煤炭资源安全绿色高效开发模式研究——以陕北侏罗纪煤田为例

张 伟 ， 张金锁 ， 许 建

(1.西安科技大学 能源经济与管理研究中心，西安 710054； 2.延安大学 经管学院，陕西 延安 716000)

煤炭资源安全绿色高效开发模式研究
——以陕北侏罗纪煤田为例

张 伟1， 张金锁2， 许 建1

(1.西安科技大学 能源经济与管理研究中心，西安 710054； 2.延安大学 经管学院，陕西 延安 716000)

以陕北侏罗纪煤田为例，在定性分析该矿区煤炭资源安全绿色高效开发的优势、劣势、机遇和挑战的基础上，构建了煤炭资源安全绿色高效开发SWOT-AHP模型，定量分析了SWOT分组因素及其组内因素对该矿区煤炭资源安全绿色高效开发的相对重要程度，提出了适应该矿区内外部条件的煤炭资源安全绿色高效开发模式，即“在进一步巩固良好安全生产形势的基础上，以保水、保生态为前提，协调有序地开采中厚煤层煤炭资源，有效开发薄煤层煤炭资源，在清洁高效节水条件下加强煤炭资源就地转化与利用”；同时提出了相关政策建议。

煤炭资源；安全绿色高效开发；SWOT-AHP模型；陕北侏罗纪煤田

0 引言

煤炭作为目前及今后较长时期内中国的主体能源，在推动中国经济发展和保障国家能源安全中起着重要的作用。但是，随着煤炭开采规模的不断扩大，我国煤炭工业也凸显一些亟待解决的问题，主要表现在：安全生产形势依然严峻，瓦斯、水害、火灾等安全生产问题仍然突出，重特大事故未得到有效遏制；煤炭开采对矿区生态环境影响大，水资源破坏、地表沉陷、水土流失等问题严重制约矿区可持续发展，恢复治理滞后；资源回采率低，“采肥弃瘦”“乱采滥挖”问题未得到有效遏制，资源浪费严重。解决这些问题必须转变煤炭产业发展思路，摒弃传统的以产量为重心的粗放型发展模式，走本质安全、环境友好、资源节约的科学开发之路[1]，为此，不同矿区必须根据特定的资源赋存状况和开发条件，因地制宜地构建煤炭资源安全绿色高效开发新型发展模式，促进煤炭工业的健康发展和矿区的可持续发展。

目前，对煤炭资源开发模式的相关研究逐步增多。张东升等提出了高产高效矿井开采模式内涵与结构，建立了开采模式选择评判模型[2]；刘海滨等针对煤炭企业产品结构单一的问题，提出了可供选择的综合开发模式类型[3]；耿海清等对内蒙古锡林郭勒盟资源开发模式存在问题进行了分析，提出了适用的生态建设模式[4]；冯立杰等从时间、空间和功能上分析了采煤采气一体化开发模式[5]；刘焱等分析了鄂尔多斯煤炭资源开发造成的环境影响，提出了煤炭产业转型的路径[6]；李创从环境管制的视角讨论了河南省煤炭产业发展模式[7]。上述文献结合不同矿区资源赋存条件，从不同侧面分析了我国煤炭资源安全绿色高效开发模式，提出了具有应用价值的政策建议。但是，已有的相关研究多采用定性分析的方法，未对影响煤炭资源安全绿色高效开发的因素进行量化分析。为此，本研究以陕北侏罗纪煤田为例，采用SWOT-AHP模型定量分析该煤田煤炭资源安全绿色高效开发的优势、劣势、机遇和挑战，并据以提出适合该煤田的煤炭资源安全绿色高效开发模式及政策建议。

1 研究区概况

陕北侏罗纪煤田位于鄂尔多斯富煤盆地的核心区，地处陕西省北端西部，为榆林府谷、神木、榆阳、横山、靖边和定边等县(区)所辖，煤田北部与内蒙古鄂尔多斯(东胜)侏罗纪煤田相接，西部及西南部分别与宁夏和甘肃相接。煤田长约300 km，宽25～80 km，总面积约22 000 km2，累计探明及预测煤炭资源量2 111.73亿t，累计探明保有煤炭资源量1 360.56亿t，各主要可采煤层结构均为简单至较简单，煤层稳定性及连续性好，是世界上少有的内陆三角洲成因巨大型煤田。

自21世纪初以来，陕北侏罗纪煤田煤炭资源进入大规模开发阶段。2009年国家规划了13个大型煤炭基地，其中“陕北基地”和“神东基地”的主体部分位于该煤田，区内包含神府、榆神、榆横3个国家规划矿区。2013年，陕北侏罗纪煤田煤炭产量超3亿t，占全国煤炭总产量的8.9%左右，为国家能源安全和经济社会发展做出了重要贡献。目前，陕北侏罗纪煤田已经发展成为本世纪支撑我国现代化建设的重要能源接续地之一，在国家能源安全保障体系中具有不可或缺的战略地位。

在取得显著发展成就的同时，陕北侏罗纪煤田也面临一系列亟待解决的问题，特别是地表沉陷、山体崩塌、地表井泉干涸、沟水断流、水土流失、土地沙漠化等生态环境破坏已严重制约了该区域的可持续发展。以神府矿区为例，该区煤炭资源大规模开发以来，采空区和塌陷区面积分别为366，95.67 km2，涉及194个煤矿，19个乡镇，360个自然村，35 000余人。塌陷区损坏房屋4 800间，损毁土地8 731 hm2；矿区地下水位由原来的1～2 m下降到31～50 m以下，区内4条地表径流断流，湖泊数量由开发前的869个减少到79个。水土流失严重，神木县每年水土流失量近亿t，河流输沙量较煤炭开发前增加明显，沙化土地以每年0.5%的速度递进向东南扩展。除生态环境破坏以外，煤炭采出率低、资源浪费严重、煤炭就地转化能力弱、转化利用与环境保护之间矛盾日趋凸现等问题也是制约矿区资源可持续开发的重要问题。矿区内的小煤矿开采方法落后，资源回收率平均不到30%，一些大型矿井片面追求高产高效，采厚弃薄，吃肥丢瘦，成片甚至整层丢弃薄煤层，资源浪费现象十分严重；区内煤炭生产企业大多以原煤输出为主要生产经营方式，煤炭就地转化和深加工量少，产业链短，产品单一，附加值低，经济效益差。为了解决上述问题，实现陕北侏罗纪煤田煤炭资源的可持续开发和矿区经济社会的可持续发展，必须因地制宜地研究设计与该矿区内外部环境相适宜的煤炭资源安全绿色高效开发模式。

2 研究方法

2.1 SWOT-AHP模型

SWOT分析作为一种战略管理工具，能够有效辨识与战略制定有关的内部优势与劣势、外部机遇与挑战，对于特定领域内的决策制定具有有效的作用，因此被政府、企业甚至个人广泛应用于战略管理领域。但是，传统的SWOT分析也存在显著的缺点，作为一种定性分析工具，SWOT矩阵中缺乏一个系统地确定因素相对重要程度的标准，导致与决策相关的因素无法被量化分析，因而无法精确评价特定因素对战略决策的潜在影响。为了克服SWOT这一不足，可以采用与层次分析法(AHP)相结合的建模方法。AHP是由T.L.Saaty提出的一种定性与定量相结合的多准则决策方法[8]，应用这种方法，决策者可以通过建立一个层次结构，将复杂问题分解为若干层次及若干因素，通过各层次及各因素之间进行比较和计算，可得到不同指标的相对重要程度。将SWOT分析与AHP分析相结合，在具体分析优势、劣势、机遇和挑战的基础上，将SWOT各个分组及组内因素建立一个层次结构(图1)，进而通过集对比较以及特征值计算得出分组及组内因素的相对重要程度，使SWOT中的每一个因素都能够被量化分析，以评价单一因素对总体的影响效应，从而为决策制定提供更加有效的信息。目前，SWOT-AHP模型在国内外资源开发战略和模式研究领域得到了日益广泛的应用,M.Kurttila等分析了芬兰建立森林管理认证制度的可行性，认为该方法可以通过集对比较的方式迫使决策者充分考虑不同因素的相对重要程度，从而能深入精确地分析相关问题[9]。M.Pesonen等分析了芬兰森林自然资源管理的战略规划问题[10]。M.K.Masozera等分析了社区、政府机构和环保组织等利益相关者对卢旺达纽格威国家公园建立社区管理模式的态度[11]。 P.Dwivedi等比较了不同利益相关者对美国南部生物质能源开发影响因素的看法，认为政府支持是美国南部生物质能源开发的最重要影响因素[12]。在国内，陈冠铭等使用三维SWOT-AHP模型分析了海南岛反季节切花月季产业发展的主要影响因素[13]；李宏勋等分析了低碳经济条件下我国石油工业的发展战略[14]，上述国内外相关研究表明，SWOT-AHP模型在资源开发战略与模式研究领域具有良好的应用价值。

图1 SWOT-AHP模型框架Fig.1 The framework of SWOT-AHP model

2.2 研究步骤

分6个步骤研究陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发模式(图2)。(1)SWOT定性分析。通过文献分析、专家访谈方法，对陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发的内外部环境进行定性分析，明确其优势与劣势以及面临的机遇和挑战，为建立SWOT-AHP层次结构奠定基础。(2)构建SWOT-AHP层次结构。根据SWOT定性分析的结果，构建包括优势(S)、劣势(W)、机遇(O)和挑战(T)4个分组因素及其组内因素的层次结构。(3)对SWOT-AHP层次结构因素重要性排序。采用德尔菲法、通过集对比较的方式对SWOT分组因素和组内因素的相对重要程度进行赋值。邀请的相关领域专家共有11名，包括高校学术专家5名、科研机构专家3名、企业技术专家3名。专家按相对重要程度在1-9级标度进行赋值(表1)。(4)构建判断矩阵，一致性检验。根据专家赋值的结果，构建以各层次因素具体赋值为元素的相应判断矩阵，用yaahp 7.5软件对每个判断矩阵进行一致性检验。当各个判断矩阵的一致性指标CI和同阶平均随机一致性指标RI之比CR<0.1时，认为判断矩阵满足一致性标准。对不符合该标准的专家赋值，请专家重新赋值。(5)在所有判断矩阵符合一致性标准的条件下，将11名专家对各层次因素的赋值进行汇总平均，参照陈冠铭等提供的算法[15]，编制基于Matlab 2014的AHP求解程序，求解SWOT分组因素以及各组内因素对陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发的相对重要程度。(6)根据SWOT分组因素以及各组内因素对目标的相对重要程度，分析得出陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发模式及相应的对策。

图2 研究流程Fig.2 Research flow chart

表1 专家赋值表样例

说明：2，4，6，8分别表示介于相邻两种重要性之间的重要性程度。

3 结果及分析

3.1 陕北侏罗纪煤田煤炭资源开发SWOT分析

3.1.1 优势分析。资源丰富、煤质优良，矿区地质条件简单、安全生产条件优越，矿区交通条件、电力供应条件良好，本地煤炭企业开采技术装备先进。

S1：资源丰富，煤质优良。陕北侏罗纪煤田煤炭资源储量丰富，累计探明及预测煤炭资源量2 111.73亿t。煤质优良，具有特低灰、特低硫、特低磷、中高发热量的特点，并具有化学活性强、热稳定性好、抗碎强度高、含油较高、极易可选、粘结差的工艺性能，是理想的工业气化、低温干馏及优质动力用煤。

S2：矿区地质条件简单，安全生产条件优越。矿区煤层近水平分布，煤层厚，埋藏浅；地质构造简单，地层岩性较为单一，岩体结构多为层状结构，可采煤层顶底板岩性为中硬岩层，顶底板易于管理；矿区瓦斯气体含量很低，安全生产保障能力强。

S3：矿区交通条件、电力供应条件良好。矿区交通基础设施较为完善，高速公路网络比较发达，铁路交通形成了“一纵两横”铁路网，煤炭外运条件良好。近年来陕北地区一大批大型燃煤电厂相继建成投运，各煤炭矿区也相继建设了一批综合利用电厂，电力供应良好。

S4：本地煤炭企业开采技术装备先进。目前，矿区建成了一大批大型、特大型现代化矿井，综采机械化率和综掘机械化率都达100%，煤炭采选技术装备先进，部分居于世界领先水平。

3.1.2 劣势分析。煤层覆岩薄、开采极易产生地表环境损害，矿区水资源供给能力不足，绿色开采关键技术仍存在瓶颈，煤炭资源就地转化能力弱。

W1：煤层覆岩薄，开采极易产生地表环境损害。陕北矿区不仅生态环境脆弱，而且侏罗纪煤田煤层上覆基岩厚度大都小于100 m，煤矿开采对地表环境影响较大。近年来，煤炭开采引起的地质环境和生态环境破坏，造成山体崩塌、地表塌陷、水源枯竭等灾害，给当地群众的生活和财产安全造成了严重危害。

W2：矿区水资源供给能力不足。矿区位于毛乌素沙漠和黄土高原的交汇地带，地表水资源短缺，主要河流泥沙含量高，流量随季节变化较大，属于缺水地区，可利用的地表水资源有限，地下水资源相对贫乏。近年来，随着一批大型、特大型煤矿相继投产，相应的配套设施急速发展，城镇人口大幅度上升，矿区用水量猛增，水资源供需矛盾问题已十分突出。

W3：绿色开采关键技术仍存在瓶颈。目前，与矿区资源赋存特点相适应的煤炭绿色开采技术体系和煤炭清洁高效利用技术体系仍然存在较大的瓶颈，包括研发障碍、成本障碍、政策障碍在内的多方面瓶颈使充填开采、碳捕集与埋存技术(CCS)、整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)等诸多煤炭绿色开发技术仍处于工业试验和工程示范阶段，无法商业化利用。

W4：煤炭资源就地转化能力弱。陕北矿区煤炭生产企业大多以原煤输出，煤炭就地转化和深加工量少，产业链短，产品单一，煤电产业规模偏小，煤化工产业结构不合理，产品附加值低。

3.1.3 机遇分析。陕北侏罗纪煤田煤炭资源开发的机遇主要包括：未来较长时期内煤炭仍将是我国的主体能源，国家煤炭开发重点西移，国家提倡煤炭清洁高效利用，社会价值观念的良性转变。

O1：未来较长时期内煤炭仍将是我国的主体能源。未来较长时期内，煤炭作为我国主体能源的地位不会改变。据预测，到2050年，煤炭在一次能源消费总量仍将占50%左右，这将为包括陕北侏罗纪煤田在内的我国煤炭资源富集区煤炭工业带来良好的发展机遇。

O2：国家煤炭开发重点西移。随着我国中、东部煤炭资源的逐步枯竭，国家煤炭资源开发重点逐步西移，内蒙古、陕西、山西、甘肃、宁夏、新疆等成为我国煤炭产业重点建设省(区)，“十二五”期间，这些省区煤炭开发新开工规模达6.5亿t/a，占全国的87%。

O3：国家提倡煤炭清洁高效利用。2014年6月，中央政府提出了以“能源革命”为标志的中国新时期能源战略，其中，在能源生产革命重要战略举措中，“大力推进煤炭清洁高效利用”成为第一个战略要点，这表明煤炭清洁高效利用成为国家能源安全战略的重要一环，这为我国煤炭资源绿色开发提供了良好的契机。

O4：社会价值观念转变。随着“以人为本”“环境友好”“资源节约”成为全社会居于主导地位的核心价值观念，煤炭工业片面追求经济利益、忽视安全和可持续发展的短期行为将日益受到社会各界的抵制，安全绿色高效地开发煤炭资源将成为居于主导地位的开发理念。

3.1.4 挑战分析。陕北侏罗纪煤田煤炭资源开发的挑战主要包括：粗放型开发模式的存续，行业管理弱化、政策法规不完善，清洁能源产业与煤炭产业的竞争。

T1：粗放型开发模式的存续。矿区内以资源浪费、生态环境破坏为标志的粗放型煤炭资源开发模式长期延续。在片面追求高产高效和经济利益的错误理念下，采厚弃薄、吃肥丢瘦、成片甚至整层丢弃薄煤层，破坏生态、污染环境、忽视企业社会责任等错误资源开发方式形成惯性，已成为我国煤炭工业健康发展的巨大挑战。

T2：行业管理弱化、政策法规不完善。目前，我国与安全绿色高效开发相配套的煤炭资源开发政策法规仍不完善，资源税费政策不合理，征收标准不统一；行业管理体制机制不健全、监管失效等问题将在相当程度上制约煤炭资源安全绿色高效开发模式的构建。

T3：清洁能源产业与煤炭产业的竞争。近年来，国家对清洁能源的发展极其重视，风能、太阳能、核能等清洁能源发展很快，并且社会各界对清洁能源关注远远大于传统能源，在产业政策、投资等方面给予新能源更有利的发展契机，对煤炭产业的发展形成了一定的冲击。

3.2 SWOT因素相对重要程度

由11名专家对层次结构因素进行赋值，对每个专家的赋值结果分别构建相应的判断矩阵并进行一致性检验。经过2个轮次的赋值，所有专家的判断均符合一致性标准；进而依据构建的AHP求解程序，计算得到了SWOT分组因素及各组内因素对陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发的相对重要程度(表2，图3)。

表2 SWOT分组因素及各组内因素相对重要程度汇总分析Tab.2 Summary of the priority scores of all SWOT factors and categories

3.3 结果分析

从计算结果可以看出，陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发的优势、劣势、机遇和挑战的相对重要程度分别为0.238 9，0.394 4，0.169 4和0.197 2，劣势大于优势、挑战大于机遇，表明无论从内部条件和外部环境看，问题和障碍是陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发模式建立过程中矛盾的主要方面。

从SWOT组内因素的相对重要程度看，劣势因素的相对重要程度均较大，其中“煤层覆岩薄，开采极易产生地表环境损害”的相对重要程度为0.134 8，在整体排序中居第1位，其对“劣势”的贡献率达34.17%，表明特定资源赋存条件下煤炭资源开发所引发的生态环境破坏是制约陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发最突出的问题；第2位“绿色开发关键技术仍存在瓶颈”的相对重要程度为0.113 4，对“劣势”的贡献率达28.75%，表明矿区现有技术不能满足煤炭资源绿色开发的要求，并成为制约矿区煤炭资源可持续开发的主要问题之一；第3位“水资源供给能力不足”和“资源就地转化能力不足”的相对重要程度分别为0.081 4，0.064 9，二者在整体排序中分别居于第5，7位，对“劣势”的贡献率分别为20.63%，16.46%，表明二者的影响力也较为显著，并也在相当程度上制约了矿区煤炭资源的可持续开发。

矿区拥有的主要优势是“矿区地质条件简单，安全生产条件优越”，其相对重要程度为0.086 7，在整体排序中居于第4位，其对“优势”的贡献率为36.28%，表明本矿区在安全生产方面具有良好的条件；此外，“本地煤炭企业采选技术装备先进”也是较重要的优势因素之一，其相对重要程度为0.064 3，整体排序第8位，其对“优势”的贡献率为26.90%，表明矿区在高产高效方面拥有较好的技术装备基础。

图3 SWOT因素相对重要程度图形解释Fig.3 Graphical interpretation of priority of SWOT factors

矿区面临的主要机遇来自“国家提倡煤炭清洁高效利用”，其相对重要程度为0.077 1，在整体排序中居于第6位，其对“机遇”的贡献率为45.50%，表明矿区内煤炭企业应充分利用这一发展契机，按照清洁、高效的要求，着力加强煤炭资源就地转化与利用能力，提高煤炭资源科学开发水平和效益。

矿区面临的主要挑战来自于“粗放型开发模式的存续”，这一挑战的相对重要程度为0.106 3，在整体排序中居第3位，其对“挑战”的贡献率为53.99%，表明对不良资源开发模式的路径依赖是本矿区煤炭资源安全绿色高效开发面临的最主要、最重大的挑战。通过有效的政策规制破除粗放型资源开发模式，是构建矿区煤炭资源安全绿色高效开发需要解决的最突出问题。

4 模式选择与政策建议

4.1 模式选择

从SWOT-AHP模型分析结果可以看出，特殊的煤炭资源赋存条件和高强度的煤炭开采造成的矿区生态环境破坏、资源浪费(主要是薄煤层丢弃)、水资源供给能力不足、资源就地转化能力不足是制约陕北侏罗纪煤田煤炭资源安全绿色高效开发的主要矛盾和问题，因此，在进一步巩固良好安全生产形势的基础上，以保水、保生态为前提，协调有序地开采中厚煤层煤炭资源，有效开发薄煤层煤炭资源，在清洁高效节水条件下加强煤炭资源就地转化与利用，是适应陕北侏罗纪煤田内外部环境的煤炭资源安全绿色高效开发模式。

4.2 政策建议

(1)加强技术路径规划，及早突破相关技术瓶颈。以选定的模式为牵引，针对性地优选关键技术，加强相关技术路径的规划与管理，优化创新资源配置，促进技术研发与应用。例如，在保水、保生态方面，应在前端加强充填开采、保水开采技术的研发与应用，有效抑制矿区生态环境进一步恶化，在后端应加强采后生态环境的恢复和治理，建立与矿区气候、水文、土壤特性相适应的土地复垦和生态重建模式和技术体系；在薄煤层开采方面，应加强薄煤层自动化开采技术与装备的引进和相关示范工程建设，切实提高薄煤层开发力度，提高资源回收率；在煤炭就地转化利用方面，应以清洁、高效、节水为导向，引进国际前沿洁净煤技术，积极开展示范工程建设，合理延伸煤基产业链，提高产业附加值。

(2)优化政策法规，破除对粗放型资源开发模式的路径依赖。首先，从中央与地方两级政府、企事业单位、矿区民众多元利益主体的交互关系入手，研究实现煤炭资源安全绿色高效开发的政策机制，包括中央对地方的转移支付机制，中央与地方政府的政策协同机制，政府对企业的规制与激励机制，政、产、学、研之间的技术创新机制，矿区民众的公共参与机制，企业与矿区民众的利益共享机制等，为相关政策的制定奠定基础；其次，按照政策机制要求，研究出台煤炭资源安全绿色高效开发的行业管理政策、经济与财税政策、技术创新政策、安全绿色高效开发标准等，构建完善的政策体系，建立有效的政策落实机制，使政策规制措施落到实处，发挥实效。

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Coal’s Safe, Green and Highly Efficient Development Mode: Take Jurassic Coalfield in Northern Shaanxi as Example

Zhang Wei1, Zhang Jinsuo2, Xu Jian1

(1.The Research Center for Energy Economy and Management, Xi’an University of Science and Technology， Xi’an 710054, China; 2.School of Economics and Management, Yan’an University, Yan’an 716000, China)

Constructing coal’s safe, green and highly efficient development mode based on the internal and external conditions of coal field is the only way for scientific development of China’s coal industry. This paper takes Jurassic coal field in northern Shaanxi as an example, quantitative analyzed the strengths, weaknesses, opportunities and challenges for coal’s safe, green and highly efficient development mode in this coalfield by SWOT-AHP model, and get the relative priority of all SWOT factors and categories. Based on above, put forward the suitable mode for coal’s safe, green and highly efficient development in Jurassic coalfield of northern Shaanxi that included maintaining the good performance of safety production, mining the medium-thick seam without destroying water resource and ecological resources, highly efficient mining the thin seam coal resources，and carrying out the clean, highly efficient and water saving conversion and utilization of coal resources.

coal resources; safe, green and highly efficient development; SWOT-AHP model; Jurassic coalfield in northern Shaanxi

2015-01-24；

2016-01-22

国家软科学研究计划项目(2013GXS4D151)；陕西省软科学研究计划重点项目(2012KR2-01)；陕西省软科学研究计划项目(2014KRM86)；西安科技大学哲学社会科学繁荣发展计划项目(2013SY03)

张伟(1975-)，男，青海西宁市人，副教授，硕士，主要从事资源经济与管理研究，(E-mail)davidzw75@139.com。

张金锁(1962-)，男，陕西凤翔县人，教授，博士，博士生导师，主要从事资源经济与管理研究，(E-mail)mark56zhang@163.com。

F407.21

A

1003-2363(2016)02-0139-06