贵州高产高效煤矿能源管理浅析＊

李青松韩真理李晓华马 曙戚新红

(1.贵州省矿山安全科学研究院,贵州省贵阳市,550025;2.贵州省煤矿设计研究院,贵州省贵阳市,550025)

贵州高产高效煤矿能源管理浅析＊

李青松1,2韩真理1,2李晓华1,2马 曙1,2戚新红1,2

(1.贵州省矿山安全科学研究院,贵州省贵阳市,550025;2.贵州省煤矿设计研究院,贵州省贵阳市,550025)

分析了贵州煤矿能源管理现状及存在问题,提出了加强煤矿能源管理的建议,并提出了相应解决方法和考核指标。

高产高效 能源管理 资源开发 资源利用 贵州省

能源管理是政府及有关部门对能源的开发、生产和消费的全过程进行计划、组织、调控和监督,或企业对能源供给与消费的全过程进行管理,其目的是为了有效地配置和利用能源、资源,降低能源消耗,提高其利用率,减少对可利用能源和资源的浪费,预防污染,保护环境。

1 贵州煤矿能源管理现状

贵州有着极为突出的煤炭资源优势,是云贵大型煤炭基地的主体,也是国家规划的重要能源基地和“西电东送”的重要省份,煤炭探明储量居全国第五,在江南地区排名第一。煤炭资源不仅储量丰富,且煤种齐全、煤质优良,素有“江南煤海”之称。截止到2008年底,贵州煤炭资源探明储量达549亿t,埋深2000 m以浅煤炭资源总量达2419亿t。据《贵州统计年鉴2010》数据显示,贵州省一次能源生产总量为1.1亿t标准煤,其中,煤炭占88.3%,水电占11.7%;能源终端消费总量6919万t标准煤,其中,原煤占47.6%,天然气占0.8%,电力占32.4%,石油、煤层气、煤气等其它综合占19.2%。可见,煤炭是贵州主体能源,今后较长时期内贵州以煤为主的能源格局不会改变,煤炭产业发展事关贵州省能源发展大局,贵州社会经济的快速发展离不开煤炭工业的安全稳定发展。

近年来,贵州省意识到能源管理的重要性,倡导低碳、循环经济发展。贵州省加快了煤炭资源勘探,编制了17个矿区总体规划,为全省煤炭工业规模化、规范化健康发展创造了条件;响水、文家坝、松河等大煤矿建设进一步加快,“大煤保大电”的格局正逐步形成;一批新型煤化工基地,如六盘水威赫煤化工区、毕节新型能源化工区、织金磷煤化工区、黔西南煤化工区等加快建设;深入开展煤矿整顿关闭和瓦斯专项整治与利用两个攻坚战,开展煤矿瓦斯治理示范矿井建设,加大安全生产投入,积极推进煤矿安全技术改造和产业升级,煤矿安全生产条件和技术水平不断提高,煤矿事故起数和死亡人数得到有效遏制;煤炭资源综合利用率不断提高,瓦斯和煤矸石等煤炭伴生物的开发得到有效利用,以煤炭为基础的能源工业已成为贵州省的重要支柱产业和基础产业。

但是,贵州省煤炭产业仍存在一些突出矛盾和问题。煤炭勘探程度低,资源情况有待进一步探明;产业结构不合理,小煤矿数量多,30万t/a以下规模的矿井占总矿井数量的82.04%,技术装备落后,尤其是中小煤矿,不具备安全开采的基本设备,如液压钻机、防突仪器等,导致总体生产力水平低,不能够达到安全高效生产目标;环境破坏严重,地质灾害程度深,资源利用率低,贵州省目前对煤炭开采中产生的大量可供利用的煤矸石资源利用率不足2%;保障煤炭发展的公路、铁路、双电源等基础设施建设滞后;经济快速增长的同时,传统的粗放型经济增长方式尚未根本转变,呈现“两高一低”局面——高排放和高污染增长、高消耗、低效益增长;技术和管理人才匮乏,产业工人队伍建设滞后,贵州省的工程类专业技术人才在人力资源结构中的比重仅占13%,远低于全国30%的平均水平;安全生产事故总量大,2009年,贵州共发生煤矿事故312起,死亡434人,分别占全国的19.3%和16.5%;促进煤炭产业健康发展的体制机制尚未完全形成,有待加强能源管理体系建设和完善相关管理制度。

2 贵州省能源管理存在的问题

2.1 能源消耗的一次性特征制约着煤矿企业的高效发展

贵州煤炭资源总量虽然丰富,但煤炭属于一次性消耗能源,属于不可再生能源,随着经济建设及工业化的快速发展,对煤炭能源的需求量会越来越大。预计到2015年,贵州省煤炭能源消费总量约为2.3亿t,年增长率为20%左右。随着煤矿浅部资源的减少,矿井逐渐向深部开采,随着煤层埋藏深度的增加,受贵州高原山区地形地质影响,煤田地质构造愈加复杂,煤层赋存条件更加不均匀,顶板、瓦斯等自然灾害会增多,导致煤矿安全开采难度及强度加大。

2.2 能源利用率低下局限着煤炭能源的发展空间

能源的利用效率是衡量能源利用水平的一个综合性指标,直接关系到国民经济的发展。由于受技术、经济、产业、教育和管理等多方面的影响,贵州省煤炭能源利用效率很低,存在着很大的浪费。尤其贵州煤矿大都为薄及中厚煤层开采,又加上中小煤矿居多,受技术和成本等因素影响,导致一些薄煤层不可采而直接丢弃、可采煤层遗煤现象严重。

另外,贵州煤层层数多、厚度薄、原始状态下透气性极差,矿井瓦斯抽采难度大,抽采效果差,导致矿井大量的煤层气资源直接排空,浪费巨大。且贵州矿井大都分布不集中,受抽采的煤层气浓度低且不稳定等以及煤层气利用技术等多因素影响,煤层气资源利用率也非常低下。

2.3 煤矿开采带来不利的环境影响

近年来,随着贵州省煤矿企业生产能力的提升和生产规模的扩大,煤矿生产在促进全省经济社会发展的同时,也使矿区生态环境恶化,对矿山地质环境造成了较大的破坏,引发了较多的矿山环境地质问题,矿山地质灾害分布广、影响大,占全省矿山地质灾害总数的90%左右。地质灾害不仅破坏了生态环境,还损害了居民的利益,激化了矿群矛盾,煤矿地质灾害成为有关部门和企业工作的重点和难点。因独特的山区喀斯特地貌特点,贵州煤炭开采引发地面沉陷范围难以预测,给环境治理和地面人员安全带来极大的危害。

2.4 关键技术和先进设备约束着煤矿开采的高产高效

贵州省煤炭工业总体水平较低。煤炭资源开发与利用过程中有一些基础理论有待研究,如严重制约贵州省煤矿安全开采的瓦斯事故,煤与瓦斯突出机理不甚清楚;一些关键技术还有待攻关,特别是煤炭精细勘探、大型现代化煤矿建设和煤矿技术装备制造等关键技术有待进一步的提高。

3 加强贵州省能源管理的几点建议

3.1 大力发展洁净煤技术

洁净煤技术是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称,当前已成为世界各国解决环境问题主导技术之一,也是高技术国际竞争的一个重要领域。我国已把洁净煤技术作为重大的战略措施,列入“中国21世纪议程”和国家重大基础研究和产业化领域,电力工业将洁净煤发电技术列为跨世纪的五大科技工程之一。大力开发和实施洁净煤发电技术,不仅关系到我国环境的保护和经济的可持续稳定增长,而且是未来能源技术市场激烈竞争的需要。煤炭作为贵州主导性能源,在开采的同时,如果不对其进行科学利用和管理,势必对周边居民生存空间造成巨大污染,其开采和燃烧过程中产生的矸石、烟尘等将严重污染环境,威胁人们身体健康,对贵州省走稳定、健康的可持续发展道路构成重大威胁。面对此种难题,未来煤炭资源开采发展方向就是对煤炭资源进行科学规划和利用,采用洁净煤技术,提高煤炭资源高效利用,丰富能源利用形态,提高煤炭附加值,减少污染,这也是贵州省煤矿高产高效必然的选择。

3.2 发展煤矿现代化开采技术,推广无煤柱开采,提高回采率

我国大多数矿区地质构造复杂,煤岩松软,煤层具有高瓦斯、低透气性、高吸附性的特点,尤其是低渗透率和非均质性的特性,难以在采煤前直接从地面抽采煤层气。近年来,随着煤矿开采规模扩大和开采深度的迅速增加,深部开采带来的高瓦斯、高地压问题,严重影响全国及贵州省各大矿区低透气性煤层群高效安全开采。无煤柱开采就是在此背景下,经过我国一些专家学者多年的实践应用研究,探索出的先进的现代化煤矿开采技术,无煤柱开采有利于提高煤炭回收率,同时也可以消除或减少因煤柱引起的灾害。我国目前应用此技术较为成功的淮南矿业集团,取得了很好的成果,并在全国范围内加以推广。采用无煤柱开采技术,能够使贵州矿区薄及中厚煤层群中的被保护层全面卸压,促进综采工作面卸压瓦斯抽采效果,实现煤与瓦斯高效共采,有利于实现安全、高效、低成本开发利用薄煤层资源量,减少资源浪费,提高薄煤层开采的回采率。同时,抽采的高、低浓度瓦斯分开输送到地面加以利用,节能减排,经济、社会、环境效益显著,实现煤矿安全高效生产和环境保护的协调发展,实现煤炭资源的高效绿色开采。

3.3 扩大煤矿瓦斯抽采途径,合理利用煤层气(煤矿瓦斯)

贵州煤层气资源丰富,按单层煤厚大于最低可采厚度、瓦斯含量大于4 m3/t的标准,预测全省煤层气资源量31511亿m3,约占全国煤层气资源量的22%,仅次于山西,居全国第二,其中,富瓦斯(CH4含量在8 m3/t以上)煤层气资源量29214亿m3,占全省煤层气资源量的92.71%。瓦斯抽采既有利于煤炭开采,又有利于瓦斯资源的开发利用。根据贵州省煤层赋存特点及矿井开采方式,可以进行地面瓦斯抽采、煤层瓦斯提前预抽、先抽后采、采用煤层增透技术、提高抽采率等多种途径。抽采的煤层气可以用于发电、工业、民用燃料及化工原料等方面。开发利用好煤层气,有利于本省煤矿安全生产,有利于环境保护,具有节能减排、减少矿难、资源利用的多重效益,而且对于缓解本省能源供需紧张形势、优化本省能源结构、推动经济增长、创造就业岗位、促进本省能源行业健康可持续发展具有重要意义。如贵州省山脚树煤矿,通过瓦斯抽采,利用煤层气发电,使矿井瓦斯得到了有效治理,还提高了产量,从而提高了矿井的经济效益。

3.4 开展贵州山区地貌开采引发地面沉陷规律研究,有效保护矿区环境

长期以来,煤炭开采一直被认为是对环境的掠夺行为。煤炭开采后形成了独特的矿区生态环境问题,如造成农田以及建筑物破坏、村庄迁徙、矸石堆积如山,使河川径流量减少、地下水供水水源干枯、土地石漠化等。随着我国煤炭的不断开采,煤炭开采所带来的环境问题愈加突出。地下大面积采煤引起的地面环境问题,国家越来越重视。目前,国家要求矿井必须编制矿区土地复垦和水土保持方案,并在矿井生产过程组织实施。土地复垦是先进行工程复垦,再进行生物复垦。工程复垦是以矿区的固体废料作为充填物料对地表沉陷区进行充填,有煤矸石充填、电厂粉煤灰充填、靠近河湖的煤矿利用河湖淤泥充填,另外还有挖深垫浅复垦、疏干法复垦、梯田法复垦等。不论是土地复垦,还是水土保持,都是矿井煤炭开采引起矿区环境破坏后而采取的治表措施。从治本的角度出发,在不影响煤炭采出率的情况下,使煤矸石不出地面直接用于充填采空区,或调整矿井采区巷道布置和回采工艺、最大限度减小煤矿开采对地表的破坏,是煤矿实现绿色开采的发展趋势。贵州山区地貌特点,使煤炭开采引发地面沉陷范围难以预测,给环境治理和地面人员安全造成更大危害,这些已成为制约贵州煤炭工业可持续发展和能源安全高效开发的关键因素。摸清矿区沉陷规律,对矿区环境治理十分重要,有利于各级安全生产监管部门和有关部门加强监督管理;有利于预警机制的建立,从而预防和减少地质灾害、保障人民群众的生命财产安全;有利于企业的安全生产管理,提高贵州省煤矿企业形象;有利于构建和谐的矿群关系,从而真正做到既保证群众权益,又维护企业利益。

3.5 完善管理制度,促进能源管理体系建设

我国已先于国际标准制定了《能源管理体系要求》(GB/T 23331-2009),并于2009年11月1日正式实施。能源管理体系系列标准是一套用于规范组织能源管理,旨在降低组织能源消耗、提高能源利用效率的管理标准。为了实现贵州煤炭能源集约化开采、保证生产安全,贵州省应按照标准要求,以煤炭企业为对象,开展能源管理实践,加大管理力度,加强组织领导,健全机制,完善各项管理制度,促进适合于各大矿区及管理部门的能源管理体系建设。

3.6 呼吁国家政策干预,对煤层气利用给予适当鼓励与补助

我国不仅批准成立了国有瓦斯专业公司,而且还将瓦斯勘探开发纳入了国民经济发展规划。同时国家在新能源和瓦斯开发利用方面已出台了一些优惠政策,政府颁布了《资源综合利用目录》、《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》等法规鼓励瓦斯的利用,但由于一些部门利益或行业垄断因素,也由于瓦斯尚未形成大规模开发,致使许多优惠政策在一些地方形同虚设,不利于瓦斯产业的起步,也打击了煤矿利用瓦斯的积极性。贵州应适当加大煤层气利用的科研奖励,加大成果转化、发电上网等的优惠政策支持。

3.7 能源管理需加大与科研院所合作力度,形成产学研相结合模式

贵州省煤矿区应坚持以科学技术指导企业发展,加大与科研院所合作力度,发展节能经济,实现清洁能源生产,走可持续发展道路,彻底实现矿井资源综合利用。在生产规模快速增长的同时,坚持走内涵发展、集约经营的道路,不断完善科技创新体系,采用新技术、新工艺、新材料、新装备进行生产技术及工艺改造,提高煤炭质量,优化产品结构。

4 贵州煤矿能源管理的考核指标

针对贵州煤矿开采现状,结合以上分析,对于矿井采取的能源管理是否合理,是否能够起到高产高效作用,对其实施情况有必要进行相关指标考核,其主要表现有以下几个方面。

(1)建设大型煤矿生产基地。争取2015年底,保证全省不低于50%的矿井年生产能力要达到30万t/a;全省煤炭供给量要达到2.3亿t,一次能源消费总量中,煤炭不低于60%。

(2)在未来几年内,通过大型煤矿基地的建设,树立几个高产高效能源管理示范矿井,并对其进行资源综合利用考核,要求矿井的资源开采率不低于80%,达不到要求的进行停产整顿、改造等,以达到资源利用最大化、减少资源浪费、环境污染的目的。同时,要积极探索多种激励约束机制,促使煤炭生产企业节约煤炭资源。健全煤炭生产企业资源储量管理,落实储量管理责任,完善煤炭储量管理档案和制度,严格执行生产技术和管理规程。

(3)矿井瓦斯抽采率不低于60%,瓦斯利用率不低于50%。达不到要求的,需加大与国内矿业类科研院所的合作力度,开展“产、学、研”结合,提高其瓦斯抽采率和利用率,从根源上消除瓦斯隐患,减少矿井瓦斯事故的发生,并减少瓦斯排空对环境的污染,变害为宝,在保证矿井的安全生产的同时,使企业的经济效益得到进一步的提高。

[1]贵州省统计局,国家经计局贵州调查总队.贵州统计年鉴2010[M].北京:中国统计出版社,2010

[2]周宏春.以循环经济的思路实现能源与环境的协调发展[J].管理学报,2008(9)

(责任编辑 张大鹏)

Discussion on energy management for coalmines with high production and efficiency in Guizhou

Li Qingsong1,2,Han Zhenli1,2,Li Xiaohua1,2,Ma Shu1,2,Qi Xinhong1,2
(1.Guizhou Academy of Mine Safety Science and Technology,Guiyang,Guizhou 550025,China;2.Guzhou Coal Mine Design and Research Institute,Guiyang,Guizhou 550025,China)

an account is given in the paper about the current condition and existing problems in energy management in coalmine in Guizhou.The author suggests to enhancing the energy management for coalmines,and provides relative solutions and assessment indicators.

high production and efficiency,energy management,resource development,resource recovery,Guizhou

TD-9

B

贵州省科技厅重大专项计划项目,项目编号黔科合重大专项字〔2008〕6012。

李青松(1981-),男,安徽安庆人,硕士,工程师,就职于贵州省矿山安全科学研究院(贵州省煤矿设计研究院),主要从事瓦斯灾害预测及防治方向研究、安全技术和煤矿科研与咨询等方面的工作。