煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準應(yīng)用研究

程 坤，劉 具，王 猛，張 錕，仝 莉

(中國煤炭工業(yè)協(xié)會咨詢中心，北京市朝陽區(qū)，100013)

0 引言

煤炭是我國主體能源和重要工業(yè)原料，是保障我國能源安全的穩(wěn)定器和壓艙石[1-4]。2022年全國煤炭產(chǎn)量45.6億t，煤炭占我國一次能源消費總量56.2%，為我國經(jīng)濟社會發(fā)展提供了可靠的能源保障。短期看，煤炭在我國能源供給體系中的主體地位不會改變，是保障我國能源安全的堅實基礎(chǔ)；中長期來看，煤炭在我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中的兜底保障作用也不會改變[5-9]。煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”(煤礦采區(qū)采出率、原煤入選率、煤矸石與共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率)標準作為衡量煤炭資源合理開發(fā)利用狀況的關(guān)鍵指標，是全面評價煤炭企業(yè)資源節(jié)約與綜合利用水平的主要依據(jù)，煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準應(yīng)用以來，在提高煤炭資源采出率、原煤入選率、煤矸石綜合利用率等方面取得明顯成效。馮安生等[10]通過梳理2011年我國煤炭“三率”調(diào)查結(jié)果，分析了我國煤炭資源開發(fā)利用狀況；冉文瑞等[11]研究了貴州省煤炭資源“三率”調(diào)查與評價結(jié)果，從加大煤礦整合力度、強化煤炭資源勘查等方面提出了對策建議。十九大以來，我國生態(tài)文明建設(shè)深入推進，對煤炭資源開發(fā)利用提出更高的標準和要求，但煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準方面研究相對較少，亟需全面研究當前煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準應(yīng)用情況及存在問題，為煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準應(yīng)用指明方向。

1 煤炭資源“三率”標準歷史沿革

我國煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準的發(fā)展演變可以劃分為4個階段[12]。第1階段是立法完善階段(1986-1996年)，《礦產(chǎn)資源法》《煤炭法》陸續(xù)頒布，從法律層面規(guī)定了煤炭資源合理開發(fā)利用基本原則，為煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準建立奠定了法律基礎(chǔ)；第2階段是標準制定階段(1997-1998年)，明確了不同設(shè)計能力、不同煤層厚度、不同采煤方法采區(qū)采出率的最低要求，實現(xiàn)了從定性要求到定量考核的轉(zhuǎn)變；第3階段是標準完善階段(1999-2011年)，資源開發(fā)和節(jié)約利用并重，原礦產(chǎn)資源“三率”指標中采礦貧化率修改為綜合利用率，增強了對礦產(chǎn)資源綜合利用的約束和要求；第4階段是全面應(yīng)用階段(2012年至今)，將煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標明確為：煤礦采區(qū)采出率、原煤入選率和煤矸石與共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率，并將“三率”納入煤炭資源開發(fā)利用年度檢查。

2 指標計算方法和相關(guān)要求

2.1 煤礦采區(qū)采出率

煤礦采區(qū)采出率是指煤礦采區(qū)實際采出煤量占采區(qū)動用資源量的比例，煤礦采區(qū)采出率Kc計算公式為：

(1)

式中：Qc——采區(qū)實際采出煤量，萬t；

Qd——采區(qū)動用煤炭資源量，萬t。

2.2 原煤入選率

原煤入選率是指入選原煤量占生產(chǎn)原煤量的比例，原煤入選率Kx計算公式為：

(2)

式中：Qx——入選原煤量，萬t；

Qy——生產(chǎn)原煤量，萬t。

2.3 煤矸石與共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率

煤矸石綜合利用率是指煤礦生產(chǎn)過程中利用的煤矸石量占產(chǎn)生煤矸石量的比例，煤矸石綜合利用率Kg計算公式為：

(3)

式中：Qgy——煤礦生產(chǎn)過程中利用的煤矸石量，萬t；

Qgc——煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤矸石量，萬t。

礦井水綜合利用率是指煤礦生產(chǎn)過程中利用的礦井水量占產(chǎn)生的礦井水量的比例，礦井水綜合利用率Ks計算公式為：

(4)

式中：Qsy——煤礦生產(chǎn)過程中利用的礦井水量，萬t；

Qsc——煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的礦井水量，萬t。

共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率是指煤礦生產(chǎn)過程中共伴生礦產(chǎn)開發(fā)利用量占共伴生礦產(chǎn)開采動用資源儲量比例的平均值，共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率Kb計算公式為：

(5)

式中：n——共伴生礦產(chǎn)資源種類數(shù)量，種；

ki——第i種共伴生礦產(chǎn)資源綜合利用率，%；

qiy——煤礦生產(chǎn)過程中第i種共伴生礦產(chǎn)開發(fā)利用量，萬t；

qid——煤礦生產(chǎn)過程中第i種共伴生礦產(chǎn)開采動用資源儲量，萬t。

煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標具體要求見表1。

表1 煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標要求 %

3 煤炭資源“三率”指標應(yīng)用現(xiàn)狀

煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標全面推廣應(yīng)用以來，在強化煤炭資源儲量精細化管理，提高煤炭資源采出率、原煤入選率，提高煤矸石、礦井水、瓦斯等共伴生資源綜合利用率，推動煤炭資源開發(fā)和選煤加工技術(shù)進步，推動安全高效礦井和綠色礦山建設(shè)，促進煤礦關(guān)鍵裝備升級等方面發(fā)揮了重要作用[13-15]。煤炭資源“三率”指標應(yīng)用情況如圖1所示。

圖1 煤炭資源“三率”指標應(yīng)用情況

3.1 采區(qū)采出率

從圖1(a)中煤礦采區(qū)采出率變化情況來看，2011年全國煤礦采區(qū)采出率平均值為83.29%，其中井工煤礦采區(qū)采出率平均值為80.51%，露天煤礦采區(qū)采出率平均值為95.70%；2018年全國煤礦采區(qū)采出率平均值為85.62%，其中井工煤礦采區(qū)采出率平均值為83.84%，露天煤礦采區(qū)采出率平均值為95.92%；2021年全國煤礦采區(qū)采出率平均值為87.68%，較2011年和2018年分別提高5.27%、2.41%，其中井工煤礦采區(qū)采出率平均值為86.14%，露天煤礦采區(qū)采出率平均值為94.82%。分析可知，我國煤礦采區(qū)采出率總體呈逐年上升態(tài)勢，露天煤礦采區(qū)采出率明顯高于井工煤礦，但隨著無煤柱開采、小煤柱開采、沿空留巷、充填開采等先進適用技術(shù)在井工煤礦推廣應(yīng)用，近年來井工煤礦采區(qū)采出率的增長率高于露天煤礦。

3.2 原煤入選率

從圖1(b)中的原煤入選率變化情況來看，2011年原煤入選率平均值為50.42%，2018年原煤入選率平均值為81.50%，2021年原煤入選率平均值為80.60%，較2011年提高63.82%，較2018年下降1.10%。分析可知，我國原煤入選率總體穩(wěn)步提升，較2011年實現(xiàn)了大幅提升，但近年來國內(nèi)煤炭供應(yīng)緊張，部分地區(qū)直接銷售未經(jīng)入選原煤，從而使得2021年原煤入選率較2018年呈現(xiàn)下降趨勢，隨著國內(nèi)選煤技術(shù)進步和煤炭保供形勢好轉(zhuǎn)，原煤入選率仍將保持上升態(tài)勢。

3.3 共伴生資源綜合利用率

從圖1(b)中的共伴生資源綜合利用率變化情況來看，2011年全國煤矸石綜合利用率平均值為75.34%，礦井水綜合利用率平均值為67.34%，瓦斯綜合利用率平均值為25.95%；2018年全國煤矸石綜合利用率平均值為87.90%，礦井水綜合利用率平均值為80.00%，瓦斯綜合利用率平均值為56.30%；2021年全國煤矸石綜合利用率平均值為88.45%，較2011年和2018年分別提高17.4%、0.63%，礦井水綜合利用率平均值為86.54%，較2011年和2018年分別提高28.34%、8.18%；瓦斯綜合利用率平均值為63.95%，較2011年和2018年分別提高146.44%、13.59%。分析可知，我國煤矸石、礦井水、瓦斯等資源的綜合利用率均達到了較高水平，并比2011年明顯提升，尤其是隨著低濃度瓦斯發(fā)電、礦井水深度處理等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，礦井水和瓦斯綜合利用率明顯提高，但從減少碳排放角度來看，瓦斯綜合利用率還有待進一步提高，特別是空排瓦斯提純利用將是重點方向[16-18]。

4 煤炭資源“三率”標準應(yīng)用存在的主要問題

4.1 煤炭資源“三率”管理制度有待完善

我國煤炭資源分布地域廣、煤礦數(shù)量多、開采規(guī)模大，煤層賦存條件、技術(shù)裝備水平等方面存在很大差異，不同地區(qū)、不同企業(yè)之間發(fā)展不平衡，加之不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境承載力存在一定差異，對煤炭資源合理開發(fā)利用提出了不同要求。同時，隨著“雙碳”目標任務(wù)深入實施，煤炭作為高碳能源，肩負著綠色低碳發(fā)展重任，加快實現(xiàn)煤炭資源生產(chǎn)過程綠色化、減少碳排放，減少煤炭生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的影響和破壞，是煤炭行業(yè)落實“雙碳”目標的必然之舉。因此，亟需在《煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標要求(試行)》基礎(chǔ)上，建立健全煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”管理制度，分級分類指導我國煤炭資源合理開發(fā)利用。

4.2 煤炭資源“三率”調(diào)查缺少長效機制

自2012年煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標全面應(yīng)用以來，國土資源部組織開展了1次煤炭資源“三率”調(diào)查與評價工作，2019年和2022年自然資源部組織開展了2次煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標研究和評估工作，煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標全面推廣應(yīng)用了10余年，但指標調(diào)查和評估工作還未形成長效機制，調(diào)查時間和調(diào)查對象存在一定隨機性，調(diào)查數(shù)據(jù)時效性不足，加之煤炭企業(yè)重視程度不夠，部分數(shù)據(jù)誤報、漏報甚至瞞報，從而導致煤炭資源“三率”指標難以全面準確反映我國煤炭資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，不利于自然資源主管部門科學決策。

4.3 煤炭資源“三率”優(yōu)惠政策亟需落地

為有效提升煤炭資源節(jié)約開發(fā)水平，國家出臺了提高采區(qū)采出率方面稅收優(yōu)惠政策，但缺少獨立公正的認證標準和認證程序，同時沒有針對煤矸石、礦井水、瓦斯綜合利用方面出臺相關(guān)政策。企業(yè)在煤炭資源合理開發(fā)利用方面投入大量人力、物力和財力，在提高煤矸石、礦井水、瓦斯綜合利用率等方面取得了不少成績，但卻無法得到相關(guān)部門認定。企業(yè)在申請優(yōu)惠政策過程中經(jīng)常面臨“有門無路”，導致企業(yè)無法享受優(yōu)惠政策，從而降低了煤炭企業(yè)相關(guān)積極性。此外，國家對與煤炭資源合理開發(fā)利用的信息指導、咨詢服務(wù)、配套政策、信貸支持等方面還存在不足，亟需出臺煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”優(yōu)惠政策及配套政策，充分調(diào)動煤炭企業(yè)的積極性。

4.4 煤炭資源綜合利用創(chuàng)新技術(shù)有待突破

近年來，我國煤炭行業(yè)技術(shù)裝備水平顯著提升，持續(xù)引領(lǐng)和推動了我國煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，但在煤炭資源綜合利用領(lǐng)域，尤其是煤矸石、礦井水及共伴生資源利用方面，整體技術(shù)水平不能滿足國家相關(guān)政策要求，和我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求不相適應(yīng)，距離多元化、高端化仍有一定差距，部分中小型煤礦資源綜合利用水平偏低等問題仍然存在。此外，隨著研究不斷深入，在煤炭資源中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了具有巨大工業(yè)價值的鎵、鋰、稀土等戰(zhàn)略礦產(chǎn)，煤層氣、頁巖氣、油頁巖、天然氣水合物、砂巖型鈾礦等能源礦產(chǎn)，以及高嶺土、石墨、黏土礦物等非金屬礦產(chǎn)，但煤炭共伴生資源綜合利用技術(shù)創(chuàng)新總體水平低，經(jīng)濟性明顯不足，嚴重制約了煤炭共伴生資源的利用[19-22]。

4.5 煤炭企業(yè)“三率”管理措施有待強化

隨著煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”指標的全面實施，部分煤炭企業(yè)結(jié)合自身特點，建立健全了煤炭資源儲量、采出率等方面管理制度，尤其是賦存稀缺煤和煉焦煤礦區(qū)，更加注重提高煤礦采區(qū)采出率，對于促進稀缺煤炭資源合理開發(fā)利用發(fā)揮了重要作用，但是非特殊煤炭資源開發(fā)過程中，對該指標的重視程度還有待進一步提升。此外，煤矸石、瓦斯、礦井水的綜合利用需要企業(yè)投入大量成本才能取得效益，且投入的邊際效益遞減，從而導致企業(yè)持續(xù)投入的主動性不足，煤矸石、瓦斯、礦井水綜合利用方面仍存在很大提升空間，亟需強化企業(yè)資源合理開發(fā)利用的主體責任，結(jié)合自身特點制定煤炭資源“三率”管理措施，全面提高煤炭資源合理開發(fā)利用水平。

5 煤炭資源“三率”標準應(yīng)用相關(guān)建議

5.1 強化日常監(jiān)督管理，有效提高煤炭“三率”水平

煤炭資源主管部門高度重視煤炭資源“三率”指標日常監(jiān)督和管理，健全煤炭資源“三率”指標管理辦法，將煤炭資源“三率”指標考核納入煤炭企業(yè)年度考核任務(wù)，進一步壓實煤礦企業(yè)主體責任。重點加強采區(qū)采出率、原煤入選率、煤矸石綜合利用率、礦井水綜合利用率等硬性指標日常監(jiān)管，對于不符合規(guī)定的生產(chǎn)煤礦，列入日常重點督查名單，加快推動煤礦技術(shù)改造，改造后仍不能符合規(guī)定的要依法依規(guī)退出相應(yīng)產(chǎn)能。煤層氣、高嶺土等共伴生資源綜合利用情況，應(yīng)根據(jù)共伴生資源賦存狀況和開采技術(shù)條件，優(yōu)先將礦區(qū)內(nèi)共伴生資源劃歸煤礦開采，煤礦設(shè)計過程中要充分考慮共伴生資源的開采和保護，合理確定資源開發(fā)時序和方式，避免煤礦開采對共伴生資源的破壞。建立健全煤炭資源“三率”公示制度，接受社會公眾監(jiān)督，加快形成“企業(yè)自律、社會監(jiān)督、政府監(jiān)管”的共同監(jiān)管格局，提升煤炭資源“三率”指標水平。

5.2 建立信息管理平臺，動態(tài)掌握煤炭“三率”數(shù)據(jù)

充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，建立全國煤炭資源“三率”數(shù)據(jù)統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)平臺，組織全國煤炭生產(chǎn)企業(yè)按年度填報所屬煤礦“三率”指標，實現(xiàn)煤炭資源“三率”數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，動態(tài)掌握我國煤炭“三率”數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤炭企業(yè)填報情況定期組織開展現(xiàn)場核查，確保煤礦“三率”指標真實可靠。同時，定期發(fā)布煤炭資源“三率”指標評估報告，系統(tǒng)總結(jié)煤炭“三率”指標應(yīng)用取得的成效，深入剖析煤炭資源“三率”指標應(yīng)用過程中存在的問題和不足，并結(jié)合煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策，綜合研究煤炭資源“三率”指標涵蓋范圍、考核標準和應(yīng)用范圍，為政府部門加強煤炭資源管理提供決策依據(jù)，為煤炭企業(yè)和煤礦全面推廣應(yīng)用“三率”指標提供科學指導，從而全方位提升煤炭“三率”指標應(yīng)用成效。

5.3 全面推動政策落地，充分激發(fā)煤炭企業(yè)動力

自然資源主管部門應(yīng)在全面評估煤炭資源“三率”指標完成情況的基礎(chǔ)上，加快建立第三方專業(yè)機構(gòu)認定制度，明確認定程序、認定標準和認定方法，客觀公正地評估煤炭企業(yè)在提高煤炭資源“三率”方面所做貢獻及取得成效，對具有突出貢獻的煤炭企業(yè)，實行差異化的稅收優(yōu)惠政策及其他配套優(yōu)惠政策，對企業(yè)給予各種形式的政策補貼；對在提高煤炭資源“三率”方面不作為的煤炭企業(yè)，實施聯(lián)合懲戒和相應(yīng)限制措施，從而鼓勵煤炭企業(yè)不斷增強提高煤炭資源“三率”水平的自覺性和主動性。充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)政策導向作用，通過資源稅費減免、貼息貸款、中央或地方專項資金支持等多種財政政策聯(lián)動，為煤炭企業(yè)提供充足的資金支持；在煤礦建設(shè)項目核準、產(chǎn)能核增等方面給予政策支持，全面調(diào)動煤炭企業(yè)的積極性，鼓勵和引導煤炭企業(yè)從單純追求經(jīng)濟效益逐步轉(zhuǎn)到資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟等協(xié)調(diào)發(fā)展的新發(fā)展格局上來，從而形成良好的政策循環(huán)效應(yīng)，推動煤炭資源“三率”政策落地生根。

5.4 加快推動技術(shù)創(chuàng)新，提升資源綜合利用水平

組織開展煤炭資源綜合利用技術(shù)需求調(diào)查，根據(jù)煤炭企業(yè)實際需要，加快組建煤炭“三率”技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，全面加強煤礦充填開采、保水開采、無煤柱開采等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在提高煤炭資源采出率的同時減少對生態(tài)環(huán)境的擾動和破壞；加大選煤廠技術(shù)升級改造，因地制宜推廣采用“干法+濕法”聯(lián)合流程，對褐煤和其他易泥化煤，全面采用干法分選工藝，提高選煤效率；加快推廣煤矸石充填開采技術(shù)，系統(tǒng)解決煤矸石排放問題，充分利用粉煤灰、工業(yè)廢渣和固體垃圾，研發(fā)煤礦新型充填材料，提高礦區(qū)廢棄資源利用效率；加快研發(fā)礦井水處理新技術(shù)，尤其是針對西部缺水礦區(qū)，加快研發(fā)高礦化度礦井水處理技術(shù)，提高礦井水重復(fù)利用率；加快研發(fā)乏風瓦斯提純利用技術(shù)，提高礦井瓦斯利用率；加快煤炭共伴生礦產(chǎn)資源開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，定期組織評選煤炭資源“三率”先進適用技術(shù)和裝備，并適時組織召開行業(yè)推廣會或現(xiàn)場會，加快推動煤炭資源“三率”技術(shù)交流和應(yīng)用。

5.5 深入研究“三率”指標，指導行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

研判我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展趨勢和要求，統(tǒng)籌考慮煤炭資源種類、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境承載力等方面因素，動態(tài)調(diào)整優(yōu)化煤炭資源“三率”標準內(nèi)容，大力推進煤炭資源合理開發(fā)利用向綠色低碳轉(zhuǎn)型。按照保護資源、節(jié)約資源、有效提高資源綜合利用效率的原則，研究論證煤炭資源“三率”指標取值的合理性，研究制定不同地區(qū)、不同類型煤礦“三率”指標，并結(jié)合煤礦開采技術(shù)進步、采掘設(shè)備更新?lián)Q代，科學調(diào)整采區(qū)采出率指標。根據(jù)煤炭資源賦存特征和規(guī)律，研究提出面積采出率和垂直采出率的定義和計算方法，全方位提升多煤層礦區(qū)煤炭資源采出率。根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展需要和產(chǎn)業(yè)政策變化，動態(tài)調(diào)整煤炭資源“三率”指標，全面有效指導我國煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，精準高效助力我國能源強國建設(shè)。

6 結(jié)語

煤炭資源合理開發(fā)利用“三率”標準全面推廣應(yīng)用以來，在提高我國煤炭資源開發(fā)利用水平、構(gòu)建煤炭資源循環(huán)利用體系、加快建設(shè)綠色礦山等方面發(fā)揮了良好的推動作用。隨著我國煤炭行業(yè)邁入高質(zhì)量發(fā)展新階段，煤炭資源綠色開采、高效選煤、共伴生資源綜合利用將是主要方向，煤炭資源“三率”標準作為煤炭資源合理開發(fā)利用的評價標準，加快其全面應(yīng)用，將有效推動我國煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。