煤炭工業發展麵臨幾個問題的討論

錢鳴高，許家林
(中國礦業大學能源與安全工程學院，江蘇徐州221008)

摘要:在我國一次能源結構中，煤炭將長期是我國的主要能源，煤炭工業能否健康發展是事關我國能源安全和經濟可持續發展的重大問題.目前，盡管我國的煤炭產量和消費已占世界的1/3,但整個煤炭行業距離經濟有競爭力、充分考慮安全與環境保護的健康發展還有很多問題沒有根本解決.論文對煤炭工業發展在經濟、安全和環境等方麵存在的主要問題進行了探討和深入03manbetx ，提出了煤炭資源開發中要遵循經濟原則、安全原則和環保原則的理念，並就實現這一理念，提出了相關的技術對策與政策建議.
關鍵詞:煤炭工業;經濟原則;安全原則;環保原則
中圖分類號:TD 2; TD 8文獻標識碼:A
由於我國的資源賦存情況，近期我國以煤為主的能源格局不會有多大變化.據有關專家預測到2050年煤炭在我國能源中的比重仍將達到50 %.
多年來煤炭保證了國民經濟的高速發展，2005年煤炭產量達到20 .9億t，煤炭產量與消費已占世界1/3.但是，在煤炭企業為國家作出貢獻的同時，應該說煤炭企業距離健康發展還有相當差距.2005年國務院頒發了《關於促進煤炭工業健康發展的若幹意見》，提出了煤炭工業存在的問題和改進意見，主要涉及煤礦的經濟、安全、環境保護和建設大型煤炭基地及淘汰落後生產力問題.應該承認煤炭工業為國家能源作出的貢獻，同時，也應該對上述幾個方麵的問題作出反思.
煤炭企業進入市場經濟前的基礎狀況為:過去煤炭企業隻是生產煤炭，為社會供應原煤，不考慮如何利用煤炭來獲取最大利益.以1979年計，統配煤礦出煤3 .58億t，產值81 .3億元，原煤生產人員130 .9萬人，原煤全員效率僅為0 .965 t/工.煤炭行業是高危行業，1980年死亡率高達8 .17人/Mt.而且，原來的煤炭城市除了生產煤炭沒有其他經濟優勢，相當一些因煤炭開發而出名的城市，因為長久的開發造成地麵沉陷，研石堆積如山，地下水係破壞.近期又由於已進入資源枯竭更難以轉變為經濟優勢.事實上，全國118個資源城市中沒有一個轉變為經濟城市.而隨著經濟的發展，企業不僅麵臨著人員、安全的壓力，還進一步麵臨社會輿論對環境保護的壓力.
顯然煤炭工業必須轉變理念，以經濟、安全、環保三大原則，促進煤炭工業得到健康發展.
1煤炭生產的經濟狀況
1.1煤炭生產的經濟現狀
1.1.1煤炭生產現狀
2004年全國國有及國有控股煤炭企業3 000處，小煤礦2 .3萬處.煤炭產量19 .56億t，原國有重點、地方國有與鄉鎮煤礦產量的比例為47.0%,15 .1%和37 .9%，死亡率為3 .1人/Mt(國有重點煤礦為1人/Mt).
目前我國雖然有技術精良、安全完全有保障、年生產規模每1萬t(甚至10萬t)用1個人的現代化企業，但普遍存在著技術落後、人員素質低下、安全得不到保障、年生產規模每1萬t用50人的企業.
由於經濟持續快速增長，煤炭供不應求，價格回升.企業經濟情況有一定好轉，其中得益最多的是資源回收率、安全與環境得不到保障的鄉鎮煤礦.但整個煤炭行業距離經濟有競爭力、充分考慮安全與環境保護的健康發展還有很多問題沒有根本解決.
事實上若以一定科學發展標準要求，煤炭行業是在超能力生產.
1.1.2煤炭職工產值與收入狀況
2004年全國煤炭職工600多萬一個中等水平的國有礦業集團年產2 000萬t，用人達8萬，人均年產值僅5萬元.如果按照先進水平僅僅要2 000 -20 000人，人均年產值就可達到20-200萬元，如神華集團等.2001年統計，煤炭行業收入在全國49個行業中排名倒數第二，職工平均月收入為901元.2002年國有重點煤礦在崗職工平均年收入11 442元，而全國年均收入為17 124元.近期由於煤礦經濟好轉，但人均年工資僅為2萬元，遠低於全國各行業的平均水平.據統計，全國煤炭係統的大中專畢業生，去煤炭企業工作的不足5%.噸煤勞動成本美國為3 .8美元，南非為2 .9美元，由於我國大部分煤礦用人過多，按2002年效率與年均收入計，我國噸煤勞動成本也高達4 .2美元，占成本的30.而神東大柳塔煤礦由於高度機械化，噸煤勞動成本僅為2 .5元，占成本的3%.
2004年我國工業國營企業人均年產值約為23萬元，采礦業為13 .8萬元，有色與黑色為15萬元，石油天然氣為45 .7萬元，而煤炭采選僅為8 .7萬元，在采礦業甚至整個工業中是最低的.
上述情況也導致煤炭行業技術人才很難引進，而且大量外流.
1.1.3煤炭產品的市場特點
1)煤炭產品的價值並不是由它的原產品來體現，而是由整個產業鏈來體現，如山西大同國有重點煤礦的出礦價為160-170元/t，經運輸到秦皇島港價373 .9元/t，流通費用高達204.7元/t，經過就地發電噸煤可以創造1 000-1 500元價值，事實上它為國家創造的GDP則更高.
2)煤炭是一種特殊商品，同樣一塊煤其價格並不能體現開采時的科技含量.由於賦存條件(地質構造、煤層厚薄等)和地理位置不一樣，開采的科技含量與運輸成本會有很大差別，但生產成本又不僅僅與技術的先進與否有關，還與安全與環保的投入有關.再加上煤礦隨資源開發過程而興衰，對開發時間已經比較長的原有國有煤礦，人員負擔過重，能維持現狀就不錯，而鄉鎮與地方小煤礦則以犧牲資源、環境和安全為代價取得低成本(如40元// t)，而在同樣條件下的國有重點煤礦成本可達到150元/t，不公平競爭因而形成.
1.1.4煤炭城市與煤礦人員問題
我國大部分國有重點煤礦地處經濟不發達地區，因此把煤礦視為解決就業的去處，加上曆史的原因，導致用人過多.1998年，我國生產12億t煤，從業人員約有660萬人(縣營以上為425萬人)，即每200 t煤為1人.國有重點煤礦生產5億t煤也需要94萬人.相比之下，美國生產9億t煤為10萬從業人員，約為1萬t煤1個人.早期形成的煤炭城市，大部分處於欠發達地區，科技進步與機械化帶來的富餘人員很難下崗，給煤炭企業帶來沉重的包袱.而這些很多是計劃經濟遺留下來的問題，在市場經濟條件下得不到解決.
1.2提高煤炭生產經濟性的兩難選擇
盡管麵臨種種困難，提高煤炭生產經濟性是煤炭企業提升競爭力的必然選擇.提高煤炭生產經濟性，需要逐步破解政策、機製、規劃、管理、價格、技術等諸多難題，才能使企業、社會、環境進入和諧
發展的軌道.
1.2.1減人提效
提高機械化與自動化程度，提高技術水平，走減人提效之路.目前新建礦井都在按這種模式進行，其中以神東礦區最為典型，因此可以實現低成本生產.但對原有大多數煤炭企業來說，由於原來用人過多，而所在地都是經濟欠發達地區，因此由於科技進步而造成的富餘人員很難得到再就業的機會.這事實上成為原有國有煤炭企業的難題.
1.2 .2煤炭生產總量與產能
煤炭生產的產能由原來的國有重點、地方國有和鄉鎮煤礦組成.雖然2004年產量達到近20億t，若以國際安全標準，產能不足10億t.若再考慮人才配置、資源回收、機械化和環境要求則煤礦產能可能更低.當前有人提到煤炭產能可能失控是在不考慮上述因素而言的.由於煤礦在淺部進入壁壘比較低，地方上常常將其視為致富的手段，鄉鎮與地方小煤礦的產量超過了國有重點煤礦，因此煤炭生產總量很難控製.在市場經濟條件下，使原有的企業，尤其是資源即將枯竭的企業處境十分不利.煤炭在供不應求情況下，矛盾不突出，一旦供大於求，企業自身沒有任何協調能力，又將陷於困境.
因此從體製與開采規劃上控製煤炭總量，使供求平衡適當，以保持應有的價格是煤炭企業穩定發展的前提.最近全國將建設13個大型煤炭基地以保證我國的煤炭需求，從而至2015年使大型煤炭基地內的小煤礦全部退出，有利於控製無序競爭.
1.2 .3產業鏈
開采煤炭本身贏利很少，隻能依靠延長產業鏈所辦的企業來補償，這種情況在計劃經濟時代可以靠政府來調節，但在市場經濟條件下若政府不在延長產業鏈上給以支持，則隻會造成挖煤的越挖越窮，而下遊產業利用煤炭富裕起來，造成社會分配的不公平.而且煤炭開采業將越來越蕭條，這必然直接影響國民經濟的發展.除非政府製定政策使煤炭企業與主要的用煤企業捆綁一起進行發展.
1.2 .4管理模式
我國煤礦開采難易程度、開采對環境的影響程度礦井安全保障的程度有很大差異，不能用同一模式加以管理.
解決辦法是區分資源條件和環境影響，區別對待，以資源資產化的方式實現公平競爭.對開采成本本來就很高的原有企業，除了通過高產高效以形成經濟優勢外，政府應該從煤炭對全國或地區產出GDP的作用，以及開采條件分別管理，甚至給預補貼(如英國和德國).更應該讓其形成產業鏈以維持其行業的經濟地位.
1.2.5資源優勢向經濟優勢的轉換
一直到現在在我國沒有一個煤炭城市以及類似的資源大省成功地轉變為經濟城市與經濟強省.在資源枯竭時，變成了經濟極為困難的城市.如:東北的一係列過去為國家作出重大貢獻的煤炭名城，而後如華北的大同、陽泉等.山西是煤炭大省，2005年產煤5億t,80%外銷.他們的人均GDP ,1970年113美元為全國第8位，1980年180美元為第12位，1990年320美元為第16位，2000年621美元為第20位，到2001年為660美元，在全國31個省市中落到第21位.在全國空氣質量差的城市中山西占了好幾個.解決辦法是政府應充分認識到資源型企業的發展規律，即是“勘探-前期開采-擴大生產-鼎盛-衰退-枯竭”過程.因此在發展鼎盛時期政府應提取必要的資金，來完善作為城市應具有的功能，大力培育和發展接替性產業，使其產業向多元化發展.另外，目前對傳統產業進行新型工業化(節水節能、減汙降耗、高效安全)改造，並進行總量控製;依靠科技進步，促進資源合理利用與綜合開發，延長產業鏈和實行多元化經營;選擇有利地點建立生態工業園區，實現循環經濟;大力發展第三產業和新興產業，推進產業結構多元化發展.
2煤炭生產對環境的影響
礦產資源開發利用明顯具有正負價值的兩麵性.資源開發為國家提供了需要的資源，同時礦區在開發建設之前與周圍環境是協調一致的，而一旦開發建設，強烈的人為活動便使環境發生巨大的變化，由此形成了獨特的礦區生態環境問題，如造成農田以及建築物破壞，村莊遷徙，研石堆積如山，水土流失以及由於地下水分布的改變而導致的土地沙漠化.顯然從科學發展觀出發，在開發煤炭同時必須注意環境保護.
2 .1煤礦生產對環境的破壞形式
1)對土地資源的破壞和占用.煤炭開采對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和研石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主.
2)對水資源的破壞和汙染.煤炭開采過程中，進行的人為疏幹排水和采動形成的導水裂隙對煤係含水層的自然疏幹，破壞了地下水資源.同時開采還可能汙染地下水資源.
3)對大氣環境的汙染.主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃所形成的廢氣.
我國煤炭儲量是以西部為主，而該地區是幹旱與半幹旱地區，生態十分脆弱.因此如何進行資源與環境協調開采是科學發展觀對采礦人員提出的要求.山西省1949－1998年共生產原煤56億t，地麵塌陷破壞麵積超過6 .7萬h m²，其中40%是耕地;矸石山占地2 000 h m².到1998年累計煤炭地下采空麵積達1 300 km²(占全省麵積的1%).據
測算山西省采煤破壞地下水達4.2億m³ / a，造成1 678個村莊，81萬人口，10萬牲口飲水困難，使本來缺水的山西環境受到進一步破壞.另外每生產1t煤炭環境損失9元，生產1 t焦炭環境損失21元.僅此3項造成的環境代價轉移近20 a就達500億元.其他還有廢水、煙塵等對全省的影響，而相當部分治理費用(事實上並未治理)並未計入成本.
2.2資源與環境協調的綠色開采模式
從廣義資源的角度講，除煤炭外在礦區範圍內的地下水，煤層內所涵的瓦斯，土地以至於煤研石以及在煤層附近的其他礦床都應該是經營這個礦區的開發對象(視為資源)而加以利用.我國絕大多數煤礦生產是在生產成本不完全，環境治理相關費用支付不全(如礦產資源費以及植被恢複，地麵塌陷與水損失汙染治理等)的情況下進行的.基於對綠色GDP的考慮，必須正視資源環境成本，有的地區已經提出要求對資源與環境損失進行補償.因此要實現資源與環境協調的綠色開采，其技術途徑有[1]:
1)實施保水開采技術進行水資源保護;
2)實施充填與條帶開采技術(塌陷區治理-土地複墾)保護地表建築物;
3)實施少出矸石技術(煤層巷道支護，矸石井下充填)，或者研石地麵利用(製磚，作複墾材料等);
4)全麵實施瓦斯抽放—實現煤與瓦斯共采技術;
5)地下氣化技術.
其中，資源與環境協調的綠色開采的重點是:東部地區建築物下采煤，開采對土地的保護;中西部幹旱與半幹旱地區保水采煤與土地保護;高瓦斯礦井抽采瓦斯及其利用技術;礦井矸石利用技術.事實上由於各個礦區不一樣，因而應形成各自的綠色開采模式.
2 .3岩層運動的關鍵層理論的應用
開采的環境問題都由於采動所引起，因此與開采後造成的岩層運動有關(岩體不破壞上述問題都不會發生).岩層運動的關鍵層理論可以幫助認識開采後岩層節理裂隙場以及離層的發育狀態及位置、地表沉陷、瓦斯與地下水在裂隙岩體內的滲流規律等[3-5].由於開采後岩層運動形成了新的裂隙場，利用它可以尋找瓦斯的積聚帶，可以獲得水的流向及積聚處.
2 .3.1在煤與瓦斯共采中的應用
1)實施了大麵積抽放淮北蘆嶺礦8煤采空區卸壓瓦斯方案，解決了8煤頂分層回采麵瓦斯超限問題，抽出了大量可用瓦斯.
2)揭示了陽泉15煤綜放麵岩層移動對鄰近層瓦斯湧出的影響規律，提出並實施了陽泉礦區15煤綜放麵上鄰近層卸壓瓦斯高抽巷布置優化方案及初采期瓦斯超限治理方案.
3)在淮北桃園礦開展了地麵鑽井抽放上覆遠距離煤層卸壓瓦斯的工業性試驗.結果表明，上覆遠距離煤層卸壓瓦斯可通過“O"形圈大麵積抽放出來.
4)淮南礦區在潘一礦和潘三礦頂板岩層進行“環”形圈抽放瓦斯純量達19－20 M³/ min，抽放率達48%以上，並利用瓦斯進行發電.
2 .3.2在保護水資源方麵的應用
1)防止潰水是從安全考慮，原來研究的開采形成的“三帶”及其計算公式都是從安全開采總結的經驗算法，它不適用於保水開采;保水開采必須研究開采後岩層運動對水文地質變化的影響.
2)在我國西北地區必須研究所開采的岩層是否有隔水帶，開采對地下水的破壞形成的漏鬥以及在降雨水後的恢複過程，也就是開采對隔水帶的破壞與重新恢複的條件.開采對岩層裂隙以及地形的改變，由此對地表水以及地下水遷流的影響，甚至要研究再造隔水帶的可能.
3)依此理論有助於明晰地下水是全部流失還是保存在更深的岩層內形成地下水庫而後再利用.
3煤炭生產的高產高效
3.1國有重點煤礦的高產高效
全國極少數礦井已建成世界一流的高產高效礦井，為煤炭工業作出了榜樣.
1)神東礦區所屬礦井，其中大柳塔礦2004年兩井兩麵生產原煤2 151萬t，全礦共481人，全員工效136 .12 t/工，回采工效700 .65 t/工.2005年4月，全礦區創出月產原煤2 209 .85萬t的新記錄，其中4月23日創出日產原煤8 .69萬t的新記錄.年產1 000萬t，定員100人的神東哈拉溝煤礦已投入試生產.礦井控製係統實現自動化，沒有崗位工，全部實現巡回檢查一名調度就能控製井下運輸、通風供電等各大生產係統.
2)山西將建成1 500萬t/ a礦井3對，其中大同塔山礦定員600人.
3)潞安王莊煤礦4326放頂煤工作麵，最高月產量達35 .3萬t.潞安礦業集團2003年產量1 700萬t，原煤生產工效13 .484 t/工.
4)充州東灘煤礦將年產原煤800萬t，一井一放頂煤工作麵，年產600萬t，回采工效300 t/工，原煤生產工效18-20 t/工.
薄煤層開采取得了一定的進展.遼寧鐵法煤業集團開發的薄煤層高產高效自動化工作麵，采用刨煤機獲得成功.使用了國產的液壓支架，德國DB T公司生產的刨煤機和電液控製係統，在煤厚1 .5 m時平均日產3 712 t，最高達6 480 t，生產能力可達120 -150萬t/ a.棗莊田陳煤礦用國產綜采設備開采1 .1 m的煤層，最高日產達3 504 t，基本達到了年產百萬噸的能力.新漢對薄煤層進行了鑽采法試驗，取得一定成效.
顯然，由於煤礦條件有很大差別，因此要使礦山開采健康發展，必須要有礦山機械製造業作為堅強的基礎.而目前是遠不能滿足的.