................................... 38 4.3 系统功能设计....................................................................................................... 39 4.4 系统实现方法....................................................................................................... 40 4.5 本章小结............................................................................................................... 42 5 区域煤炭资源规划综合评价模型实例研究区域煤炭资源规划综合评价模型实例研究 ......................................................... 43 5.1 淮南矿业集团发展现状....................................................................................... 43 5.2 评价指标值基本情况........................................................................................... 44 5.3 评价指标隶属函数的确定................................................................................... 48 5.4 多级模糊综合评价分析....................................................................................... 51 5.5 本章小结............................................................................................................... 78 万方数据 V 6 主要结论主要结论 ................................................................................................................. 80 参考文献参考文献 ..................................................................................................................... 83 作者简历作者简历 ..................................................................................................................... 87 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 ................................................................................................. 88 学位论文数据集学位论文数据集 ......................................................................................................... 89 万方数据 VI 目录 Contents Abstract ........................................................................................................................ II Contents ..................................................................................................................... VI List of Figures ......................................................................................................... VIII List of Tables ............................................................................................................. IX List of Variables...................................................................................................... XIII 1 Introduction ............................................................................................................... 1 1.1 Research Background and Significance ................................................................... 1 1.2 Literature Review..................................................................................................... 3 1.3 Research Contents and Technological Routes ......................................................... 5 2 Theoretical foundation of regional coal resource plan comprehensive uation ........................................................................................................................................ 6 2.1 Theoretical foundation of resource uation ........................................................ 6 2.2 Resource uation s ................................................................................ 10 2.3 Brief Summery ....................................................................................................... 13 3 Construction of the regional coal resource plan comprehensive uation model ...................................................................................................................................... 15 3.1 Regional coal resource plan comprehensive uation index system .................. 15 3.2 Regional coal resource plan comprehensive uation model ............................. 35 3.3 Brief Summery ....................................................................................................... 36 4 Design and development of regional coal resource plan comprehensive uation system ....................................................................................................... 38 4.1 Principle of system design ..................................................................................... 38 4.2 System structure design ......................................................................................... 38 4.3 System function design .......................................................................................... 39 4.4 System implementation ............................................................................. 40 4.5 Brief Summery ....................................................................................................... 42 5 Case study of regional coal resource plan comprehensive uation model .... 43 万方数据 VII 5.1 Development Status of Huainan Mining Group .................................................... 43 5.2 General situation of uation index values ......................................................... 44 5.3 Membership function of uation index ............................................................. 48 5.4 Multilevel fuzzy comprehensive uation analysis ............................................ 51 5.5 Brief Summery ....................................................................................................... 78 6 Main Conclusion ..................................................................................................... 80 References ................................................................................................................... 83 Author’s Resume ........................................................................................................ 87 Declaration of Thesis Originality ............................................................................. 88 Thesis Data Collection ............................................................................................... 89 万方数据 VIII 图清单图清单 List of Fig.ures 图序号 图名称 页码 图 1-1 技术路线图 5 Fig. 1-1 Technology roadmap 5 图 2-1 区位理论发展进程 6 Fig. 2-1 Development process location theory 6 图 2-2 杜能圈形成机制与圈层结构示意图 7 Fig. 2-2 ation mechanism and structural diagram of Thunen circle 7 图 2-3 市场原则下的中心地系统 8 Fig. 2-3 Central place system under the principle of market 8 图 2-4 系统科学结构与层次 9 Fig. 2-4 Structure and level of system science 9 图 3-1 DPSIR 指标模型 17 Fig. 3-1 DPSIR index model 17 图 4-1 区域煤炭资源规划综合评价系统结构图 39 Fig. 4-1 Regional coal resource plan comprehensive uation system diagram 39 图 4-2 区域煤炭资源规划综