关于煤矿矿区合理规模与均衡生产服务年限的探讨

程 伟 韩可琦 董洪光

(中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221008)

★经济管理 ★

关于煤矿矿区合理规模与均衡生产服务年限的探讨

程 伟 韩可琦 董洪光

(中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221008)

在阐述矿区发展规模受如资源条件、技术水平、市场需求和生态环境承受能力等各种因素的影响和制约的基础上,通过经济数学分析,探讨了煤矿矿区合理规模与均衡生产服务年限的关系。

合理规模 均衡生产 服务年限 煤矿矿区

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

我国20世纪70年代以前所建矿区的规模,一般不超过1000万t/a,矿区建设准备阶段所需要的时间为3～5 a。矿区生产能力增长阶段,即新建矿井投产先后的延续时间较长,一般300～500万t/a的矿区不少于6～10 a;大于600万t的矿区至少要10～15 a。矿区达到设计规模的时间,较好的在最后一个矿井投产后的3～4 a之内,较差的延续时间很长,有的10～20 a达不到设计的能力。

随着采煤机械化水平的提高,生产向集中化方向发展,矿井生产能力逐年增加,矿区规模逐渐增大,特别是储量丰富、开采条件较好的新矿区,基本上都可以布置大型和特大型矿井,矿井的规模至少在1000万t/a以上。

矿区生产规模取决于矿区内生产矿井的数目及其生产能力的大小。扩大矿区生产规模的途径有3种:一是建设新矿井,增加矿区内同时生产的矿井数目;二是提高采煤工作面单产,对老矿井进行改扩建以增加矿井的生产能力和产量;三是前两者并用,既增加同时生产的矿井数目,又提高矿井生产规模。

对某一特定的矿区来说,同时生产的矿井数量越多,开发的强度越大,矿区的规模也就越大。对某一特定矿区来说,当矿区面积越大,可以划分的同时生产的矿井数就越多,同时开采矿井数就可能越多,越有利于扩大矿区生产规模。因此,矿区面积的大小是影响矿区发展规模的一个重要影响因素。

1 影响矿区建设规模的因素

(1)国民经济或区域经济发展需要。这是矿区开发建设的前提和确定矿区规模的重要依据。要根据国家经济发展规划,预测煤炭的需求量 (包括产量、煤种、煤质),特别要认真调查和预测区域经济发展对煤炭的需求量,盲目建设会给国家和企业带来巨大经济损失。

(2)资源条件。资源条件指煤田范围、煤层赋存条件、储量、地质构造、水文地质、开采技术条件及地形地貌等。

对储量丰富、煤层赋存较浅、地质构造及水文简单、开采技术条件较好的煤田,应以建设大型和特大型矿井为主,兼顾建设一批中小型矿井,形成大中小矿井相结合的矿区。如大同、古交、平顶山、鹤岗等矿区,建设规模可大于10 Mt/a。

对储量较少、煤层赋存较浅、地质构造和水文较复杂、开采技术条件较差的煤田,应建设中、小型矿井,如四川松藻、湖南袁家、浙江长广等矿区,其建设规模宜小于3 Mt/a。

对于储量丰富、煤层赋存较深、冲积层厚、地质构造和水文条件简单、开采条件较好的煤田,应建设大型和特大型矿井,如开滦、兖州、潘谢等矿区,其建设规模宜大于10 Mt/a。

(3)外部建设条件。它系指矿区的运输、供电、供水、当地建设材料、邻近矿区生产建设经验等。受外部建设条件制约时,矿区规模应适当缩小。如中国西部矿区常因铁路运输能力的制约而缩小建设规模或实行分期建设。

(4)生态环境条件。环境条件是指煤炭资源的开发对环境所带来的影响。煤炭资源开发所带来的环境影响比较复杂,基本上都会对环境造成破坏和污染,是目前人们普遍关注的社会问题之一。

2 矿区合理规模经济数学分析

2.1 经济数学分析的基本原理

一般地说,随着企业生产规模的扩大,产品销售收入上升,而单位产品成本则有所下降,这是规模效益递增规律的表现。但是企业规模扩大到一定程度后,增加单位产品所获得的收入开始下降,单位产品的成本便开始上升。根据企业规模与成本、销售收入之间存在的某种函数关系,可构造企业的利润函数。

设企业总成本与生产规模x(以产量或产值表示)的函数关系为TC=f1(x);企业总收入与x的函数关系为TR=f2(x)。则利润函数为:

式中:TC——企业总成本;

TR——企业总收入;

x——企业生产规模;

B——企业利润。

对利润函数求一阶导数,得

式中:MR——边际收入 (每增加一个单位的产品带来的收入增加额);

MC——边际成本 (每增加一个单位的产品带来的成本增加额)。

式 (2)是利润函数式 (1)取得最大值的必要条件。按照边际收入递减规律,在产量达到一定的规模后,边际收入随着规模的上升而减少。当MR >MC时,增加产量仍有利可图;当MR

在进行矿区合理规模的分析时,可以先根据矿区发展规模的相关影响因素,确定矿区发展规模下限值和上限制,即先确定图1中的D点和F点的值,然后通过各个方案的净现值分析得到矿区发展规模的最优值E。

图1 确定矿区最佳生产规模的函数曲线

2.2 矿区发展规模上限值的确定

矿区的发展规模上限可以根据矿区的煤炭储量、开采技术条件、外部运输条件和市场需求等主要因素来确定。

2.2.1 根据矿区内煤炭储量确定

为了使矿区的服务年限与煤炭资源相适应,矿区发展规模应满足我国《煤炭工业矿区总体设计规范》(2008)规定,故矿区储量条件限制的矿区发展规模的上限规模为:

式中:A1max——储量限制的矿区上限生产规模,万t/a;

Q可——井田内煤炭可采储量,万t;

T0——规定的矿井最低服务年限,a;

γ——储量备用系数,一般为1.2～1.4。

2.2.2 根据开采技术条件确定

开采技术条件直接影响工作面单产而使矿区规模受到限制。根据矿区开采技术条件来确定的矿区最大生产规模为:

式中:A2max——开采条件限制的矿区上限生产规模,万t/a;

Qi——第i个生产矿井的生产能力,万t/a;

n——矿区内同时生产的矿井的数,个;

qi——矿井内第i个工作面的生产能力,万t/a;

m——矿井内最大可能同采的工作面数,个。

2.2.3 根据外部运输能力和煤炭市场需求状况确定

由外部运输能力和煤炭市场需求量所限定的矿区最大生产规模为:

式中:A3max——运输能力或煤炭市场需求状况限制的矿区上限生产规模,万t/a;

ν运——外部最大运输能力,万t/a;

ν需——煤炭市场最大需求量,万t/a;

矿区发展规模的上限就是由以上4个影响因素所确定的上限的最小值。即

考虑到外部运输能力可以改善,煤炭市场需求量是不断变化的,而矿区发展规模一经确定,生产设备一经选定就很难进行调整、更换,因此若确定的矿区生产规模上限值是由A3max所决定的,则需对其进行适当扩大,保证其有一定的富裕系数,以适应外部条件的变化。

2.3 矿区发展规模下限值的确定

矿区生产规模下限值是指在正常技术经济条件下,保证矿山企业有一定收益的最小生产规模。确定矿区发展规模的下限主要用量本利分析法。

矿山企业生产应保证生产煤炭产品所获得的收入除抵偿其生产成本支出外还能够获取一定的利润。故矿区发展规模的下限为:

式中:Amin——矿区生产规模下限值,万t/a;

Cd——矿区生产固定成本,万元;

p——吨煤售价,元/t;

R税——吨煤税金,元/t;

R变——吨煤变动成本,元/t;

R利——吨煤利润,元/t。R利=p·r,r为利润率。

为保证企业不发生亏损的矿区最小发展规模,即盈亏平衡点产量为:

3 对矿区合理规模与均衡生产服务年限的探讨

3.1 矿区均衡服务年限的相关规定

为了保证矿区能够较长时期地均衡供应煤炭,使矿区的综合工业设施和建筑物等有合理的服务年限,发挥矿区工程的投资效益,保证矿区建设规划布局的合理性和稳定性,矿区必须有合理的均衡生产年限。《煤炭工业矿区总体设计规范》 (2008)(下称《规范》)规定了不同建设规模的矿区均衡生产服务年限,见表1。

表1 矿区均衡生产年限表

3.2 矿区均衡生产年限确定方法

编制矿井建设顺序及产量规划表的方法是将矿区中每个矿井按建设的先后顺序逐次排出施工准备时间、建井时间及逐年的产量规划横格数字表。从该表中可以求出矿区均衡生产年限,也可以看出矿区产量递增年限、产量递减年限和矿区整个服务年限。

矿区服务年限为矿区从第一对矿井建成投产到矿区最后一对矿井报废的整个生产年限。矿区产量递增年限为矿区第一对矿井建成投产至达到矿区建设规模的85%产量间的年限。矿区均衡生产年限为矿区产量长期保持产量不低于85%的建设规模生产年限。矿区产量递减年限即为矿区产量从低于矿区建设规模85%到最后一对矿井报废的年限。矿区开发规划要求矿区产量递增年限 (达产期)和矿区产量递减年限 (减产期)尽量缩短,矿区均衡生产年限 (稳产期)尽量加长。

3.3 对矿区均衡生产服务年限的探讨

3.3.1 国有重点矿区发展现状

截止2008年底,全国已建成116个国有重点矿区,已形成具有一定规模 (年生产能力100万t以上)的矿区102处。2008年底,其原煤产量达到了118231万 t,占全国国有重点煤矿产量的87%。其中,年产1000万t以上的矿区,有开滦、准格尔、神东等34个,神华集团神东矿区2008年的产量达到1.7亿t,成为我国首个产量过亿吨的特大型矿区;年产500～1000万t的矿区,有北京、沈阳、龙口、鹤壁、盘江、水城等25个矿区;年产300～500万t的矿区,有大雁、万利、松藻、攀枝花、哈密、窑街等12个矿区;年产100～300万t的矿区,有张家口、包头、南票、萍乡、丰城、涟邵、资兴、芙蓉等31个矿区。上述102个矿区的分布,华北地区有35个,东北地区有14个,华东地区有14个,中南地区有9个,西南地区有13个,西北地区有17个。

3.3.2 对《规范》中矿区均衡生产年限表的建议

从上述国有重点矿区发展现状来看,年产100～300万t的有31个矿区,而且20世纪90年代以来,我国矿井有呈大型化发展的趋势,并将要建成13个亿t大型煤炭基地或矿区。而《规范》中矿区均衡生产年限表的矿区规模下限却为2 Mt/a,上限仅为30 Mt/a,把30 Mt/a以上矿区规模 (包括50～100 Mt/a在内)的服务年限一概定为90年,不仅与实际不符,也不利于矿区可持续发展。因此建议矿区建设规模的下限应提高为3 Mt/a, 30 Mt/a以上矿区规模应增加30～50 Mt/a和大于50 Mt/a几个档次。这些规模的矿区的服务年限根据实际情况和需要经过专家论证后也相应加长,修改建议见表2。

表2 矿区均衡生产年限修改建议

[1]魏同,张先尘.韩可琦.中国煤炭开发战略研究 [M].太原:山西科学技术出版社,1995

[2]张绍文,李祥仪,李仲学,王广成.煤炭地下开采最优生产规模确定的研究 [J].辽宁工程技术大学学报, 1998(2)

[3]董洪光.我国煤矿区发展规模分析与适应性评价[D].徐州:中国矿业大学,2006

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.煤炭工业矿区总体规划规范 [S].中国计划出版社,2009

(责任编辑 张大鹏)

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

程伟 (1966-),男,河南省鲁山县,教授级高级工程师,工程硕士,平煤长安能源开发有限公司董事长,从事采矿工程、安全工程及相关专业的研究和管理工作。