煤矿经济合理设计规模的探讨

康建国

（神华神东煤炭集团公司，陕西省神木县，719300）

1 概述

煤矿设计规模（设计生产能力）即煤矿年生产煤炭的总吨数，是指一处具有独立完整生产系统的煤矿各生产系统（环节）所具备的煤炭综合生产能力，以万吨／年为计量单位。煤矿设计服务年限指以设计生产能力组织生产所能服务的年限。按照国家关于煤矿设计的规定和规范，煤矿（新建、改扩建和技术改造项目）设计规模由具有相应资质的设计单位综合矿井资源条件、开采技术和装备水平等因素合理确定；煤炭行业管理部门应当依据国家关于煤矿基本建设程序的规定，对煤矿初步设计进行审查，确定煤矿设计生产能力；对不符合国家关于煤矿初步设计规定和规范的，不予通过。

矿井与水平服务年限计算公式如下：

式中：T——设计计算服务年限，年；

ZM——可采储量，万t；

A——年产量，万t／a，A在实际生产中亦不是一个确定的数；

K——储量备用系数，宜采用1.3～1.5。

随着煤矿开采技术装备与管理水平大幅度提高，煤矿新建、改扩建和技术改造项目设计中规模与服务年限确定时与现行的煤矿设计规定和规范之间的问题越来越突显。煤矿设计投产或达产规模小时，其设计规模与服务年限基本能符合规范要求，而当投产或达产规模较大时，按现常规计算服务年限的方法得出的服务年限不符合规范，相应煤矿项目设计报批核准时也存在不便执行的问题。本文对煤矿设计时规模与服务年限确定中的一些问题进行了论述，阐述了一些笔者的看法。

2 设计规模的确定

煤矿设计工作面对的是在矿井资源条件、开采技术条件、管理水平、市场条件、人员技术素质等已给定的情况下，确定设计规模的问题，因此需处理好设计规模与装备水平、生产组织接续、经济效益之间的关系，同时要符合相应的煤炭设计规范和规定。

在市场经济条件下，无论是企业还是国家更关心经济效益好坏的问题，经济效益与煤矿设计规模、服务年限相互影响、制约，因此在煤矿设计实践中，设计规模的确定工作往往陷入两难境地。下面主要从装备水平、经济效益、生产组织接续对设计规模的影响进行分析说明。

2.1 装备水平

近年煤炭生产成套设备装备技术取得重大发展，7m一次采全高长壁综采成套设备装备技术在神华神东矿区成功投入生产，单套综采成套设备年生产能力在1200万t以上；6.3m一次采全高长壁综采成套设备装备技术在神东矿区已成熟推广使用；6.3m以下一次采全高长壁综采成套设备装备技术的应用在神东已成历史。长壁综采成套设备装备的生产能力（按照成套设备装备中支架高度作分类标志）见表1。

表1 长壁综采成套设备装备的生产能力

2.2 生产组织接续

矿井煤层赋存状况较复杂，往往是在一个井田内煤层赋存条件较好（煤层厚度较厚、赋存稳定、顶底板条件好、瓦斯低）的与赋存条件较差（煤层薄、赋存不稳定）的相互并存。煤层赋存条件较好的煤层层数、面积与煤层赋存条件较差的煤层层数、面积没有规律，其煤层储量相差较大。对于赋存条件好的煤层远多于赋存条件差的煤层，其矿井生产组织接续、设计规模的确定相对较易；而对于赋存条件好的煤层与赋存条件差的煤层相当，且分布无序，则矿井生产接续组织较难。

从采掘装备水平来看，在条件适宜时，一套长壁综采设备可实现千万吨特大型煤矿生产需求。煤层赋存条件的复杂性，必然会在矿井生产服务期内存在，一个时期单水平单采区装备1套综采工作面生产可实现1000万t／a左右的产量，而另一个时期多水平、多采区装备4～7套综采其生产能力方可实现1000万t／a。

为了保证安全生产、便于矿井生产接续安排及管理、提高资源回收率、不丢煤、实现采掘平衡，煤炭工业矿井设计规范及安全规程对矿井生产能力、采掘工作面装备、生产组织接续规定如下：新建矿井设计生产能力，应进行第一开采水平或不小于20年配产；新建和扩建矿井配产，均应符合合理开采程序，厚、薄煤层及不同煤质煤层合理搭配回采，不应采厚丢薄；同时生产的采区数及采区内同时生产的工作面个数，矿井同时生产的采区个数，应体现采区合理集中生产和保证采区正常接替的原则，一般不宜超过3个，条件适宜时可考虑一矿一区一面；采区内同时生产的采煤工作面个数，应体现工作面合理集中生产和保证工作面正常接替的原则，综合机械化装备的采区，同时生产的综采工作面宜为1个，条件适宜的盘区可布置2个综采工作面；1个采区内同一煤层的一翼最多只能布置1个回采工作面和2个掘进工作面同时作业；1个采区内同一煤层双翼开采或多煤层开采的，该采区最多只能布置2个回采工作面和4个掘进工作面同时作业；严禁在采煤工作面范围内再布置另一采煤工作面同时作业。

根据规定及规范，设计应在符合其要求、煤层条件适宜的情况下优先选择装备单套综合机械化工作面，而不是采用多套去回采条件差的煤层，对厚煤层采用分层开采，降低单套综采的能力。

2.3 经济效益

国家或地区经济发展对煤炭的需求或国内外市场需求，是确定煤矿设计规模的前提，有市场才有经济效益，而在市场确定的情况下，矿井设计规模的经济合理则主要指吨煤基建投资少、建设周期和达产时间短、吨煤生产费用低、利润高、投资回收期短等，即在市场经济条件下，要保证最少投入，获得最大的产出和效益。

为此，设计应努力减少井巷工程量、改进开拓部署、多做煤巷，缩短井巷贯通距离，依靠科学技术进步，积极采用先进工艺、技术、设备和材料实现少投入、高产高效，只有实现高产高效才可以实现低成本运营和高收益。单产高了，同样规模，装备的综采设备的数量少了，配套设备少了、矿井定员少了，井上下工程量少了，基建投资才可合理地少，建设周期和达产时间方可短，吨煤生产费用才能低，投资回收期才能短；若单套综采可实现的产量，利用多套实现，则不够经济不够合理。

3 解除投产达产规模较大的顾虑

若煤矿设计投产或达产规模较大，煤矿相应的一些生产系统能力较大，而达产规模保持一段时间后，不考虑其它因素，由于矿井煤层条件、采场条件等发生变化，在满足规范、经济合理的条件下，通过增加开拓水平、准备盘区、采掘工作面数量尚不能保证（设计达产规模）产量稳定时，矿井需要降低生产规模，是否会出现基础设施闲置浪费、煤炭产量不稳定、生产监管难度加大、生产系统“大马拉小车”等问题，笔者认为这些问题已不是制约因素，况且随着信息化管理手段的进步、市场经济制度的成熟、设备装备控制技术的进步、煤矿企业办社会职能的剥离深化，企业管理水平的提高，生产规模更不成为制约因素。

3.1 合理确定设计投产达产规模保持时间

目前矿井的投资回收期一般在10年左右，若控制其设计投产达产规模服务年限超过投资回收期，则其投资已收回，国家和投资者利益便有了保证。

3.2 深化煤矿企业办社会职能的改革

企业办社会职能弱化后，企业建设主要集中在生产方面，而与生产无直接关系的职工福利设施等的建设由社会集中建设，另外企业设备的维修、物资供应等集中建设，均不会因某个矿井产量人员的增减而增加投资或设施闲置浪费。生产方面的一些设施可根据需要做他用，毕竟此方面的设施要少得多。矿务工程中除井筒水平大巷等开拓巷道服务范围大、年限相对较长外，其它准备回采巷道均服务某一个采区或工作面，而该工作面或采区回采结束后，其亦报废，因此更无多少浪费。

3.3 采用先进、节能的变频控制系统及设备调剂使用

矿井规模降低后，存在部分系统如主提升系统、地面生产系统能力偏大的“大马拉小车”现象，此现象通过采用变频控制系统，可有效降低能耗；运输系统降速运行，其他系统可单系统运行，或将部分设备调剂到其它煤矿使用；地面生产系统可增加外来煤（非本矿井主井口出的煤）的量，提高地面生产系统的效益。根据神东设备使用经验，降速降能运行后，设备的故障率降低、维护费用降低；另外矿井生产一段时间后，部分设备亦到了报废期；部分设备的服务年限反而加长。

3.4 煤炭产量不稳定，生产监管难度加大

煤炭供给稳定与否，不是某一个或几个矿井产量所能影响的，主要受国内国际两个市场的影响。随着信息化管理手段的进步，信息传递分析的速度更快、更准确，企业及时上传矿井产量变化规划，生产监管部门及时掌握信息，分析数据，利用信息分析结论从整体上对煤矿（新建、改扩建和技术改造项目）数量或产能项目、规模的控制来实现煤炭供给的稳定和安全，实现高效科学的生产监管。

4 结论

煤矿设计时综合资源条件、开采技术条件、装备水平、生产组织接续、市场条件、经济效益等因素，并考虑企业管理水平、人员技术素质等因素，可以分时期确定煤矿设计规模，设计服务年限采用分时期服务年限之和进行计算，以实现设计规模的经济合理。随着市场经济制度不断完善、健全，规模与服务年限的关系理顺，煤炭企业超能力生产的现相将不会存在，煤矿将量能力而生产，煤炭企业也将会安全、健康、科学、经济合理地可持续发展。

［1］《煤矿安全规程》专家解读编委会.煤矿安全规程专家解读（井工部分）［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2006

［2］张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册［M］.北京：煤炭工业出版社