我國(guó)煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)研究

任傳鵬,丁日佳,李 上

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京)管理學(xué)院,北京100083;2.山東經(jīng)濟(jì)學(xué)院工商管理學(xué)院,山東濟(jì)南 250017)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)管理

我國(guó)煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)研究

任傳鵬1,2,丁日佳1,李 上1

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京)管理學(xué)院,北京100083;2.山東經(jīng)濟(jì)學(xué)院工商管理學(xué)院,山東濟(jì)南 250017)

我國(guó)煤炭采出率現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),僅規(guī)定了采區(qū)采出率要求,且其分類比較簡(jiǎn)單,缺乏指導(dǎo)性。分析了地質(zhì)勘探與礦井設(shè)計(jì)階段、采區(qū)準(zhǔn)備階段及煤炭開采階段的煤炭損失,根據(jù)分析將影響煤炭采出率的因素分為 3類:煤層賦存及地質(zhì)條件因素、采煤方法因素及管理因素。以煤層賦存及地質(zhì)條件因素為依據(jù),建立了更為詳細(xì)的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)。

煤炭采出率;影響因素;地質(zhì)條件;回采工藝;管理制度

自 2004年來,我國(guó)煤炭原煤產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)[1]。但是,我國(guó)煤炭資源采出率沒有得到相應(yīng)提高,煤炭資源損失嚴(yán)重。以 2007年為例,我國(guó)煤礦平均資源采出率為 30%,而美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家,資源采出率能達(dá)到 70%-80%[2]。

我國(guó)煤炭采出率低下的一個(gè)重要原因,就是我國(guó)現(xiàn)行的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)分類簡(jiǎn)單,指導(dǎo)性較差。針對(duì)于此,本文系統(tǒng)分析了影響采出率的因素,并根據(jù)地質(zhì)因素建立了新的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)。

1 我國(guó)現(xiàn)行煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)分析

在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期,我國(guó)政府制訂了不同的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)。其中比較重要的有:

(1)1998年 3月,由煤炭部頒布的《生產(chǎn)礦井煤炭資源回采率暫行管理辦法》中規(guī)定:

設(shè)計(jì)能力 90kt/a以上煤礦礦井的采區(qū)采出率,執(zhí)行以下標(biāo)準(zhǔn):薄煤層不低于 85%;中厚煤層不低于 80%;厚煤層不低于 75%;水力采煤不低于70%。

設(shè)計(jì)能力 90kt/a以下、30kt/a以上煤礦礦井,采區(qū)采出率不低于 65%;設(shè)計(jì)能力小于 30kt/a的煤礦礦井,采區(qū)采出率不低于 50%。

(2)2006年 1月 1日開始執(zhí)行的《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的礦井采區(qū)采出率為:

厚煤層不應(yīng)小于 75%;中厚煤層不應(yīng)小于80%;薄煤層不應(yīng)小于 85%。

水力采煤的采區(qū)采出率,厚煤層、中厚煤層、薄煤層分別不應(yīng)小于 70%,75%和80%。

可以看出,目前我國(guó)國(guó)家頒布的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn),主要是依據(jù)“煤層厚度”制訂的。而實(shí)際上,“煤炭采出率”既是衡量其采掘效果的重要指標(biāo),也是衡量煤礦采煤工作的綜合性指標(biāo),許多因素都能影響煤炭采出率。例如,煤炭采出率會(huì)受到煤層傾角、頂?shù)装鍫顩r等地質(zhì)因素的影響。而現(xiàn)行的采出率標(biāo)準(zhǔn)沒有對(duì)這些因素的影響予以分析,不能根據(jù)具體的地質(zhì)賦存條件準(zhǔn)確確定采出率標(biāo)準(zhǔn)。這會(huì)導(dǎo)致核算開采采出率產(chǎn)生偏差,也無法準(zhǔn)確解釋實(shí)際開采采出率偏高或偏低的現(xiàn)象。

采出率標(biāo)準(zhǔn)不合理,就不能準(zhǔn)確測(cè)算數(shù)據(jù),并會(huì)給監(jiān)管過程留下漏洞。以此為據(jù)進(jìn)行獎(jiǎng)懲,不能實(shí)現(xiàn)有效約束和激勵(lì),或者挫傷煤炭企業(yè)提高采出率的積極性,亦或?qū)е麓罅棵禾抠Y源無謂浪費(fèi)。

2 煤炭采出率影響因素分析

若要確定準(zhǔn)確的采出率標(biāo)準(zhǔn),就必須分析影響采出率水平的因素。而要準(zhǔn)確界定煤炭采出率的影響因素,必須分析煤礦生產(chǎn)過程中的各種煤炭損失,以及導(dǎo)致這些損失的原因。

2.1 不同階段的煤炭損失

總體上看,煤礦開采過程中產(chǎn)生的煤炭損失可分為 3類:面積損失量、厚度損失量和落煤損失[7]。而在不同的階段,產(chǎn)生煤炭損失的原因也不同,歸納如下:

(1)地質(zhì)勘探和礦井設(shè)計(jì)階段發(fā)生的煤炭損失 礦井設(shè)計(jì)階段包括煤層地質(zhì)勘探、劃分井田邊界、設(shè)計(jì)建井方案、進(jìn)行采區(qū)設(shè)計(jì)等工作。此階段發(fā)生的煤炭損失主要有:正常的設(shè)計(jì)損失量,如維護(hù)巷道所必需設(shè)置的永久性保護(hù)煤柱、“三下一上”壓煤、由于地質(zhì)構(gòu)造而產(chǎn)生的永久性保護(hù)煤柱等;設(shè)計(jì)方案不合理而造成的損失,如建井方案不合理導(dǎo)致的面積損失、工業(yè)廣場(chǎng)布局分散致使壓煤量增加、采區(qū)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致邊角煤增多等;地質(zhì)勘探報(bào)告存在偏差而產(chǎn)生面積損失,如對(duì)煤層賦存情況勘探不充分致使將可采儲(chǔ)量錯(cuò)誤地確定為不可采儲(chǔ)量等。

這 3類損失中,第 1類是受限于地質(zhì)、開采技術(shù)因素而產(chǎn)生的正常損失。第 2,3類是由于人為因素而造成的非正常損失。正常損失難以避免,而非正常損失則可通過加強(qiáng)管理、改進(jìn)技術(shù)、采用先進(jìn)設(shè)備等方法來加以避免。

需要注意的是:保護(hù)煤柱產(chǎn)生的損失量非常巨大。但是,考慮到安全、技術(shù)等因素,又必須留置一定的保護(hù)煤柱。因此,必須加強(qiáng)礦井設(shè)計(jì)階段的管理工作,努力提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性,在保障安全的前提下,盡量減少保護(hù)煤柱損失量。

另外,由于地質(zhì)勘探報(bào)告和設(shè)計(jì)方案是礦井建設(shè)的基礎(chǔ),所以設(shè)計(jì)損失一旦發(fā)生就難以補(bǔ)救,而且難以追究相應(yīng)責(zé)任。因此,必須加強(qiáng)勘探和礦井設(shè)計(jì)的管理工作,準(zhǔn)確勘探煤層及地質(zhì)情況,科學(xué)設(shè)計(jì)建井方案和采區(qū)布置方案,從源頭上減少煤損失[7]。

(2)采區(qū)準(zhǔn)備階段產(chǎn)生的煤炭損失 采區(qū)準(zhǔn)備階段的主要工作是采區(qū)巷道的掘進(jìn)及維護(hù),在這些工作中,可能產(chǎn)生的煤炭損失有:采區(qū)巷道的永久性保護(hù)煤柱;由于開掘采區(qū)巷道而實(shí)際發(fā)生的煤炭損失,如在掘進(jìn)煤層上山或煤層下山時(shí)由于煤層厚度等因素而產(chǎn)生厚度損失;由于不正確的掘進(jìn)而實(shí)際產(chǎn)生的煤炭損失,如錯(cuò)誤操作導(dǎo)致冒頂、透水等事故所產(chǎn)生的煤炭損失。

在 3類損失中,第 1類屬于正常損失;第 2類損失中有正常和非正常損失;第 3類則是由于人為因素而造成的非正常損失。

(3)煤炭開采階段產(chǎn)生的煤炭損失 從工作面切眼至停采線的回采過程中,可能產(chǎn)生的煤炭損失包括:地質(zhì)因素造成的損失,如因煤厚、頂?shù)装宸€(wěn)定性差等原因造成的厚度損失,及采用跳采方法處理采煤過程中遇到的斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)產(chǎn)生的面積損失等;采煤過程中發(fā)生的落煤損失;與采煤技術(shù)和采煤設(shè)備相關(guān)的煤炭損失,如采用放頂煤技術(shù)進(jìn)行開采時(shí)產(chǎn)生的煤炭損失;由于采煤設(shè)備選用不當(dāng)產(chǎn)生的煤炭損失,如因受采煤設(shè)備限制無法一次采全高而丟掉的頂?shù)酌?不正確開采造成的損失,如因違規(guī)操作引起冒頂事故產(chǎn)生的面積損失、因采煤機(jī)司機(jī)操作不熟練而產(chǎn)生的厚度損失、未到終采線就終止回采而造成的面積損失等。

上述各種煤炭損失中,因地質(zhì)因素所引發(fā)的損失,基本屬于正常損失;因技術(shù)、設(shè)備、人為因素產(chǎn)生的損失,均屬于非正常損失。

2.2 影響煤炭采出率的因素

基于上述煤炭損失分析,將影響煤炭采出率的因素分為 3類:煤層賦存及地質(zhì)條件因素、采煤方法因素、管理因素。

(1)煤層賦存及地質(zhì)條件因素 煤層賦存是煤炭資源的自然存在狀態(tài),煤層賦存條件是決定煤炭采出率高低的首要因素,其直接決定了開采的難易程度,并會(huì)影響回采工藝、市場(chǎng)需求、煤炭消費(fèi)等各種因素。

將影響煤炭采出率的地質(zhì)因素歸納如下:

煤層厚度 受限于采煤技術(shù)和設(shè)備,煤層越厚,采出率越低。

煤層的穩(wěn)定性 煤層厚度變化較大,經(jīng)常出現(xiàn)煤層變薄、尖滅的現(xiàn)象,就會(huì)降低采出率。

煤層傾角 煤層傾角不僅對(duì)工作面布置方式,還對(duì)頂?shù)装宓闹ёo(hù)產(chǎn)生影響。一般,煤層傾角越大,采出率越低。

頂?shù)装宸€(wěn)定程度 頂?shù)装逶讲环€(wěn)定,就需要留置護(hù)頂或護(hù)底煤,產(chǎn)生的損失越大,采出率越低。

煤層深度 煤層埋藏越深,產(chǎn)生的礦壓越大,開采難度越大,采出率越低。

煤質(zhì)結(jié)構(gòu) 塊狀結(jié)構(gòu)的煤炭資源損失較少,而粉末狀的煤炭損失量增大[3]。

地質(zhì)構(gòu)造 煤田的地質(zhì)構(gòu)造越復(fù)雜、越不穩(wěn)定,開采的難度越大,采出率越低。

(2)采煤方法因素 采煤方法包括開采方法、回采工藝、工作面布置方式等因素。

開采方法對(duì)采出率的影響 井工開采是我國(guó)普遍使用的采煤方法。按照回采工藝和開采設(shè)備的不同,井工開采又分為炮采、普采、高檔普采、綜采、水力采煤等。總體上看,開采方法越先進(jìn),采出率越高。如比較落后的炮采,其落煤損失很大,采出率非常低。由于水力采煤技術(shù)還不成熟,其采出率較低[3]。煤層的賦存條件決定了露天開采具有高采出率,一般能達(dá)到 90%以上[3]。

回采工藝對(duì)采出率影響 總體上看,回采工藝越成熟,采出率越高。在我國(guó),長(zhǎng)壁采煤方法是應(yīng)用范圍較廣、時(shí)間較長(zhǎng)的一種采煤方法。其中又分為單一長(zhǎng)壁采煤法 (一次采全高)、傾斜分層采煤法等。我國(guó)傾斜分層采煤工藝尤為成熟,其采出率比放頂煤工藝要高 10%左右[3]。放頂煤開采產(chǎn)生的采出率差別較大,但整體上低于傾斜分層采煤工藝。房柱式采煤要預(yù)留大量的支撐煤柱,因此,其采出率相當(dāng)?shù)?最高可達(dá) 50%～60%,回收煤柱時(shí)可以提高到 70%～75%[3]。

(3)管理因素 既包括煤炭企業(yè)內(nèi)部開展的煤炭采出率管理工作,也包括上級(jí)管理部門對(duì)煤炭企業(yè)采出率的監(jiān)管工作。

員工素質(zhì)對(duì)煤炭采出率的影響 采煤工作是一項(xiàng)具有危險(xiǎn)性而專業(yè)性較強(qiáng)的工作,所有員工都要具備較高的專業(yè)素質(zhì)。一方面要端正工作態(tài)度,從地質(zhì)勘探、采區(qū)設(shè)計(jì)、布置巷道,到工作面現(xiàn)場(chǎng)開采,每一個(gè)職工都要具備吃苦耐勞的精神和一絲不茍的工作態(tài)度;另一方面專業(yè)人員要熟練掌握專業(yè)技能,只有熟練掌握專業(yè)技能的工人,才能靈活處理采煤工作中出現(xiàn)的一些問題,以避免危險(xiǎn),減少浪費(fèi)。

煤礦企業(yè)應(yīng)從 2個(gè)方面提高員工素質(zhì):加強(qiáng)員工的素質(zhì)培訓(xùn)工作,建立科學(xué)的培訓(xùn)體系,持續(xù)培訓(xùn)員工的專業(yè)技能,以減少誤操作帶來的煤炭損失;建立健全考核制度,以考核促進(jìn)培訓(xùn)。

監(jiān)管工作對(duì)煤炭采出率的影響 現(xiàn)實(shí)中,提高采出率往往會(huì)增加生產(chǎn)成本,因而會(huì)阻礙煤炭企業(yè)選擇高采出率的開采方案。這就需要加強(qiáng)煤炭采出率的監(jiān)管工作,通過權(quán)力干涉提高采出率。首先,無論是煤炭企業(yè)內(nèi)部,還是上級(jí)主管部門,都要形成科學(xué)的煤炭采出率核算方法和核算制度。其次,煤炭企業(yè)內(nèi)部要成立專項(xiàng)管理部門,并要明確各部門任務(wù)和責(zé)任。最后,要形成公正的獎(jiǎng)懲制度,通過獎(jiǎng)優(yōu)懲劣減少人為因素產(chǎn)生的浪費(fèi)。

上述煤炭采出率影響因素可歸納為表 1。

表1 煤炭采出率影響因素匯總

表 1也可用作煤炭采出率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。煤礦企業(yè)可用此評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,分析本單位影響煤炭采出率水平的原因,以制定最有效的提高煤炭采出率的措施。

3 構(gòu)建新的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)

煤層賦存及地質(zhì)條件是客觀影響因素,同時(shí)還直接或間接影響采煤方法和管理工作。而制定煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)的目的,就是為了約束和激勵(lì)生產(chǎn)行為,以達(dá)減少資源浪費(fèi)的目的。因此,應(yīng)以煤層賦存及地質(zhì)因素為依據(jù)制定煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行了大量調(diào)研和數(shù)據(jù)建模分析的基礎(chǔ)上,建立了新的煤炭采出率水平標(biāo)準(zhǔn)。如表 2、表 3所示。

表 2 井工開采工作面及采區(qū)采出率要求

表3 井工開采礦井采出率要求

4 結(jié)論

(1)在煤炭開采過程中,各環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生煤炭損失,降低煤炭資源采出率。因此,只有在詳細(xì)考查各種煤炭損失的基礎(chǔ)上,才能正確分析煤炭采出率的影響因素。

(2)煤炭企業(yè)內(nèi)部影響煤炭采出率因素分為 3類:煤層賦存及地質(zhì)因素、采煤方法的因素、管理因素。其中,煤層賦存及地質(zhì)條件是核心影響因素,應(yīng)據(jù)其制定更為具體的煤炭采出率標(biāo)準(zhǔn)。

[1]中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒編輯部 .中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒 2007[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2008.

[2]崔民選 .2007中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告 [M].北京:社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社,2007.

[3]徐永圻 .采礦學(xué) [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[4]成家鈺 .煤礦作業(yè)規(guī)程編制指南 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2005.

[5]GB50215-2005,煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].

[6]煤炭工業(yè)部 .礦井地質(zhì)規(guī)程 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社, 1984.

[7]煤炭工業(yè)部.生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量管理規(guī)程 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1983.

[8]煤炭工業(yè)部 .生產(chǎn)礦井煤炭資源回采率暫行管理辦法 [S]. 1998.

[9]汪云甲 .關(guān)于礦產(chǎn)資源開發(fā)管理中幾個(gè)問題的研究 [J].自然資源學(xué)報(bào),1998,13(2).

[責(zé)任編輯:施紅霞]

Research on Standard of CoalM in ing Ratio in China

REN Chuan-peng1,2,D ING Ri-jia1,L I Shang1

(1.Management School,China University ofMining&Technology(Beijing),Beijing 100083,China; 2.BussinessAdministration School,Shandong Economics Institute,Jinan 250017,China)

Coalmining ratio of current standard in China only stipulatesmining ratio ofmining field and its classification is too simple to instructpractice.Thispaper analyzed coal loss in geological exploration andmine design phrase,mining preparation phrase andmining phrase.Thus,factors influencing coalmining ratiomight be classified into 3 classes:coaloccurrence and geological condition,coal miningmethod and management factor.It set up a more detailed coalmining ratio standard on the basis of coal seam occurrence and geological conditions.

coalmining ratio;influence factor;geological condition;mining technique;management system

TD822

A

1006-6225(2010)03-0111-04

2010-01-20

國(guó)家“十一五”支撐計(jì)劃 (2006BAK04A03)

任傳鵬 (1976-),男,山東德州人,山東經(jīng)濟(jì)學(xué)院講師,中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京)管理學(xué)院博士。