程 偉 韓可琦 董洪光

(中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221008)

★經(jīng)濟(jì)管理 ★

關(guān)于煤礦礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產(chǎn)服務(wù)年限的探討

程 偉 韓可琦 董洪光

(中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221008)

在闡述礦區(qū)發(fā)展規(guī)模受如資源條件、技術(shù)水平、市場(chǎng)需求和生態(tài)環(huán)境承受能力等各種因素的影響和制約的基礎(chǔ)上,通過經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)分析,探討了煤礦礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產(chǎn)服務(wù)年限的關(guān)系。

合理規(guī)模 均衡生產(chǎn) 服務(wù)年限 煤礦礦區(qū)

AbstractOn the basis of an elaboration on the factors such as conditions of resources,status of technology available,market demand sizes and the bearing capacity of the eco-environment that restrict the development scales of coal mine areas,an economic-mathematics analysis is carried out on a discussion about the interrelations between the rationalized sizes of coal mine areas, their well balanced production and service life.

Key wordsrationalized size,balanced production,service life,coal mine area

我國20世紀(jì)70年代以前所建礦區(qū)的規(guī)模,一般不超過1000萬t/a,礦區(qū)建設(shè)準(zhǔn)備階段所需要的時(shí)間為3～5 a。礦區(qū)生產(chǎn)能力增長階段,即新建礦井投產(chǎn)先后的延續(xù)時(shí)間較長,一般300～500萬t/a的礦區(qū)不少于6～10 a;大于600萬t的礦區(qū)至少要10～15 a。礦區(qū)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的時(shí)間,較好的在最后一個(gè)礦井投產(chǎn)后的3～4 a之內(nèi),較差的延續(xù)時(shí)間很長,有的10～20 a達(dá)不到設(shè)計(jì)的能力。

隨著采煤機(jī)械化水平的提高,生產(chǎn)向集中化方向發(fā)展,礦井生產(chǎn)能力逐年增加,礦區(qū)規(guī)模逐漸增大,特別是儲(chǔ)量豐富、開采條件較好的新礦區(qū),基本上都可以布置大型和特大型礦井,礦井的規(guī)模至少在1000萬t/a以上。

礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模取決于礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)礦井的數(shù)目及其生產(chǎn)能力的大小。擴(kuò)大礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模的途徑有3種:一是建設(shè)新礦井,增加礦區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的礦井?dāng)?shù)目;二是提高采煤工作面單產(chǎn),對(duì)老礦井進(jìn)行改擴(kuò)建以增加礦井的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量;三是前兩者并用,既增加同時(shí)生產(chǎn)的礦井?dāng)?shù)目,又提高礦井生產(chǎn)規(guī)模。

對(duì)某一特定的礦區(qū)來說,同時(shí)生產(chǎn)的礦井?dāng)?shù)量越多,開發(fā)的強(qiáng)度越大,礦區(qū)的規(guī)模也就越大。對(duì)某一特定礦區(qū)來說,當(dāng)?shù)V區(qū)面積越大,可以劃分的同時(shí)生產(chǎn)的礦井?dāng)?shù)就越多,同時(shí)開采礦井?dāng)?shù)就可能越多,越有利于擴(kuò)大礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模。因此,礦區(qū)面積的大小是影響礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的一個(gè)重要影響因素。

1 影響礦區(qū)建設(shè)規(guī)模的因素

(1)國民經(jīng)濟(jì)或區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。這是礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的前提和確定礦區(qū)規(guī)模的重要依據(jù)。要根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,預(yù)測(cè)煤炭的需求量 (包括產(chǎn)量、煤種、煤質(zhì)),特別要認(rèn)真調(diào)查和預(yù)測(cè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的需求量,盲目建設(shè)會(huì)給國家和企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。

(2)資源條件。資源條件指煤田范圍、煤層賦存條件、儲(chǔ)量、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、開采技術(shù)條件及地形地貌等。

對(duì)儲(chǔ)量豐富、煤層賦存較淺、地質(zhì)構(gòu)造及水文簡單、開采技術(shù)條件較好的煤田,應(yīng)以建設(shè)大型和特大型礦井為主,兼顧建設(shè)一批中小型礦井,形成大中小礦井相結(jié)合的礦區(qū)。如大同、古交、平頂山、鶴崗等礦區(qū),建設(shè)規(guī)?？纱笥?0 Mt/a。

對(duì)儲(chǔ)量較少、煤層賦存較淺、地質(zhì)構(gòu)造和水文較復(fù)雜、開采技術(shù)條件較差的煤田,應(yīng)建設(shè)中、小型礦井,如四川松藻、湖南袁家、浙江長廣等礦區(qū),其建設(shè)規(guī)模宜小于3 Mt/a。

對(duì)于儲(chǔ)量豐富、煤層賦存較深、沖積層厚、地質(zhì)構(gòu)造和水文條件簡單、開采條件較好的煤田,應(yīng)建設(shè)大型和特大型礦井,如開灤、兗州、潘謝等礦區(qū),其建設(shè)規(guī)模宜大于10 Mt/a。

(3)外部建設(shè)條件。它系指礦區(qū)的運(yùn)輸、供電、供水、當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)材料、鄰近礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)等。受外部建設(shè)條件制約時(shí),礦區(qū)規(guī)模應(yīng)適當(dāng)縮小。如中國西部礦區(qū)常因鐵路運(yùn)輸能力的制約而縮小建設(shè)規(guī)?；?qū)嵭蟹制诮ㄔO(shè)。

(4)生態(tài)環(huán)境條件。環(huán)境條件是指煤炭資源的開發(fā)對(duì)環(huán)境所帶來的影響。煤炭資源開發(fā)所帶來的環(huán)境影響比較復(fù)雜,基本上都會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞和污染,是目前人們普遍關(guān)注的社會(huì)問題之一。

2 礦區(qū)合理規(guī)模經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)分析

2.1 經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)分析的基本原理

一般地說,隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,產(chǎn)品銷售收入上升,而單位產(chǎn)品成本則有所下降,這是規(guī)模效益遞增規(guī)律的表現(xiàn)。但是企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大到一定程度后,增加單位產(chǎn)品所獲得的收入開始下降,單位產(chǎn)品的成本便開始上升。根據(jù)企業(yè)規(guī)模與成本、銷售收入之間存在的某種函數(shù)關(guān)系,可構(gòu)造企業(yè)的利潤函數(shù)。

設(shè)企業(yè)總成本與生產(chǎn)規(guī)模x(以產(chǎn)量或產(chǎn)值表示)的函數(shù)關(guān)系為TC=f1(x);企業(yè)總收入與x的函數(shù)關(guān)系為TR=f2(x)。則利潤函數(shù)為:

式中:TC——企業(yè)總成本;

TR——企業(yè)總收入;

x——企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模;

B——企業(yè)利潤。

對(duì)利潤函數(shù)求一階導(dǎo)數(shù),得

式中:MR——邊際收入 (每增加一個(gè)單位的產(chǎn)品帶來的收入增加額);

MC——邊際成本 (每增加一個(gè)單位的產(chǎn)品帶來的成本增加額)。

式 (2)是利潤函數(shù)式 (1)取得最大值的必要條件。按照邊際收入遞減規(guī)律,在產(chǎn)量達(dá)到一定的規(guī)模后,邊際收入隨著規(guī)模的上升而減少。當(dāng)MR >MC時(shí),增加產(chǎn)量仍有利可圖;當(dāng)MR

在進(jìn)行礦區(qū)合理規(guī)模的分析時(shí),可以先根據(jù)礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的相關(guān)影響因素,確定礦區(qū)發(fā)展規(guī)模下限值和上限制,即先確定圖1中的D點(diǎn)和F點(diǎn)的值,然后通過各個(gè)方案的凈現(xiàn)值分析得到礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的最優(yōu)值E。

圖1 確定礦區(qū)最佳生產(chǎn)規(guī)模的函數(shù)曲線

2.2 礦區(qū)發(fā)展規(guī)模上限值的確定

礦區(qū)的發(fā)展規(guī)模上限可以根據(jù)礦區(qū)的煤炭儲(chǔ)量、開采技術(shù)條件、外部運(yùn)輸條件和市場(chǎng)需求等主要因素來確定。

2.2.1 根據(jù)礦區(qū)內(nèi)煤炭儲(chǔ)量確定

為了使礦區(qū)的服務(wù)年限與煤炭資源相適應(yīng),礦區(qū)發(fā)展規(guī)模應(yīng)滿足我國《煤炭工業(yè)礦區(qū)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》(2008)規(guī)定,故礦區(qū)儲(chǔ)量條件限制的礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的上限規(guī)模為:

式中:A1max——儲(chǔ)量限制的礦區(qū)上限生產(chǎn)規(guī)模,萬t/a;

Q可——井田內(nèi)煤炭可采儲(chǔ)量,萬t;

T0——規(guī)定的礦井最低服務(wù)年限,a;

γ——儲(chǔ)量備用系數(shù),一般為1.2～1.4。

2.2.2 根據(jù)開采技術(shù)條件確定

開采技術(shù)條件直接影響工作面單產(chǎn)而使礦區(qū)規(guī)模受到限制。根據(jù)礦區(qū)開采技術(shù)條件來確定的礦區(qū)最大生產(chǎn)規(guī)模為:

式中:A2max——開采條件限制的礦區(qū)上限生產(chǎn)規(guī)模,萬t/a;

Qi——第i個(gè)生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)能力,萬t/a;

n——礦區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的礦井的數(shù),個(gè);

qi——礦井內(nèi)第i個(gè)工作面的生產(chǎn)能力,萬t/a;

m——礦井內(nèi)最大可能同采的工作面數(shù),個(gè)。

2.2.3 根據(jù)外部運(yùn)輸能力和煤炭市場(chǎng)需求狀況確定

由外部運(yùn)輸能力和煤炭市場(chǎng)需求量所限定的礦區(qū)最大生產(chǎn)規(guī)模為:

式中:A3max——運(yùn)輸能力或煤炭市場(chǎng)需求狀況限制的礦區(qū)上限生產(chǎn)規(guī)模,萬t/a;

ν運(yùn)——外部最大運(yùn)輸能力,萬t/a;

ν需——煤炭市場(chǎng)最大需求量,萬t/a;

礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的上限就是由以上4個(gè)影響因素所確定的上限的最小值。即

考慮到外部運(yùn)輸能力可以改善,煤炭市場(chǎng)需求量是不斷變化的,而礦區(qū)發(fā)展規(guī)模一經(jīng)確定,生產(chǎn)設(shè)備一經(jīng)選定就很難進(jìn)行調(diào)整、更換,因此若確定的礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模上限值是由A3max所決定的,則需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)大,保證其有一定的富裕系數(shù),以適應(yīng)外部條件的變化。

2.3 礦區(qū)發(fā)展規(guī)模下限值的確定

礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模下限值是指在正常技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,保證礦山企業(yè)有一定收益的最小生產(chǎn)規(guī)模。確定礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的下限主要用量本利分析法。

礦山企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)保證生產(chǎn)煤炭產(chǎn)品所獲得的收入除抵償其生產(chǎn)成本支出外還能夠獲取一定的利潤。故礦區(qū)發(fā)展規(guī)模的下限為:

式中:Amin——礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模下限值,萬t/a;

Cd——礦區(qū)生產(chǎn)固定成本,萬元;

p——噸煤售價(jià),元/t;

R稅——噸煤稅金,元/t;

R變——噸煤變動(dòng)成本,元/t;

R利——噸煤利潤,元/t。R利=p·r,r為利潤率。

為保證企業(yè)不發(fā)生虧損的礦區(qū)最小發(fā)展規(guī)模,即盈虧平衡點(diǎn)產(chǎn)量為:

3 對(duì)礦區(qū)合理規(guī)模與均衡生產(chǎn)服務(wù)年限的探討

3.1 礦區(qū)均衡服務(wù)年限的相關(guān)規(guī)定

為了保證礦區(qū)能夠較長時(shí)期地均衡供應(yīng)煤炭,使礦區(qū)的綜合工業(yè)設(shè)施和建筑物等有合理的服務(wù)年限,發(fā)揮礦區(qū)工程的投資效益,保證礦區(qū)建設(shè)規(guī)劃布局的合理性和穩(wěn)定性,礦區(qū)必須有合理的均衡生產(chǎn)年限?！睹禾抗I(yè)礦區(qū)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》 (2008)(下稱《規(guī)范》)規(guī)定了不同建設(shè)規(guī)模的礦區(qū)均衡生產(chǎn)服務(wù)年限,見表1。

表1 礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限表

3.2 礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限確定方法

編制礦井建設(shè)順序及產(chǎn)量規(guī)劃表的方法是將礦區(qū)中每個(gè)礦井按建設(shè)的先后順序逐次排出施工準(zhǔn)備時(shí)間、建井時(shí)間及逐年的產(chǎn)量規(guī)劃橫格數(shù)字表。從該表中可以求出礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限,也可以看出礦區(qū)產(chǎn)量遞增年限、產(chǎn)量遞減年限和礦區(qū)整個(gè)服務(wù)年限。

礦區(qū)服務(wù)年限為礦區(qū)從第一對(duì)礦井建成投產(chǎn)到礦區(qū)最后一對(duì)礦井報(bào)廢的整個(gè)生產(chǎn)年限。礦區(qū)產(chǎn)量遞增年限為礦區(qū)第一對(duì)礦井建成投產(chǎn)至達(dá)到礦區(qū)建設(shè)規(guī)模的85%產(chǎn)量間的年限。礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限為礦區(qū)產(chǎn)量長期保持產(chǎn)量不低于85%的建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)年限。礦區(qū)產(chǎn)量遞減年限即為礦區(qū)產(chǎn)量從低于礦區(qū)建設(shè)規(guī)模85%到最后一對(duì)礦井報(bào)廢的年限。礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃要求礦區(qū)產(chǎn)量遞增年限 (達(dá)產(chǎn)期)和礦區(qū)產(chǎn)量遞減年限 (減產(chǎn)期)盡量縮短,礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限 (穩(wěn)產(chǎn)期)盡量加長。

3.3 對(duì)礦區(qū)均衡生產(chǎn)服務(wù)年限的探討

3.3.1 國有重點(diǎn)礦區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

截止2008年底,全國已建成116個(gè)國有重點(diǎn)礦區(qū),已形成具有一定規(guī)模 (年生產(chǎn)能力100萬t以上)的礦區(qū)102處。2008年底,其原煤產(chǎn)量達(dá)到了118231萬 t,占全國國有重點(diǎn)煤礦產(chǎn)量的87%。其中,年產(chǎn)1000萬t以上的礦區(qū),有開灤、準(zhǔn)格爾、神東等34個(gè),神華集團(tuán)神東礦區(qū)2008年的產(chǎn)量達(dá)到1.7億t,成為我國首個(gè)產(chǎn)量過億噸的特大型礦區(qū);年產(chǎn)500～1000萬t的礦區(qū),有北京、沈陽、龍口、鶴壁、盤江、水城等25個(gè)礦區(qū);年產(chǎn)300～500萬t的礦區(qū),有大雁、萬利、松藻、攀枝花、哈密、窯街等12個(gè)礦區(qū);年產(chǎn)100～300萬t的礦區(qū),有張家口、包頭、南票、萍鄉(xiāng)、豐城、漣邵、資興、芙蓉等31個(gè)礦區(qū)。上述102個(gè)礦區(qū)的分布,華北地區(qū)有35個(gè),東北地區(qū)有14個(gè),華東地區(qū)有14個(gè),中南地區(qū)有9個(gè),西南地區(qū)有13個(gè),西北地區(qū)有17個(gè)。

3.3.2 對(duì)《規(guī)范》中礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限表的建議

從上述國有重點(diǎn)礦區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀來看,年產(chǎn)100～300萬t的有31個(gè)礦區(qū),而且20世紀(jì)90年代以來,我國礦井有呈大型化發(fā)展的趨勢(shì),并將要建成13個(gè)億t大型煤炭基地或礦區(qū)。而《規(guī)范》中礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限表的礦區(qū)規(guī)模下限卻為2 Mt/a,上限僅為30 Mt/a,把30 Mt/a以上礦區(qū)規(guī)模 (包括50～100 Mt/a在內(nèi))的服務(wù)年限一概定為90年,不僅與實(shí)際不符,也不利于礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。因此建議礦區(qū)建設(shè)規(guī)模的下限應(yīng)提高為3 Mt/a, 30 Mt/a以上礦區(qū)規(guī)模應(yīng)增加30～50 Mt/a和大于50 Mt/a幾個(gè)檔次。這些規(guī)模的礦區(qū)的服務(wù)年限根據(jù)實(shí)際情況和需要經(jīng)過專家論證后也相應(yīng)加長,修改建議見表2。

表2 礦區(qū)均衡生產(chǎn)年限修改建議

[1]魏同,張先塵.韓可琦.中國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略研究 [M].太原:山西科學(xué)技術(shù)出版社,1995

[2]張紹文,李祥儀,李仲學(xué),王廣成.煤炭地下開采最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模確定的研究 [J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 1998(2)

[3]董洪光.我國煤礦區(qū)發(fā)展規(guī)模分析與適應(yīng)性評(píng)價(jià)[D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2006

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃規(guī)范 [S].中國計(jì)劃出版社,2009

(責(zé)任編輯 張大鵬)

On the rationalized sizes of coal mine areas,balanced production and their service life

Cheng Wei,Han Keqi,Dong Hongguang
(School of Mines,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221008,China)

TD-90

A

程偉 (1966-),男,河南省魯山縣,教授級(jí)高級(jí)工程師,工程碩士,平煤長安能源開發(fā)有限公司董事長,從事采礦工程、安全工程及相關(guān)專業(yè)的研究和管理工作。