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双双鱼儿
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可爱的giraffe

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一、煤炭工业发展现状煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展。在20世纪50年代和60年代,煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别占90%和80%以上,2004年煤炭所占的比例分别为75.6%和67.7%。(一)改革开放以来煤炭工业取得显著成绩1.煤炭产量持续增长全国原煤产量由改革开放初期的6亿吨左右提高到2004年产量19.56亿吨,增长2倍多,处于历史最高水平,为我国国民经济发展提供了能源保障。2.生产水平大幅度提高大中型煤矿机械化水平、单产、单进、原煤工效,都逐年增高。建成了一批国际领先、高产高效矿井,初步建全了技术、设计、制造、培训比较完整的技术保障体系。3.产业结构调整取得重大进展政企分开迈出重大步伐,大多数国有大中型煤炭企业开始建立现代企业制度。一些企业开始了跨地区、跨行业的产业联合,煤、电、化、路、港、航产业链开始形成,一批劣势企业退出市场。4.行业整体效益不断增加在经历三年严重的经济困难后,2001年煤炭行业开始走出低谷,呈现恢复性增长。2002年后步入快速增长周期,经济运行质量不断提高。2004年全国规模以上煤炭企业补贴后实现利润达418亿元。(二)行业主要特点1.煤炭是资源性行业煤炭是不可再生的资源。煤矿的寿命取决于其所拥有的煤炭储量。我国大多数煤矿远离城市和经济发达地区、社会负担重,经济基础差。地区条件不一,煤炭企业发展不平衡性在行业中十分突出。2.煤炭是高危行业因煤矿生产条件所限,从历史上看,在各国工业部门中,煤矿的事故死亡率是最高的。我国煤矿95%生产能力是井工开采。高瓦斯和双突矿井占全国煤矿矿井总量的1/3,90%矿井有煤尘爆炸危险性。随着开采深度增加,影响安全生产因素愈来愈多,条件愈来愈复杂。3.煤炭是投资高风险行业煤矿开采环节复杂,矿井建设投资大,周期长,见效慢,煤炭市场不确定因素多。因此,从建井到生产,经营风险大,多数煤炭企业产业结构上的问题影响了企业市场适应能力和抗灾能力。4.煤炭是为国民经济发展做贡献的行业煤炭属于初级产品,煤矿的效益向后续加工工业传递和辐射。单一的产品结构,企业经济效益难以提高,我国煤炭开采的价值和效益体现在后续产业和对国民经济发展的支撑作用。二、煤炭工业面临的主要挑战(一)资源保障问题我国煤炭品种齐全、资源比较丰富,但资源勘探程度低,经济可采储量和人均占有量较少,资源破坏和浪费严重,生态环境和水资源严重制约煤炭资源的开发。我国煤炭资源区域分布不均衡。秦岭、大别山以北,煤炭储量占全国总储量的90.7%,其中晋、陕、蒙三省(区)占全国的65%。资源保证程度低。截止2000年末,我国尚未利用的精查储量约为600亿吨,目前可供大中型矿井利用的精查储量仅300亿吨左右。据估算,到2020年,煤炭精查储量需增加约1250亿吨。当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着"采厚弃薄"、"吃肥丢瘦"等浪费资源现象,全国煤矿平均资源回收率为30%~35%左右,资源富集地区的小型矿井资源回收率只有10%~15%。我国适合建设大型煤炭基地的整装煤田,随意被分割肢解现象严重。(二)煤矿生产能力与技术结构问题1.煤矿生产技术水平低全国采煤机械化程度仅为42%,除部分国有大矿之外,大多数煤矿生产技术水平低,装备差,效率低。特别是乡镇煤矿,基本上是非机械化开采。2004年乡镇煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39%,在资源消耗和人员伤亡上,已付出了很大的代价。2.部分煤矿超能力生产据调查分析,2003年国有煤矿的11.2亿吨产量中,属于超能力和无能力矿井生产的煤炭约为1.42亿吨,占国有煤矿产量的13%。煤矿超强度超能力生产满足了国民经济发展对煤炭的需求,但其造成的负面影响,一是缩短煤矿开采年限,二是威胁煤矿安全生产。3.大中型煤矿煤炭供给能力不足据预测,我国现有生产煤矿和在建煤矿的合计生产能力到2010年和2020年分别为17.7亿吨和14.7亿吨。要实现煤炭产需平衡,需要再建设一批新井和扩大现有煤矿的生产能力,预计到2010年和2020年分别需要再增加生产能力4.5亿吨和11.1亿吨。(三)行业结构与企业发展问题1.煤炭产业集中度低2004年我国前8家煤炭企业市场集中度为20.68%,远低于世界其它主要产煤国家。2.煤炭企业负担过重煤矿企业税负比1994年税制改革前提高了6个百分点;2003年,煤炭行业支出铁路建设基金约100多亿元;国有重点煤矿企业办社会问题突出,地方政府接收困难,原国有重点煤矿办社会年净支出60亿元。2004年末,原国有重点煤矿在职人员257万人,由于所在地区社会承受能力弱,难以减人提效。部分煤矿资源枯竭,生产能力下降,生产成本上升,富余人员、工伤抚恤人员多,转产困难。3.煤矿企业效益差、职工收入低2004年原中央财政煤炭企业补贴前亏损面仍高达48%,补贴后仍有6%的企业亏损。2004年原国有重点煤矿在岗职工平均收入16812元,低于全国平均水平。(四)煤矿安全与矿区环境治理问题1.煤炭安全形势严峻2004年煤矿共死亡6027人,百万吨死亡率为3.08,显著高于世界其它主要国家。如美国为0.03,波兰0.09;大多数煤矿生产和安全技术装备落后,防灾抗灾能力差,重大、特大事故频繁发生。2004年共发生死亡10人以上特大和特别重大事故42起,死亡1008人。2.矿区环境治理问题矿井生产中排放的煤矸石约占原煤产量的8~10%,现已累计堆存煤矸石30多亿吨,占地超过15万亩。矿区地面塌陷、煤田自燃火灾、部分煤矸石自燃、煤矿瓦斯排放对生态环境构成严重影响。煤矿开采每年排出地下水约22亿立方米,我国西北部主要煤炭产区,煤炭开采加剧了水资源的匮乏,对矿区生态环境造成影响。井下煤层气年抽出量约100亿立方米,90%直接排放到大气中。(五)煤炭运输与燃煤污染问题1.煤炭运输制约我国煤炭资源主要分布在西北部,而煤炭消费重心在东南部,形成了"北煤南运、西煤东调"的格局,运输距离长,运输费用高,影响煤炭供应能力和市场竞争力:铁路运力不足的问题将长期存在;港口吞吐能力满足不了需要;公路长距离运输成本过高。2.煤炭消费与环境保护问题煤炭在利用过程中将产生大量的污染物和温室气体。特别是煤炭的不合理利用,排放了大量烟尘和有害气体,严重污染环境。随着煤炭消费量的增加,环境保护压力将越来越大。我国酸雨覆盖区已扩大到约占国土总面积的30%,SO2排放的75%以上来源于燃煤。2003年SO2排放总量增加至2158万吨,酸雨污染加重。2003年燃煤总量增加,烟尘排放总量增加至1047万吨。我国CO2排放量目前居世界第二位,CO2的排放约80%来自煤炭燃烧。三、煤炭工业发展的战略对策通过优化结构、合理开发利用,保障煤炭长期稳定供给,促进煤炭行业健康、协调、可持续发展。煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,是不可再生的矿产资源。煤炭生产是高危险性和高风风险的行业,要把节约资源、保障安全和保护环境放在重要的位置,合理开发利用,以保障煤炭长期稳定供给。煤炭行业必须淘汰技术落后的粗放型生产方式,走新型工业化道路,国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性开采和利用。优化行业结构。我国煤炭产业集中度仍然很低,具备安全生产条件的煤矿生产能力不足,必须抓好大型煤炭基地建设,培育和发展大型煤炭企业集团。煤炭是艰苦和危险的行业,必须改善行业的发展环境,以吸引投资和人才。优化生产技术结构,进一步用先进适用技术改造和提升煤炭工业。要搞好新井建设和现有矿井技术改造,建设高产高效矿井,促进产业升级,实现煤矿生产技术装备的现代化;要全面提高煤矿开采技术水平,支持大型煤炭企业通过收购、兼并、联合、重组方式改造中小煤矿;要逐步淘汰资源回收率低、安全条件差的落后生产技术,支持依法生产的小煤矿,通过技术改造,实现有序健康发展。优化产品结构,提高煤炭及煤炭行业的竞争力。发展和推广应用洁净煤技术,通过煤炭高效洁净利用技术,减少煤炭利用过程中的污染物和温室气体排放,提高煤炭的竞争力;通过煤炭加工和转化延长煤炭产品的产业链,拓展煤炭市场。(一)培育和发展大型企业和企业集团通过市场引导和政府推动,积极培育和发展跨地区、跨行业、跨所有制、跨国经营、亿吨级以上的大型企业集团。这些企业集团国内市场占有率将达到60%以上,成为商品煤供应基地、出口煤基地、煤炭深加工基地和市场投资主体。鼓励煤炭企业发展相关产业。支持煤电联营,鼓励煤炭与电力企业联合建立坑口电厂;支持煤炭企业与冶金、化工和建材行业实现上下游产业的联营。(二)建设大型煤炭基地根据国务院"重点支持大型煤炭基地建设,促进煤电联营,形成若干个亿吨级煤炭骨干企业"的决策,结合煤炭开发布局,选择煤炭资源条件好,具有发展潜力的矿区作为大型煤炭基地。抓好基地内主要矿区的新井建设和现有矿井技术改造,提高大型煤炭基地产能比重。建设大型煤炭基地,提高大中型煤矿的技术水平和生产能力,保障煤炭长期稳定供给。13个大型煤炭基地,现有煤矿生产能力8亿吨,预计2010年达到15亿吨,2020年达到18亿吨。(三)建设高产高效矿井、全面提高煤矿开采技术水平大力发展综合机械化采掘技术,推进高产高效煤矿建设,实现煤矿高效、安全、洁净开采。建设一批大中型现代化矿井;对现有大中型矿井进行技术改造;联合改造小煤矿,全面提高煤矿开采技术水平和资源采出率。我国煤矿采煤机械化程度仅为42%,小型煤矿采煤方法和采煤工艺必须进行改革,要逐步淘汰和禁止非正规采煤方法和落后的采煤工艺,大力推广机械化采煤技术。(四)建立煤矿安全长效机制提高安全生产准入门槛。目前乡镇小煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39%,乡镇小煤矿生产保障了我国煤炭需求的供给,但在资源消耗和人员伤亡上,付出了很大的代价。必须建立严格的煤炭开采准入制度,逐步淘汰安全条件差的落后煤矿。加大煤矿安全投入。国家继续对煤炭行业特别是煤矿安全给予必要的政策支持,重点支持大中型煤矿技术改造。在规范煤矿维简费管理的基础上,严格安全费用提取和使用,加大煤矿安全生产设施投入。加大监察执法力度。加强对各类煤矿的安全监察,依法惩处违法违规现象,做到有法必依,执法必严,违法必究。在2010年前,全国煤矿百万吨死亡率力争从2004年的3.08降到1.5以下,其中大型煤矿为0.4以下。(五)加强煤炭开发的资源保障增加煤炭资源勘查投入。要建设大型煤矿和煤炭基地,应为煤炭资源勘探的投入创造良好的环境。加强资源管理。资源勘探开发登记、矿业权设置必须符合煤炭开发规划和矿区总体规划。国家要控制大型矿区勘查开发规划的审批。提高煤炭资源利用率。制定可行的管理措施和经济政策,激励企业珍惜煤炭资源,不断提高资源回收率。(六)大力开发和推广洁净煤技术洁净煤技术可使煤炭成为高效和比较洁净利用的燃料,是中国能源可持续发展的现实选择,包括四个部分,即煤炭加工技术、燃烧技术、煤炭转化技术和开发利用中的污染控制技术。中国已成为世界煤炭焦化生产、消费及贸易大国。通过气化、液化等转化技术,生产替代石油的发动机燃料和化工产品,如乙烯、丙烯等。大力发展现代化高效燃煤发电技术,改变我国终端能源的消费结构,减少煤炭直接燃烧造成的污染和温室气体排放,保障能源供给和安全。(七)资源综合开发与环境保护开发煤层气资源。依托资源和政策优势,当前以地面开发与煤矿井下瓦斯抽放相结合,实现煤层气开发产业化,变废为宝、变害为利。做好水资源保护与矿井水利用,矿区土地复垦与环境保护,控制煤矸石的产出量,提高煤矸石的综合利用率。(八)关注煤炭行业发展的深层次问题1.提高煤炭运输能力加快铁路运煤通道建设,提高煤炭运输能力;放开铁路运输价格,取消计划内外双重价格;尽快取消铁路建设基金。2.切实减轻煤炭企业税收负担借鉴国外主要采煤国家经验,制定符合煤炭工业发展规律的税收政策体系,公平税负。按照国务院1994年确定的"既要建立新的增值税机制,又要照顾煤炭行业的实际困难,不增加国有重点煤炭企业的税负水平,保持1993年3.35%的税负的原则",调整煤炭税收政策。3.加快分离企业办社会职能加快企业主辅分离,分离企业办社会的职能,努力拓宽就业渠道,做好煤矿及矿区人员的再就业工作。4.建立和完善煤矿准入和退出机制规范煤矿准入标准,建立和完善勘探开发资质认证制度,提高资源开发、土地利用、环境保护准入门槛,减少煤矿数量,提高产业集中度。坚决关闭开采方式落后和不符合基本安全生产条件的小煤矿,严厉打击非法开采现象,保障安全生产。解决煤矿衰老报废的转产、人员安置等问题,鼓励和引导企业调整产业结构,发展替代产业,为其生存和发展创造良好的外部条件。5.科学界定煤炭产业地位参照国际的有关做法,可将煤炭行业划入第一产业范围,制定相关法律、法规和与其产业地位相适应的财政、税收、金融、投资政策。6.建立煤炭价格形成机制政府应考虑煤炭资源、环境治理、煤矿安全、煤矿衰老报废等成本因素,制定合理的煤炭指导价格;鼓励煤炭企业积极与发电企业协商确定电煤价格,签订中长期合作协议。7.稳定煤炭进出口政策要从有利于煤炭工业长远发展出发,按照世界贸易组织规则,依据资源和市场需求,调整煤炭产品的进出口结构,加强出口煤基地建设,稳定出口份额。

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扶阿婆过马路

采矿工程毕业设计论文

采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文,供参考阅读!

采矿工程方法优化研究

【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的,比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题,由于决策变量众多,并且不同情况的所起的作用不同,导致多数问题都是复杂的非线性化问题,不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题,比如遗传算法,神经网络等,本文从上述几种技术角度,结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。

【关键词】采矿工程;优化;采矿方法

采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化,都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法,即采用固定其他变量使其值保持不变,通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响,从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式,但是它忽略了各个变量之间的相互关系,以及他们之间的相互作用对最终结果的影响,因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解,需要同时改变各决策变量,探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响,从而找出综合最优值。

1、优化方法

1.1遗传算法的定义

遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理,它模拟了生物进化的步骤,将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合,在多决策变量共同作用的条件下,改进可行解的移动轨迹曲线,最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理,克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点,是一种全局优化算法。

1.2神经网络的定义

人脑思维方式的一大特点就是:通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式,通过计算机来完成一个非线性的动力学系统,可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。

1.3遗传算法与神经网络协同优化

由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示,所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系,实现对问题的显式化,然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优,搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络,网络将自动进行学习和匹配,从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性,然后根据适应性进行遗传变异操作,反复多次后即可寻得最优解。

2、优化实例

2.1遗传算法在矿石品位优化中的应用

遗传算法是由原始数据,模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解,在这里实质上是随机生成一组矿石品位,利用自适应的技术调整品位,经过反复迭代计算,逐步逼近最优解。

(1)编码:用定长字符代表遗传中的基因,在这里表示某种特定品位,编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]

(2)初始群体:每次迭代的初始群体由上一次迭代生成,第一次的初始群体随机生成,每个群体包含的个体数确定。

(3)适应度:自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度,适应度大,那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标,可以驱动遗传算法的优化,本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。

(4)复制和交换:根据达尔文进化论,适应性强的个体容易生存下来,那么他们的有利性征就被保留了,同样的不利性征就被淘汰了,适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高,在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。

(5)突变:遗传算法中产生新个体的又一手段,通过求补运算完成。

(6)终止条件:遗传算法是迭代运算,在迭代到符合某一要求时停止,一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时,迭代终止。

2.2采矿工程优化实例

本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。

山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中,上部为第四系和第三系所覆盖,全部为隐伏矿体,矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过,虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩,但是由于局部天窗的分布,导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触,隔水效果不好。由于灰岩层的含水性,导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度,为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针,最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。

设矿房宽度为Bf,填充体刚度为EC,бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出:从安全性角度考虑,矿房宽度Bf越小,填充体刚度EC越大,则上盘出现的拉应力越小,施工越可靠;从经济型角度考虑,矿房宽度越大,填充刚度越小越经济,可以看出两者是相对的,我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。

先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系,然后用遗传算法搜索最佳匹配,得到结果Bf=21.256m,EC=396.6MPa,бt=-1.9297MPa,最后进行的结果的合理性验证,表明这个结果是令人满意的。

3、结论

作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术,遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量,并且多数变量和目标量的关系都是非线性的,这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去,通过文章研究和实例证明,对于采矿工程的方法优化,遗传算法和神经网络能起到很好的效果,随着这些技术的进步,他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。

参考文献

[1]李云,刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报,2010,30(6):140-146.

[2]张磊,柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨,2008,(6):172.

[3]刘加东,陆文,路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工,2009,(1):25:27.

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