典型城市煤炭資源節(jié)約集約利用研究
——以山西省陽泉市21個井工煤礦為例

■ 許文佳/吳克寧,2/白中科,2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

典型城市煤炭資源節(jié)約集約利用研究
——以山西省陽泉市21個井工煤礦為例

■ 許文佳1/吳克寧1,2/白中科1,2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

礦產(chǎn)資源節(jié)約集約利用是影響礦山企業(yè)經(jīng)濟效益的一個重要因素。以陽泉市21個井工煤礦為研究對象，采用變異分析法對煤炭資源利用“三率”進行賦權(quán)，得出煤炭資源利用集約度分值，對其進行從大到小的排序并與采用聚類分析法得出的結(jié)果進行比對，確認一致后分析影響煤炭資源節(jié)約集約利用水平的影響因素。結(jié)果表明：陽泉市21個井工煤礦資源節(jié)約集約利用情況一般，其中新元和登茂通煤礦資源節(jié)約集約利用程度較好，南莊和長溝煤礦較差。煤炭資源節(jié)約集約利用主要影響因素有：(1)煤炭資源條件；(2)煤炭資源開發(fā)技術(shù)條件；(3)煤炭資源開發(fā)資金投入；(4)煤炭資源開發(fā)秩序。

煤炭資源；節(jié)約集約；三率；井工煤礦；陽泉；山西

我國是全球最大的礦產(chǎn)資源消費國，能源消耗總量中有70%是煤礦，人們的生產(chǎn)生活都離不開煤炭資源的支持，在很多地方煤炭資源已經(jīng)成為主要經(jīng)濟支柱。我國的礦產(chǎn)資源產(chǎn)量占世界的一半，但煤炭資源利用效率偏低、綜合利用率較低，大量煤炭資源被浪費。因此，必須提高資源利用效率，減少礦產(chǎn)資源浪費，保障我國煤炭資源產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。目前關(guān)于煤炭資源利用“三率”的研究主要集中在提高“三率”的途徑以及“三率”與經(jīng)濟效益間的關(guān)系。馬艷營通過對黑龍江省煤炭資源利用“三率”的調(diào)查提出提高煤炭資源利用“三率”的途徑[1]。張應(yīng)紅采用定量的方法分析了煤炭資源利用“三率”與礦山經(jīng)濟效益之間的關(guān)系[2]。本文根據(jù)對山西省陽泉市21個井工煤礦的實地調(diào)查研究，采用煤炭資源綜合利用“三率”對其節(jié)約集約利用程度進行定量評價，分析各個煤礦資源節(jié)約集約利用水平產(chǎn)生差異的原因，以期為政府及相關(guān)部門決策制定、規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 陽泉市煤炭資源概況

陽泉市處于山西省東部，是典型的資源型城市，已探明礦種65種，其中可采礦種56種，已開發(fā)礦種21種[3]。煤炭資源是陽泉市第一大優(yōu)勢資源，區(qū)內(nèi)擁有儲量豐富、品質(zhì)優(yōu)良、開采方便的優(yōu)質(zhì)無煙煤，是全國最大的無煙煤生產(chǎn)基地，累計探明儲量約103.5億t。陽泉市資源儲量雖然很大，但存在資源利用粗放和開采秩序混亂等問題，造成大量礦產(chǎn)資源的破壞和浪費。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文是通過對陽泉市煤炭資源生產(chǎn)和利用情況進行實地調(diào)研，選取21個井工煤礦2014年煤炭資源綜合利用“三率”作為研究數(shù)據(jù)。

2.2 變異系數(shù)法

變異系數(shù)法是根據(jù)各指標內(nèi)部差異，計算其變化程度大小確定對評價結(jié)果的影響，變化程度越大的指標對結(jié)果影響越大，權(quán)重越大。通過該方法計算所得的權(quán)重更加準確、客觀，更能反映研究對象節(jié)約集約利用程度。

設(shè)有m個比較對象，n個評價指標，各對象評價指標值用向量表示，記作Xi=(xi1，xi2，…xin，i=1，2，…，m)，得到評價矩陣X=（xij）m×n。

(2)計算各指標變異系數(shù)：

(3)對Ej做歸一化處理，確定第j項評價指標權(quán)重：

表1 陽泉市21個井工煤礦煤炭資源利用“三率”原始數(shù)據(jù)

3 評價指標體系及評價結(jié)果分析

3.1 評價指標選取

資源利用“三率”是國土資源部經(jīng)過對多地煤炭資源利用情況的充分調(diào)查研究得出的最能代表煤炭資源利用程度的指標。因此本文參考國土資源部儲量司頒布的《煤礦“三率”指標要求（試行）》中的新“三率”，即采區(qū)回采率、原煤入選率和煤矸石綜合利用率[4]，作為煤炭資源利用集約度的考評指標。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的自助式勞務(wù)眾包平臺的“拍照賺錢”應(yīng)用程序應(yīng)運而生。企業(yè)通過此應(yīng)用程序發(fā)布需要被完成的任務(wù)，用于商業(yè)檢查和信息搜集。而設(shè)計應(yīng)用程序時任務(wù)的定價是其核心要素。本文通過SPSS軟件分析相關(guān)性較高的指標，再使用Matlab編程對已有樣本數(shù)據(jù)進行非線性回歸，提取已有的任務(wù)定價規(guī)律以及構(gòu)建任務(wù)成功率預(yù)測模型。最后采用分時發(fā)布策略和打包發(fā)布策略完成定價優(yōu)化模型。

(1)采區(qū)回采率：指采區(qū)實際采出煤量與動用資源儲量的百分比。其中，采出煤量指采區(qū)內(nèi)所有工作面采出煤量與掘進煤量之和；采區(qū)動用資源儲量是指采區(qū)采出煤量與開采損失煤量之和。該指標計算公式為：采區(qū)回采率＝采區(qū)采出煤量/采區(qū)動用資源儲量× 100%。

(2)原煤入選率：指選煤廠年度入選原煤量與礦山年度生產(chǎn)原煤量的百分比。入選原煤量指從毛煤中揀出大塊矸石后進入選煤廠供選煤設(shè)備分選的原煤；生產(chǎn)原煤量是指所有進入選煤廠與直接外銷原煤數(shù)量的總和。該指標計算公式為：原煤入選率=入選原煤量/生產(chǎn)原煤量×100%。

(3)煤矸石綜合利用率：指煤礦年度生產(chǎn)過程中，利用的煤矸石量與產(chǎn)生的煤矸石量的百分比。該指標計算公式為：煤矸石綜合利用率=年度利用的煤矸石量/年度產(chǎn)生的煤矸石量×100%。

3.2 指標權(quán)重確定

3.2.1 評價指標原始數(shù)據(jù)

陽泉市21個井工煤礦煤炭資源利用“三率”原始數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2.2 評價指標權(quán)重確定

根據(jù)變異系數(shù)法的運算步驟結(jié)合上面所得出的數(shù)據(jù)，得出煤炭資源節(jié)約集約利用評價指標權(quán)重如表2所示。

表2 煤炭資源節(jié)約集約利用評價指標權(quán)重

3.3 煤炭資源利用集約度分值計算

其中，yi為評價指標值，uj為評價指標權(quán)重值。

根據(jù)上述步驟計算得出煤炭資源利用效率集約度分值及排序如表3所示。

3.4 煤炭資源利用集約度結(jié)果分析

為了更客觀地對陽泉市煤炭資源節(jié)約集約利用情況進行分析，采用spss20軟件中的k-均值聚類分析方法對陽泉市21個井工煤礦煤炭資源節(jié)約集約利用效率進行聚類分析。為方便對結(jié)果的分析，將各年分類數(shù)均定為3，所得結(jié)果如下表4所示。

表3 煤炭資源利用效率集約度分值

表4 陽泉市21個井工煤礦煤炭資源節(jié)約集約利用聚類分析結(jié)果

經(jīng)過k-均值聚類分析將陽泉市21個井工煤礦兩年的煤炭資源節(jié)約集約利用度均分為3個類型，根據(jù)表4可以看出，有15個煤礦屬于類別Ⅰ，4個煤礦屬于類別Ⅱ，2個煤礦屬于類別Ⅲ。與采用變異系數(shù)法計算的煤炭資源節(jié)約集約利用分值相比，兩種方法所得結(jié)果基本一致，因此結(jié)果是準確的、有價值的。

根據(jù)表5，類別Ⅰ的各項得分均比較高而且比較平均，沒有得分特別高或特別低的礦區(qū)，并且煤矸石綜合利用效率這一項的得分最高。因此，這一類礦區(qū)對煤矸石的利用情況較好。類別Ⅱ各項得分差別較大，且只有煤矸石綜合利用效率這一項得分最低。因此，該類別即使原煤入選率再高，由于煤矸石綜合利用率太低，其綜合結(jié)果也較第一類差。類別Ⅲ的煤矸石綜合利用率和采區(qū)回采率均較高，但由于原煤入選率相較其他類別較低，因此其煤炭資源綜合利用效率較其他類別較低。因此可以看出煤矸石綜合利用率和原煤入選率是影響煤炭資源節(jié)約集約利用的重要因素。

表5 煤炭資源節(jié)約集約利用最終聚類中心值

3.5 煤炭資源節(jié)約集約利用影響因素分析

3.5.1 煤炭資源條件

煤炭資源的賦存條件、地質(zhì)條件、儲量情況、開采年限、開采規(guī)模等因素都影響著煤炭資源節(jié)約集約利用及采煤經(jīng)濟效益。陽泉市21個井工煤礦煤炭資源概況如表6所示。

表6 陽泉市21個井工煤礦煤炭資源概況

由表6可以看出，煤炭資源節(jié)約集約度高的企業(yè)如新元煤礦，其投產(chǎn)時間較晚，剩余可采儲量較高，以中厚煤層為主，屬于全井田基本可采穩(wěn)定煤層，因此開采條件較好，礦山剩余開采年限較長，具備一定的開采規(guī)模，煤炭資源節(jié)約集約利用程度較高。而南莊和長溝煤礦，其投產(chǎn)時間較早，可采資源已近枯竭，屬于回采階段，礦山剩余開采年限較短，因此礦區(qū)煤炭資源節(jié)約集約利用程度較低。其他煤礦如一礦和二礦，雖然其投產(chǎn)時間也較久遠，但是煤炭資源儲量豐富，實際開采規(guī)模高，因此煤炭資源節(jié)約集約利用程度較其他投產(chǎn)時間較早的煤礦高。因此，各礦區(qū)開采礦井資源儲量條件、開采條件及開采規(guī)模對煤炭資源節(jié)約集約利用程度有很大的影響。

3.5.2 煤炭資源開發(fā)技術(shù)條件

煤炭資源開采是一個多因素影響的復(fù)雜過程，選擇先進、合理的采礦加工及管理技術(shù)能夠有效地提高煤炭資源利用效率。在開采過程中，若未能針對各資源賦存條件不同采用先進、合理的采礦技術(shù)，對礦產(chǎn)資源開采不徹底，會造成大量礦產(chǎn)資源浪費，甚至對礦產(chǎn)資源造成破壞。由于井工煤礦開采的特殊性，若頂板管理不善，會造成大面積土地沉陷、塌陷，甚至出現(xiàn)安全事故，不僅會造成大量土地資源浪費，也對社會安全造成威脅。

同時，陽泉市各礦企對煤炭資源深加工技術(shù)投入不足導(dǎo)致煤炭資源利用效率低下。我國將未經(jīng)處理的毛煤低價出口國外，原煤在國外經(jīng)過深加工處理后再高價賣回國內(nèi)，既降低了煤炭資源的利用效率，也造成國有資產(chǎn)大量流失，損害國民利益。而且，國內(nèi)很多企業(yè)為增加凈利潤，使用國內(nèi)未經(jīng)深加工的原煤，對燃燒后的廢氣、廢渣不加處理、隨意排放，使大氣和土壤遭到不同程度的破壞，造成環(huán)境污染嚴重。

3.5.3 煤炭資源開發(fā)資金投入

由于煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)低迷，陽泉市經(jīng)濟發(fā)展結(jié)構(gòu)又比較單一，煤炭產(chǎn)業(yè)是其經(jīng)濟發(fā)展的主要支撐，導(dǎo)致很多礦區(qū)煤炭資源開發(fā)資金投入不足，煤炭資源開發(fā)利用效率降低。煤炭價格的持續(xù)走低，很多大型礦企負利潤經(jīng)營，企業(yè)資金投入意愿不強，缺乏投資動力，政府資金投入杯水車薪，同時缺乏有效的融資渠道。由于資金短缺，企業(yè)沒有多余資金用于技術(shù)研發(fā)及設(shè)備更新，導(dǎo)致資源得不到合理、高效地利用。而且由于一些小型礦企缺乏完整的資源利用產(chǎn)業(yè)鏈，對煤矸石、煤層氣等共伴生資源缺乏有效利用，有些礦企沒有煤矸石處理條件，將煤矸石就地堆放，既浪費資源，又破壞生態(tài)環(huán)境。

3.5.4 煤炭資源開發(fā)秩序

陽泉市煤炭資源開發(fā)企業(yè)中大部分為中、小型企業(yè)，企業(yè)“多、小、散”，煤炭資源開發(fā)秩序混亂，加大了煤炭資源開發(fā)監(jiān)管難度，同時也不利于煤炭資源規(guī)模化開采，造成資源開發(fā)利用效率低下。一些小型礦企和個體戶受利益驅(qū)使，無證開采、越層開采、以采代探、采富棄貧、采易棄難、私挖濫采現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致煤炭資源的損失、破壞和浪費。而且由于勘查研究不足，企業(yè)不能根據(jù)煤炭資源賦存的實際情況采取合理的開采技術(shù)和開采順序，導(dǎo)致煤炭資源的破壞和低效率開采。

4 結(jié)語

煤炭資源的節(jié)約集約利用不僅能夠保障資源的物盡其用，保持資源可持續(xù)供給，也能夠提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益[5]。尤其在煤炭資源產(chǎn)能過剩的今天，更需要加強煤炭資源節(jié)約集約開采和利用，減少單位產(chǎn)量耗費資源儲量，化解煤炭資源產(chǎn)能過剩。從以上分析可以看出，陽泉市煤炭資源節(jié)約集約利用情況一般，很多煤礦煤炭資源利用還有很大的提升空間，政府及相關(guān)部門應(yīng)加強對煤炭資源節(jié)約集約利用的監(jiān)管，同時加強對資源節(jié)約集約利用程度低的企業(yè)的督促引導(dǎo)，積極推廣煤炭資源節(jié)約集約利用相關(guān)先進技術(shù)，提高煤炭資源利用效率。

[1]馬艷營.黑龍江省煤炭資源開發(fā)利用三率問題研究[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2014.

[2]張應(yīng)紅.礦山“三率”與礦山企業(yè)經(jīng)濟效益[J].礦產(chǎn)保護與利用,1996(5):8-12.

[3]張懷昌.山西省陽泉市礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及對策建議[J].華北國土資源, 2009 (2): 31-32.

[4]礦產(chǎn)資源儲量司.國土資源部辦公廳關(guān)于征求《煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準(試行)》意見的函[EB/ OL].(2012-06-11)[2016-05-10].http://www.mlr.gov. cn/zwgk/zytz/201206/t20120611_1108744.htm.

[5]金樹奇.試論三率管理與礦產(chǎn)資源利用和礦山企業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)系[J].礦產(chǎn)保護與利用,1988 (5):3-5.

Research on Economical and Intensive Use of Coal Resources in Typical Coal Cities—A Case Study of 21 Underground Coal Mines in the City of Yangquan, Shanxi Province

XU Wenjia1, WU Kening1,2, BAI Zhongke1,2
(1.School of Land Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083; 2.Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabilitation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100035, China)

Economical and intensive use of mineral resources presents an essential factor that affects mine enterprise economic benefts. Regarding 21 underground coal mines in the city of Yangquan as study objects, this paper provides empowerment for “Three Rates” of coal resource utilization by analysis of variance. The three rates includes coal mine working section recovery rate,selected rate of raw coal, and comprehensive utilization rate of coal gangue and associated mineral resources. As a result, the scores of intensive use level of coal resources have been reached, and then ordering these sores from largest to smallest, comparing with the result obtained by cluster analysis. With the consistent results, this paper gives an analysis of the factors that affects the level of economical and intensive utilization of coal resources.It turned out that the economical and intensive utilization of resources is neither good nor bad in the 21 underground coal mines in the city of Yangquan, in which Xinyuan and Dengmaotong coal mines have been done well, while Nanzhuang and Changgou coal mines have been done badly. Finally, this paper points out the main factors that affect economical and intensive utilization of coal resources include coal resource condition,technical conditions, the funding and order for coal resource exploration.

coal resources; economical and intensive use; three ratios; underground coal mines; Yangquan; Shanxi

F407.1；F062.1

A

1672-6995（2016）06-0036-04

2016-03-31；

2016-05-13

許文佳（1990-），女，遼寧省沈陽市人，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向：土地及礦產(chǎn)資源節(jié)約集約利用。