我国煤炭采出率标准研究

任传鹏,丁日佳,李 上

(1.中国矿业大学 (北京)管理学院,北京100083;2.山东经济学院工商管理学院,山东济南 250017)

技术经济管理

我国煤炭采出率标准研究

任传鹏1,2,丁日佳1,李 上1

(1.中国矿业大学 (北京)管理学院,北京100083;2.山东经济学院工商管理学院,山东济南 250017)

我国煤炭采出率现行标准,仅规定了采区采出率要求,且其分类比较简单,缺乏指导性。分析了地质勘探与矿井设计阶段、采区准备阶段及煤炭开采阶段的煤炭损失,根据分析将影响煤炭采出率的因素分为 3类:煤层赋存及地质条件因素、采煤方法因素及管理因素。以煤层赋存及地质条件因素为依据,建立了更为详细的煤炭采出率标准。

煤炭采出率;影响因素;地质条件;回采工艺;管理制度

自 2004年来,我国煤炭原煤产量持续增长[1]。但是,我国煤炭资源采出率没有得到相应提高,煤炭资源损失严重。以 2007年为例,我国煤矿平均资源采出率为 30%,而美国、澳大利亚、德国、加拿大等发达国家,资源采出率能达到 70%-80%[2]。

我国煤炭采出率低下的一个重要原因,就是我国现行的煤炭采出率标准分类简单,指导性较差。针对于此,本文系统分析了影响采出率的因素,并根据地质因素建立了新的煤炭采出率标准。

1 我国现行煤炭采出率标准分析

在不同的经济发展时期,我国政府制订了不同的煤炭采出率标准。其中比较重要的有:

(1)1998年 3月,由煤炭部颁布的《生产矿井煤炭资源回采率暂行管理办法》中规定:

设计能力 90kt/a以上煤矿矿井的采区采出率,执行以下标准:薄煤层不低于 85%;中厚煤层不低于 80%;厚煤层不低于 75%;水力采煤不低于70%。

设计能力 90kt/a以下、30kt/a以上煤矿矿井,采区采出率不低于 65%;设计能力小于 30kt/a的煤矿矿井,采区采出率不低于 50%。

(2)2006年 1月 1日开始执行的《煤炭工业矿井设计规范》中规定的矿井采区采出率为:

厚煤层不应小于 75%;中厚煤层不应小于80%;薄煤层不应小于 85%。

水力采煤的采区采出率,厚煤层、中厚煤层、薄煤层分别不应小于 70%,75%和80%。

可以看出,目前我国国家颁布的煤炭采出率标准,主要是依据“煤层厚度”制订的。而实际上,“煤炭采出率”既是衡量其采掘效果的重要指标,也是衡量煤矿采煤工作的综合性指标,许多因素都能影响煤炭采出率。例如,煤炭采出率会受到煤层倾角、顶底板状况等地质因素的影响。而现行的采出率标准没有对这些因素的影响予以分析,不能根据具体的地质赋存条件准确确定采出率标准。这会导致核算开采采出率产生偏差,也无法准确解释实际开采采出率偏高或偏低的现象。

采出率标准不合理,就不能准确测算数据,并会给监管过程留下漏洞。以此为据进行奖惩,不能实现有效约束和激励,或者挫伤煤炭企业提高采出率的积极性,亦或导致大量煤炭资源无谓浪费。

2 煤炭采出率影响因素分析

若要确定准确的采出率标准,就必须分析影响采出率水平的因素。而要准确界定煤炭采出率的影响因素,必须分析煤矿生产过程中的各种煤炭损失,以及导致这些损失的原因。

2.1 不同阶段的煤炭损失

总体上看,煤矿开采过程中产生的煤炭损失可分为 3类:面积损失量、厚度损失量和落煤损失[7]。而在不同的阶段,产生煤炭损失的原因也不同,归纳如下:

(1)地质勘探和矿井设计阶段发生的煤炭损失 矿井设计阶段包括煤层地质勘探、划分井田边界、设计建井方案、进行采区设计等工作。此阶段发生的煤炭损失主要有:正常的设计损失量,如维护巷道所必需设置的永久性保护煤柱、“三下一上”压煤、由于地质构造而产生的永久性保护煤柱等;设计方案不合理而造成的损失,如建井方案不合理导致的面积损失、工业广场布局分散致使压煤量增加、采区设计不合理导致边角煤增多等;地质勘探报告存在偏差而产生面积损失,如对煤层赋存情况勘探不充分致使将可采储量错误地确定为不可采储量等。

这 3类损失中,第 1类是受限于地质、开采技术因素而产生的正常损失。第 2,3类是由于人为因素而造成的非正常损失。正常损失难以避免,而非正常损失则可通过加强管理、改进技术、采用先进设备等方法来加以避免。

需要注意的是:保护煤柱产生的损失量非常巨大。但是,考虑到安全、技术等因素,又必须留置一定的保护煤柱。因此,必须加强矿井设计阶段的管理工作,努力提高设计方案的科学性,在保障安全的前提下,尽量减少保护煤柱损失量。

另外,由于地质勘探报告和设计方案是矿井建设的基础,所以设计损失一旦发生就难以补救,而且难以追究相应责任。因此,必须加强勘探和矿井设计的管理工作,准确勘探煤层及地质情况,科学设计建井方案和采区布置方案,从源头上减少煤损失[7]。

(2)采区准备阶段产生的煤炭损失 采区准备阶段的主要工作是采区巷道的掘进及维护,在这些工作中,可能产生的煤炭损失有:采区巷道的永久性保护煤柱;由于开掘采区巷道而实际发生的煤炭损失,如在掘进煤层上山或煤层下山时由于煤层厚度等因素而产生厚度损失;由于不正确的掘进而实际产生的煤炭损失,如错误操作导致冒顶、透水等事故所产生的煤炭损失。

在 3类损失中,第 1类属于正常损失;第 2类损失中有正常和非正常损失;第 3类则是由于人为因素而造成的非正常损失。

(3)煤炭开采阶段产生的煤炭损失 从工作面切眼至停采线的回采过程中,可能产生的煤炭损失包括:地质因素造成的损失,如因煤厚、顶底板稳定性差等原因造成的厚度损失,及采用跳采方法处理采煤过程中遇到的断层、褶皱等地质构造时产生的面积损失等;采煤过程中发生的落煤损失;与采煤技术和采煤设备相关的煤炭损失,如采用放顶煤技术进行开采时产生的煤炭损失;由于采煤设备选用不当产生的煤炭损失,如因受采煤设备限制无法一次采全高而丢掉的顶底煤;不正确开采造成的损失,如因违规操作引起冒顶事故产生的面积损失、因采煤机司机操作不熟练而产生的厚度损失、未到终采线就终止回采而造成的面积损失等。

上述各种煤炭损失中,因地质因素所引发的损失,基本属于正常损失;因技术、设备、人为因素产生的损失,均属于非正常损失。

2.2 影响煤炭采出率的因素

基于上述煤炭损失分析,将影响煤炭采出率的因素分为 3类:煤层赋存及地质条件因素、采煤方法因素、管理因素。

(1)煤层赋存及地质条件因素 煤层赋存是煤炭资源的自然存在状态,煤层赋存条件是决定煤炭采出率高低的首要因素,其直接决定了开采的难易程度,并会影响回采工艺、市场需求、煤炭消费等各种因素。

将影响煤炭采出率的地质因素归纳如下:

煤层厚度 受限于采煤技术和设备,煤层越厚,采出率越低。

煤层的稳定性 煤层厚度变化较大,经常出现煤层变薄、尖灭的现象,就会降低采出率。

煤层倾角 煤层倾角不仅对工作面布置方式,还对顶底板的支护产生影响。一般,煤层倾角越大,采出率越低。

顶底板稳定程度 顶底板越不稳定,就需要留置护顶或护底煤,产生的损失越大,采出率越低。

煤层深度 煤层埋藏越深,产生的矿压越大,开采难度越大,采出率越低。

煤质结构 块状结构的煤炭资源损失较少,而粉末状的煤炭损失量增大[3]。

地质构造 煤田的地质构造越复杂、越不稳定,开采的难度越大,采出率越低。

(2)采煤方法因素 采煤方法包括开采方法、回采工艺、工作面布置方式等因素。

开采方法对采出率的影响 井工开采是我国普遍使用的采煤方法。按照回采工艺和开采设备的不同,井工开采又分为炮采、普采、高档普采、综采、水力采煤等。总体上看,开采方法越先进,采出率越高。如比较落后的炮采,其落煤损失很大,采出率非常低。由于水力采煤技术还不成熟,其采出率较低[3]。煤层的赋存条件决定了露天开采具有高采出率,一般能达到 90%以上[3]。

回采工艺对采出率影响 总体上看,回采工艺越成熟,采出率越高。在我国,长壁采煤方法是应用范围较广、时间较长的一种采煤方法。其中又分为单一长壁采煤法 (一次采全高)、倾斜分层采煤法等。我国倾斜分层采煤工艺尤为成熟,其采出率比放顶煤工艺要高 10%左右[3]。放顶煤开采产生的采出率差别较大,但整体上低于倾斜分层采煤工艺。房柱式采煤要预留大量的支撑煤柱,因此,其采出率相当低,最高可达 50%～60%,回收煤柱时可以提高到 70%～75%[3]。

(3)管理因素 既包括煤炭企业内部开展的煤炭采出率管理工作,也包括上级管理部门对煤炭企业采出率的监管工作。

员工素质对煤炭采出率的影响 采煤工作是一项具有危险性而专业性较强的工作,所有员工都要具备较高的专业素质。一方面要端正工作态度,从地质勘探、采区设计、布置巷道,到工作面现场开采,每一个职工都要具备吃苦耐劳的精神和一丝不苟的工作态度;另一方面专业人员要熟练掌握专业技能,只有熟练掌握专业技能的工人,才能灵活处理采煤工作中出现的一些问题,以避免危险,减少浪费。

煤矿企业应从 2个方面提高员工素质:加强员工的素质培训工作,建立科学的培训体系,持续培训员工的专业技能,以减少误操作带来的煤炭损失;建立健全考核制度,以考核促进培训。

监管工作对煤炭采出率的影响 现实中,提高采出率往往会增加生产成本,因而会阻碍煤炭企业选择高采出率的开采方案。这就需要加强煤炭采出率的监管工作,通过权力干涉提高采出率。首先,无论是煤炭企业内部,还是上级主管部门,都要形成科学的煤炭采出率核算方法和核算制度。其次,煤炭企业内部要成立专项管理部门,并要明确各部门任务和责任。最后,要形成公正的奖惩制度,通过奖优惩劣减少人为因素产生的浪费。

上述煤炭采出率影响因素可归纳为表 1。

表1 煤炭采出率影响因素汇总

表 1也可用作煤炭采出率评价指标体系。煤矿企业可用此评价指标体系,分析本单位影响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 构建新的煤炭采出率标准

煤层赋存及地质条件是客观影响因素,同时还直接或间接影响采煤方法和管理工作。而制定煤炭采出率标准的目的,就是为了约束和激励生产行为,以达减少资源浪费的目的。因此,应以煤层赋存及地质因素为依据制定煤炭采出率标准。在进行了大量调研和数据建模分析的基础上,建立了新的煤炭采出率水平标准。如表 2、表 3所示。

表 2 井工开采工作面及采区采出率要求

表3 井工开采矿井采出率要求

4 结论

(1)在煤炭开采过程中,各环节都会产生煤炭损失,降低煤炭资源采出率。因此,只有在详细考查各种煤炭损失的基础上,才能正确分析煤炭采出率的影响因素。

(2)煤炭企业内部影响煤炭采出率因素分为 3类:煤层赋存及地质因素、采煤方法的因素、管理因素。其中,煤层赋存及地质条件是核心影响因素,应据其制定更为具体的煤炭采出率标准。

[1]中国煤炭工业年鉴编辑部 .中国煤炭工业年鉴 2007[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

[2]崔民选 .2007中国能源发展报告 [M].北京:社会科学文献出版社,2007.

[3]徐永圻 .采矿学 [M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.

[4]成家钰 .煤矿作业规程编制指南 [M].北京:煤炭工业出版社,2005.

[5]GB50215-2005,煤炭工业矿井设计规范 [S].

[6]煤炭工业部 .矿井地质规程 [M].北京:煤炭工业出版社, 1984.

[7]煤炭工业部.生产矿井储量管理规程 [M].北京:煤炭工业出版社,1983.

[8]煤炭工业部 .生产矿井煤炭资源回采率暂行管理办法 [S]. 1998.

[9]汪云甲 .关于矿产资源开发管理中几个问题的研究 [J].自然资源学报,1998,13(2).

[责任编辑:施红霞]

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

国家“十一五”支撑计划 (2006BAK04A03)

任传鹏 (1976-),男,山东德州人,山东经济学院讲师,中国矿业大学 (北京)管理学院博士。