關于煤礦礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產服務年限的探討

程 偉 韓可琦 董洪光

(中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院,江蘇省徐州市,221008)

★經濟管理 ★

關于煤礦礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產服務年限的探討

程 偉 韓可琦 董洪光

(中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院,江蘇省徐州市,221008)

在闡述礦區(qū)發(fā)展規(guī)模受如資源條件、技術水平、市場需求和生態(tài)環(huán)境承受能力等各種因素的影響和制約的基礎上,通過經濟數(shù)學分析,探討了煤礦礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產服務年限的關系。

合理規(guī)模 均衡生產 服務年限 煤礦礦區(qū)

AbstractOn the basis of an elaboration on the factors such as conditions of resources,status of technology available,market demand sizes and the bearing capacity of the eco-environment that restrict the development scales of coal mine areas,an economic-mathematics analysis is carried out on a discussion about the interrelations between the rationalized sizes of coal mine areas, their well balanced production and service life.

Key wordsrationalized size,balanced production,service life,coal mine area

我國20世紀70年代以前所建礦區(qū)的規(guī)模,一般不超過1000萬t/a,礦區(qū)建設準備階段所需要的時間為3～5 a。礦區(qū)生產能力增長階段,即新建礦井投產先后的延續(xù)時間較長,一般300～500萬t/a的礦區(qū)不少于6～10 a;大于600萬t的礦區(qū)至少要10～15 a。礦區(qū)達到設計規(guī)模的時間,較好的在最后一個礦井投產后的3～4 a之內,較差的延續(xù)時間很長,有的10～20 a達不到設計的能力。

隨著采煤機械化水平的提高,生產向集中化方向發(fā)展,礦井生產能力逐年增加,礦區(qū)規(guī)模逐漸增大,特別是儲量豐富、開采條件較好的新礦區(qū),基本上都可以布置大型和特大型礦井,礦井的規(guī)模至少在1000萬t/a以上。

礦區(qū)生產規(guī)模取決于礦區(qū)內生產礦井的數(shù)目及其生產能力的大小。擴大礦區(qū)生產規(guī)模的途徑有3種:一是建設新礦井,增加礦區(qū)內同時生產的礦井數(shù)目;二是提高采煤工作面單產,對老礦井進行改擴建以增加礦井的生產能力和產量;三是前兩者并用,既增加同時生產的礦井數(shù)目,又提高礦井生產規(guī)模。

對某一特定的礦區(qū)來說,同時生產的礦井數(shù)量越多,開發(fā)的強度越大,礦區(qū)的規(guī)模也就越大。對某一特定礦區(qū)來說,當?shù)V區(qū)面積越大,可以劃分的同時生產的礦井數(shù)就越多,同時開采礦井數(shù)就可能越多,越有利于擴大礦區(qū)生產規(guī)模。因此,礦區(qū)面積的大小是影響礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的一個重要影響因素。

1 影響礦區(qū)建設規(guī)模的因素

(1)國民經濟或區(qū)域經濟發(fā)展需要。這是礦區(qū)開發(fā)建設的前提和確定礦區(qū)規(guī)模的重要依據(jù)。要根據(jù)國家經濟發(fā)展規(guī)劃,預測煤炭的需求量 (包括產量、煤種、煤質),特別要認真調查和預測區(qū)域經濟發(fā)展對煤炭的需求量,盲目建設會給國家和企業(yè)帶來巨大經濟損失。

(2)資源條件。資源條件指煤田范圍、煤層賦存條件、儲量、地質構造、水文地質、開采技術條件及地形地貌等。

對儲量豐富、煤層賦存較淺、地質構造及水文簡單、開采技術條件較好的煤田,應以建設大型和特大型礦井為主,兼顧建設一批中小型礦井,形成大中小礦井相結合的礦區(qū)。如大同、古交、平頂山、鶴崗等礦區(qū),建設規(guī)?？纱笥?0 Mt/a。

對儲量較少、煤層賦存較淺、地質構造和水文較復雜、開采技術條件較差的煤田,應建設中、小型礦井,如四川松藻、湖南袁家、浙江長廣等礦區(qū),其建設規(guī)模宜小于3 Mt/a。

對于儲量豐富、煤層賦存較深、沖積層厚、地質構造和水文條件簡單、開采條件較好的煤田,應建設大型和特大型礦井,如開灤、兗州、潘謝等礦區(qū),其建設規(guī)模宜大于10 Mt/a。

(3)外部建設條件。它系指礦區(qū)的運輸、供電、供水、當?shù)亟ㄔO材料、鄰近礦區(qū)生產建設經驗等。受外部建設條件制約時,礦區(qū)規(guī)模應適當縮小。如中國西部礦區(qū)常因鐵路運輸能力的制約而縮小建設規(guī)?；驅嵭蟹制诮ㄔO。

(4)生態(tài)環(huán)境條件。環(huán)境條件是指煤炭資源的開發(fā)對環(huán)境所帶來的影響。煤炭資源開發(fā)所帶來的環(huán)境影響比較復雜,基本上都會對環(huán)境造成破壞和污染,是目前人們普遍關注的社會問題之一。

2 礦區(qū)合理規(guī)模經濟數(shù)學分析

2.1 經濟數(shù)學分析的基本原理

一般地說,隨著企業(yè)生產規(guī)模的擴大,產品銷售收入上升,而單位產品成本則有所下降,這是規(guī)模效益遞增規(guī)律的表現(xiàn)。但是企業(yè)規(guī)模擴大到一定程度后,增加單位產品所獲得的收入開始下降,單位產品的成本便開始上升。根據(jù)企業(yè)規(guī)模與成本、銷售收入之間存在的某種函數(shù)關系,可構造企業(yè)的利潤函數(shù)。

設企業(yè)總成本與生產規(guī)模x(以產量或產值表示)的函數(shù)關系為TC=f1(x);企業(yè)總收入與x的函數(shù)關系為TR=f2(x)。則利潤函數(shù)為:

式中:TC——企業(yè)總成本;

TR——企業(yè)總收入;

x——企業(yè)生產規(guī)模;

B——企業(yè)利潤。

對利潤函數(shù)求一階導數(shù),得

式中:MR——邊際收入 (每增加一個單位的產品帶來的收入增加額);

MC——邊際成本 (每增加一個單位的產品帶來的成本增加額)。

式 (2)是利潤函數(shù)式 (1)取得最大值的必要條件。按照邊際收入遞減規(guī)律,在產量達到一定的規(guī)模后,邊際收入隨著規(guī)模的上升而減少。當MR >MC時,增加產量仍有利可圖;當MR

在進行礦區(qū)合理規(guī)模的分析時,可以先根據(jù)礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的相關影響因素,確定礦區(qū)發(fā)展規(guī)模下限值和上限制,即先確定圖1中的D點和F點的值,然后通過各個方案的凈現(xiàn)值分析得到礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的最優(yōu)值E。

圖1 確定礦區(qū)最佳生產規(guī)模的函數(shù)曲線

2.2 礦區(qū)發(fā)展規(guī)模上限值的確定

礦區(qū)的發(fā)展規(guī)模上限可以根據(jù)礦區(qū)的煤炭儲量、開采技術條件、外部運輸條件和市場需求等主要因素來確定。

2.2.1 根據(jù)礦區(qū)內煤炭儲量確定

為了使礦區(qū)的服務年限與煤炭資源相適應,礦區(qū)發(fā)展規(guī)模應滿足我國《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體設計規(guī)范》(2008)規(guī)定,故礦區(qū)儲量條件限制的礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的上限規(guī)模為:

式中:A1max——儲量限制的礦區(qū)上限生產規(guī)模,萬t/a;

Q可——井田內煤炭可采儲量,萬t;

T0——規(guī)定的礦井最低服務年限,a;

γ——儲量備用系數(shù),一般為1.2～1.4。

2.2.2 根據(jù)開采技術條件確定

開采技術條件直接影響工作面單產而使礦區(qū)規(guī)模受到限制。根據(jù)礦區(qū)開采技術條件來確定的礦區(qū)最大生產規(guī)模為:

式中:A2max——開采條件限制的礦區(qū)上限生產規(guī)模,萬t/a;

Qi——第i個生產礦井的生產能力,萬t/a;

n——礦區(qū)內同時生產的礦井的數(shù),個;

qi——礦井內第i個工作面的生產能力,萬t/a;

m——礦井內最大可能同采的工作面數(shù),個。

2.2.3 根據(jù)外部運輸能力和煤炭市場需求狀況確定

由外部運輸能力和煤炭市場需求量所限定的礦區(qū)最大生產規(guī)模為:

式中:A3max——運輸能力或煤炭市場需求狀況限制的礦區(qū)上限生產規(guī)模,萬t/a;

ν運——外部最大運輸能力,萬t/a;

ν需——煤炭市場最大需求量,萬t/a;

礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的上限就是由以上4個影響因素所確定的上限的最小值。即

考慮到外部運輸能力可以改善,煤炭市場需求量是不斷變化的,而礦區(qū)發(fā)展規(guī)模一經確定,生產設備一經選定就很難進行調整、更換,因此若確定的礦區(qū)生產規(guī)模上限值是由A3max所決定的,則需對其進行適當擴大,保證其有一定的富裕系數(shù),以適應外部條件的變化。

2.3 礦區(qū)發(fā)展規(guī)模下限值的確定

礦區(qū)生產規(guī)模下限值是指在正常技術經濟條件下,保證礦山企業(yè)有一定收益的最小生產規(guī)模。確定礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的下限主要用量本利分析法。

礦山企業(yè)生產應保證生產煤炭產品所獲得的收入除抵償其生產成本支出外還能夠獲取一定的利潤。故礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的下限為:

式中:Amin——礦區(qū)生產規(guī)模下限值,萬t/a;

Cd——礦區(qū)生產固定成本,萬元;

p——噸煤售價,元/t;

R稅——噸煤稅金,元/t;

R變——噸煤變動成本,元/t;

R利——噸煤利潤,元/t。R利=p·r,r為利潤率。

為保證企業(yè)不發(fā)生虧損的礦區(qū)最小發(fā)展規(guī)模,即盈虧平衡點產量為:

3 對礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產服務年限的探討

3.1 礦區(qū)均衡服務年限的相關規(guī)定

為了保證礦區(qū)能夠較長時期地均衡供應煤炭,使礦區(qū)的綜合工業(yè)設施和建筑物等有合理的服務年限,發(fā)揮礦區(qū)工程的投資效益,保證礦區(qū)建設規(guī)劃布局的合理性和穩(wěn)定性,礦區(qū)必須有合理的均衡生產年限。《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體設計規(guī)范》 (2008)(下稱《規(guī)范》)規(guī)定了不同建設規(guī)模的礦區(qū)均衡生產服務年限,見表1。

表1 礦區(qū)均衡生產年限表

3.2 礦區(qū)均衡生產年限確定方法

編制礦井建設順序及產量規(guī)劃表的方法是將礦區(qū)中每個礦井按建設的先后順序逐次排出施工準備時間、建井時間及逐年的產量規(guī)劃橫格數(shù)字表。從該表中可以求出礦區(qū)均衡生產年限,也可以看出礦區(qū)產量遞增年限、產量遞減年限和礦區(qū)整個服務年限。

礦區(qū)服務年限為礦區(qū)從第一對礦井建成投產到礦區(qū)最后一對礦井報廢的整個生產年限。礦區(qū)產量遞增年限為礦區(qū)第一對礦井建成投產至達到礦區(qū)建設規(guī)模的85%產量間的年限。礦區(qū)均衡生產年限為礦區(qū)產量長期保持產量不低于85%的建設規(guī)模生產年限。礦區(qū)產量遞減年限即為礦區(qū)產量從低于礦區(qū)建設規(guī)模85%到最后一對礦井報廢的年限。礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃要求礦區(qū)產量遞增年限 (達產期)和礦區(qū)產量遞減年限 (減產期)盡量縮短,礦區(qū)均衡生產年限 (穩(wěn)產期)盡量加長。

3.3 對礦區(qū)均衡生產服務年限的探討

3.3.1 國有重點礦區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

截止2008年底,全國已建成116個國有重點礦區(qū),已形成具有一定規(guī)模 (年生產能力100萬t以上)的礦區(qū)102處。2008年底,其原煤產量達到了118231萬 t,占全國國有重點煤礦產量的87%。其中,年產1000萬t以上的礦區(qū),有開灤、準格爾、神東等34個,神華集團神東礦區(qū)2008年的產量達到1.7億t,成為我國首個產量過億噸的特大型礦區(qū);年產500～1000萬t的礦區(qū),有北京、沈陽、龍口、鶴壁、盤江、水城等25個礦區(qū);年產300～500萬t的礦區(qū),有大雁、萬利、松藻、攀枝花、哈密、窯街等12個礦區(qū);年產100～300萬t的礦區(qū),有張家口、包頭、南票、萍鄉(xiāng)、豐城、漣邵、資興、芙蓉等31個礦區(qū)。上述102個礦區(qū)的分布,華北地區(qū)有35個,東北地區(qū)有14個,華東地區(qū)有14個,中南地區(qū)有9個,西南地區(qū)有13個,西北地區(qū)有17個。

3.3.2 對《規(guī)范》中礦區(qū)均衡生產年限表的建議

從上述國有重點礦區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀來看,年產100～300萬t的有31個礦區(qū),而且20世紀90年代以來,我國礦井有呈大型化發(fā)展的趨勢,并將要建成13個億t大型煤炭基地或礦區(qū)。而《規(guī)范》中礦區(qū)均衡生產年限表的礦區(qū)規(guī)模下限卻為2 Mt/a,上限僅為30 Mt/a,把30 Mt/a以上礦區(qū)規(guī)模 (包括50～100 Mt/a在內)的服務年限一概定為90年,不僅與實際不符,也不利于礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。因此建議礦區(qū)建設規(guī)模的下限應提高為3 Mt/a, 30 Mt/a以上礦區(qū)規(guī)模應增加30～50 Mt/a和大于50 Mt/a幾個檔次。這些規(guī)模的礦區(qū)的服務年限根據(jù)實際情況和需要經過專家論證后也相應加長,修改建議見表2。

表2 礦區(qū)均衡生產年限修改建議

[1]魏同,張先塵.韓可琦.中國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略研究 [M].太原:山西科學技術出版社,1995

[2]張紹文,李祥儀,李仲學,王廣成.煤炭地下開采最優(yōu)生產規(guī)模確定的研究 [J].遼寧工程技術大學學報, 1998(2)

[3]董洪光.我國煤礦區(qū)發(fā)展規(guī)模分析與適應性評價[D].徐州:中國礦業(yè)大學,2006

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃規(guī)范 [S].中國計劃出版社,2009

(責任編輯 張大鵬)

On the rationalized sizes of coal mine areas,balanced production and their service life

Cheng Wei,Han Keqi,Dong Hongguang
(School of Mines,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221008,China)

TD-90

A

程偉 (1966-),男,河南省魯山縣,教授級高級工程師,工程碩士,平煤長安能源開發(fā)有限公司董事長,從事采礦工程、安全工程及相關專業(yè)的研究和管理工作。