关闭_废弃矿井军事转化评估指标体系研究_陈一村.pdf

第 45 卷 第 1 期2023 年 2 月防护工程POTECTIVE ENGINEEINGVol.45 No.1Feb.2023收稿日期:20220607作者简介:陈一村(1992)，男，博士，工程师，主要研究方向为战场体系构建。通讯作者:冯进技(1965)，男，博士，研究员，主要研究方向为国防工程综合论证。Email:fjj207779 。引用格式:陈一村，冯进技，赵健，等关闭/废弃矿井军事转化评估指标体系研究 J 防护工程，2023，45(1):3238CHEN Yicun，FENG Jinji，ZHAO Jian，et al esearch on evaluation index system of militarized transformation of closed/abandonedminesJ Protective Engineering，2023，45(1):3238关闭/废弃矿井军事转化评估指标体系研究陈一村1冯进技1赵健1朱云1，2穆朝民3(1 军事科学院国防工程研究院，北京 100850;2 哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150006;3 安徽理工大学，安徽 淮南 232001)摘要关闭/废弃矿井数量多，蕴含的地下空间资源规模大，其再开发再利用是当前工程领域的前沿问题。利用关闭/废弃矿井因地制宜进行军事转化应用，既能有效降低地下工程施工费用，还能有效盘活现有闲置地下空间资源。从军事转化优势和潜在应用方式 2 个方面，分析了关闭/废弃矿井军事转化应用可行性，提出了指挥工程、生物医学实验室、弹药物资仓库和军事相关领域科研教学试验场等 4 种潜在应用方式，初步构建了多层级的关闭/废弃矿井军事转化应用评估的通用性指标体系，并利用 AHP 针对某矿井开展算例分析。关键词矿井;军事转化;评估;指标体系esearch on evaluation index system of militarized transformationof closed/abandoned minesCHEN Yicun1，FENG Jinji1，ZHAO Jian1，ZHU Yun1，2，MU Chaomin3(1.Defense Engineering Institute，AMS，PLA，Beijing 100850，China;2.Harbin Engineering University，Harbin 150006，China;3.Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China)AbstractNumerous closed/abandoned mines have a great number of underground space resources，and their reexploitation and reuse has become a frontier issue in the engineering field Militarized transformation and applicationof closed/abandoned mines in accordance with local conditions can not only effectively reduce the construction costof underground engineering，but also revitalize the existing idle underground space resources Therefore，this paperanalyzed the feasibility of militarized transformation and application of closed/abandoned mines from the perspectiveof militarized transformation advantages and potential applications，and proposed four potential applications，suchas command engineering，biomedical laboratory，ammunition and supply depot and militaryrelated scientific re-search and teaching test ground，thus preliminarily constructed a general index system for militarized transformationand application evaluation of closed/abandoned mines，and carried out an case analysis by using the Analytic Hier-archy Process(AHP)Keywordsmine;militarized transformation;evaluation;index system新中国成立以来，大批埋藏在地下的煤矿、金属矿、盐矿相继投入开采，为国民经济发展提供了强劲动力。目前，部分矿井在达到其生命周期后关闭，也有部分落后产能矿井不符合安全生产的相关要求，或开采成本高、亏损严重，正面临关闭或废弃。尤其煤炭去产能政策的实施，促使一批资源枯竭落后产能矿井加快关闭，形成大量的关闭/废弃矿井13。这些关闭/废弃矿井仍然赋存多种、巨量的可利用资第 45 卷 第 1 期陈一村，等:关闭/废弃矿井军事转化评估指标体系研究源，其地下空间资源的再开发再利用已引起国内外学者的高度关注。中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”研究结果表明4，预计到 2030 年，我国关闭/废弃矿井数量将达到 15 000 处，废弃地下空间达到 90 亿 m3。若能对这些关闭/废弃矿井的特殊地下空间因地制宜加以综合利用，既能避免现有地下空间资源的浪费，盘活关闭/废弃地下空间资源，又能节省构建地下空间的建设费用，因此意义重大。以美国、比利时、德国为代表的欧美国家，对关闭/废弃矿井地下空间资源开发利用开展了大量研究工作，并成功应用于工程实践。1975 年，比利时在 Anderlues 利用废弃矿井，建设地下储气库，形成0.2 亿 m3的储气能力5。2011 年，美国斯坦福大学利用南达科他州一处开采深度约 1 500 m 的废弃金矿，建成深地实验室开展暗物质、中微子、地质、工程和生物学等方面研究6。此外，美国铁山公司利用废弃矿井建成的地下文件存储中心，其环境温度的改变不超过 1，稳定性极高。德国通过废弃盐矿，在地下空间中处置高水平放射性废弃物78。我国对此研究起步较晚，开发利用程度远低于国外，比较成熟的是利用关闭/废弃矿井建设地下储气库、储油库及国家矿山公园912 等。针对关闭/废弃矿井的地下空间资源特征，分析军事转化应用的可行性，并初步探讨转化应用的评估指标，为关闭/废弃矿井转化应用提供新的思路。1军事转化应用可行性分析1.1军事转化应用独特优势关闭/废弃矿井军事转化应用是指:通过军事需求分析、地下空间规划设计、地下工程施工建造等技术的综合运用，对关闭或废弃矿井中地下空间和设施设备资源进行军事再开发、军事再利用。随着现代综合侦察监视技术和精确打击武器的快速发展，重要军事目标面临巨大威胁，条件许可的情况下，重要军事目标向地下拓展更趋安全，地下空间资源的军事价值意义更为凸显。与地面或地上空间相比，地下空间可以为军事目标提供防护的天然屏障，在环境稳定性等方面具有得天独厚的优势，关闭/废弃矿井可为重要军事目标建设提供便捷有利的基础资源。关闭/废弃矿井具有独特的军事转化应用优势:(1)隐蔽伪装性能好。矿井在关闭/废弃前为民用基础设施，军事转化应用改造施工可模拟矿井正常工作状态，暴露征候小且复杂的地质条件可有效屏蔽声、光、热等信号，降低敌侦察识别概率。(2)主体结构抗力高。选择进行转化应用的关闭/废弃矿井一般具有岩体覆盖层厚、地质条件好、洞室围岩稳定等特点，能有效抵御武器的侵彻爆炸作用。(3)地下空间规模容量适宜。小型、中型、大型、特大型矿井井巷平均断面面积分别为 10、14、16、18 m213，且随着设备大型化，在建巷道断面不断向更大断面扩展，井巷轴线长度数千米至数十千米不等，其大巷、石门、井底车场、硐室空间大小也与军事工程所需相当。(4)地下空间内部环境适宜。关闭/废弃矿井具有恒定的温度湿度，内部环境干扰因素少，密闭程度高、屏蔽性好，巷道、硐室具有稳定的热环境，具备进行军事转化应用赋予新功能的基础条件。1.2军事转化潜在应用方式关闭/废弃矿井的地下空间主要以 3 种形态存在:(1)充满气体或水体的空间，主要分布在矿井的采空区和巷道;(2)由破碎的岩块、水体充满的空间，主要分布在矿井的采空区底部;(3)以岩石中孔、缝、洞形式存在并充满气液态的空间，主要存在于废弃油气田的产层。比较适宜军事转化应用的空间集中于第 1 种形态的巷道。为充分利用关闭/废弃矿井内部空间，根据关闭/废弃矿井的伪装防护性能、工程改造的可行性、经济性和安全性，可重点围绕指挥工程、生物医学实验室、弹药物资仓库和军事相关领域科研教学试验场等 4个方面开展军事转化应用，特点如图 1 所示。图 1关闭/废弃矿井潜在军事转化应用方式特点33防护工程2023 年其中:关闭/废弃矿井的指挥工程改造应用，是利用具有一定深度的矿井及已有地下空间独特而稳定的环境条件，满足指挥工程抗力指标要求，同时利用矿井周边道路，结合矿区原有的地面地下相关附属设施设备，满足指挥工程快速转进、指挥通信和内部环境等既定功能要求，为工程加固改造施工奠定基础。关闭/废弃矿井的生物医学实验室改造应用，是利用地下空间的低本底辐射环境，促进生物与环境相互协调并在一定时期内达到相对稳定的动态平衡状态，进而探索研究矿井地下空间生态系统与生物医学研究特殊环境要求的适应性能力，并通过地下工程学、生物学、医学等相关领域的联合攻关，开展生物学和医学研究与应用。关闭/废弃矿井的弹药物资仓库改造应用，是对矿井地下空间进行加固处理，增强防水、防火能力，提高地下空间的密闭程度和屏蔽性能，利用矿井中的地热形成恒温恒湿、不受外界气候影响的地下温室，以作为军械弹药等特殊物资的储备基地，满足特殊物资储存环境、防护和安全等要求。关闭/废弃矿井的军事相关领域科研教学试验场改造应用，是利用矿井的原形地下工程环境，进行科研和教学试验，其改造技术相对容易，可行性高，且能够节省大量建设时间和资金投入，但需要结合军事科研院所属地考虑矿区区位对后期使用的影响。2军事转化应用评估通用性指标体系及确定方法2.1军事转化应用评估通用性指标体系构建关闭/废弃矿井地下空间赋存情况和环境条件各异，要实现再开发再利用，须有一套成熟的、通用性的判别方法，以量化分析关闭/废弃矿井进行不同类型军事转化应用的优劣性。对此，围绕关闭/废弃矿井潜在转化应用的几种形式，考虑军事设施作战保障任务和地下空间再开发再利用基础条件，按照逻辑严谨、指标合理、简明适用的总体原则，基于遵循定量界定为主、定性判断为辅的方式方法，提出关闭/废弃矿井军事转化应用评估通用性指标体系，该指标体系由目标层、准则层、要素层和指标层构成，包含 5 个准则，14 个要素，29 个指标，如图 2 所示。其中，目标层为关闭/废弃矿井军事转化应用综合评估指数;准则层(一级指标)是对关闭/废弃矿井工程转化应用条件的总体概括;要素层(二级指标)包括关闭/废弃矿井一个或多个侧面的综合能力，是对各个准则的细化;指标层(三级指标)是对各要素特征的具体描述。图 2关闭/废弃矿井军事转化应用评估通用性指标体系2.2通用性指标体系分析关闭/废弃矿井军事转化应用综合评估指数 A包括 5 部分:防护性 B1、安全性 B2、经