千万吨级矿井评价体系研究与实践

张苏阳（1.神华集团有限责任公司博士后工作站,北京市东城区,100011; 2.清华大学经济管理学院,北京市海淀区,100084）



千万吨级矿井评价体系研究与实践

张苏阳1,2
（1.神华集团有限责任公司博士后工作站,北京市东城区,100011; 2.清华大学经济管理学院,北京市海淀区,100084）

摘要为推动国家“十三五”经济发展方式转变,促进煤炭工业的转型升级,神华集团公司基于所属的千万吨级矿井群,提出了建设世界一流示范矿井的目标。本文通过运用系统工程理论和战略思维方法,结合模糊综合评价法对千万吨级矿井的评价体系展开深入研究,构建了由6个一级指标、21个二级指标构成的千万吨级矿井评价体系,为建设世界一流示范矿井奠定了基础。运用该评价体系对神华集团所属的某千万吨级矿井进行综合评价,得出评价结论并应用于该矿井的工程实践。同时,该评价指标体系在指导煤矿的运营和发展,衡量和建设世界一流矿井的评价方面也具有一定的借鉴意义。

关键词千万吨级矿井 系统工程 模糊综合评价

我国作为世界采煤大国,2015年煤炭总产量已达到36.85亿t,目前已建成安全高效煤矿406处。在国家特大型能源基地建设中,神华神东千万吨煤矿及千万吨煤矿群建设模式使我国煤矿建设的总体水平有了很大发展,极大地缩短了与发达国家的差距。近年来,按照国家建设世界一流企业的总体部署要求,神华集团公司的煤炭板块在世界一流矿井建设方面进行了积极的探索和研究,其目的就是要把我国煤矿的建设提高到国际领先水平,引领行业技术发展方向,使神华煤炭板块真正做强做优。在目前的形势下,建设世界一流矿井具有十分重要的意义:一是可以大幅提升我国煤矿建设的总体水平;二是通过建设实践,形成一套现代化煤矿建设标准和规范,提高我国煤炭工业在世界上的话语权;三是可以推动产业技术升级和技术进步;四是可以转变企业发展方式,提高经济效益,实现矿业开采与资源环境的协调发展。

煤矿建设是一个复杂的巨系统工程。如何建设和评价各项技术指标领先的千万吨级矿井,进而对世界一流矿井的建设和评价提供借鉴和参考,都是值得深入研究的课题。本文基于系统工程的相关理论,结合神华集团所属的某千万吨级示范矿井工程实践,就一流煤矿建设的评价体系做了一些有益探索。

1　世界一流矿井评价标准的构建

1.1煤矿建设和管理是一项复杂的巨系统

就煤矿生产系统而言,它涵盖了采掘、通风、供电、排水和运输等多个子系统,是一项复杂的系统工程。煤矿的生产规模主要受到开采自然条件、技术装备和人员素质等因素的影响;煤矿经营的状况则取决于生产管理、经营管理及企业生存环境等诸多因素。另外,煤矿生产活动不可避免的会对周边的生态环境产生一定的影响。具体来说,其复杂性主要体现在以下三个方面:

（1）开采技术复杂。受煤矿水、火、瓦斯、煤尘、地质构造等自然条件的限制,在不同开采技术条件下,采煤和掘进工艺及其主要装备手段不尽相同,煤矿生产及灾害防治技术也十分复杂。

（2）管理组织结构复杂。煤矿生产管理环节多,有采掘管理、运输管理、通风管理、供电管理、通讯管理和安全管理等。煤矿生产经营与外部经营有着千丝万缕的联系。以煤矿为单位的管理,具有典型的差异性和相互依赖性。

（3）煤炭企业生产与生存环境制约因素多。煤炭企业普遍面临的问题是开采不可再生煤炭资源与建立永续利用生态环境之间的矛盾,此外还受到市场环境、企业竞争和地企关系等制约因素。

1.2评价理论体系构建

系统工程的理念一般是用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题。系统工程的基本方法就是用数学模型或者逻辑模型来描述系统,通过模拟反映系统的运行,求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。采用合适的系统工程方法和工具开展系统工程实践,可以对系统工程技术过程、活动及要素进行管理和控制,确保系统工程目标的实现。

本文评价理论体系的构建是以系统工程理论、综合标准化理论、对标管理理论等为基础,按系统论的方法,全面总结和提炼神华所属的某千万吨级示范煤矿建设及神东煤炭集团在世界一流矿井建设中取得的经验,从多个角度全面、系统地提出矿井及其各个子系统的建设目标和评价要素,形成评价体系,为建设世界一流矿井建设提供标杆和准则。

1.2.1千万吨级矿井特征分析

根据煤矿安全、技术、经济、管理、生态等国内外发展趋势,本文着重系统分析千万吨级矿井应具备的相关特征。在实地调研了国内外10余座千万吨级矿井的基础上,重点收集了煤矿生产经营、节能减排、环境保护、循环经济等方面的数据,从安全、高效、创新、智能、绿色、和谐等方面进行系统分析,得出了千万吨级矿井的主要特征,同时为世界一流矿井建设标准及评价体系的深入研究奠定基础。

千万吨级矿井主要特征有以下六个方面:

（1）安全水平高。综合来看,调研的10余家千万吨级矿井2015年百万吨死亡率在0.004左右,远低于2015年全国煤矿百万吨死亡率0.157。这说明千万吨级矿井的安全必须是一流的,将来应努力朝着百万吨零死亡的目标不断迈进。

（2）经济效益高。千万吨级矿井企业通过降低成本,提高技术和管理水平,提高生产经营效率,实现规模化、集约化、专业化高效生产,使主要技术经济指标保持国内甚至世界领先。

（3）创新水平高。许多千万吨级矿井拥有技术创新和管理创新能力,引进、吸收和应用煤炭生产经营的最前沿技术,通过技术进步,推动安全及经济水平的提高。

（4）智能化水平高。千万吨级矿井通过信息化、数字化、智能化推动工业化水平的提高,很多矿井都实现了全部机械化生产和主要作业环节的自动化和智能化,危险作业实现了无人化和远程遥控,生产监测及监控高度集成化和自动化。

（5）绿色开采水平高。千万吨级矿井坚持绿色开采,节约和保护不可再生资源,最大程度地节能减排,保护生态环境,实现清洁高效生产。这是国家产业政策的要求,也是煤矿可持续发展的外部约束,同时是政府及公众对煤矿生产的客观要求。

（6）和谐程度高。在调研多家千万吨级矿井的基础上,本文得出,一流煤矿的科学发展,必须考虑相关利益者的诉求,只有内部及外部达到和谐共处,才能为煤矿的发展提供良好的内外部环境。

1.2.2千万吨级矿井的目标体系及基本要素分析

为确定千万吨级矿井建设及评价标准,必须分析其建设应达到的目标及影响目标实现的基本要素,采用目标导向、系统分析、整体协调的综合标准化方法论,确定千万吨级矿井要达到的总体目标和各个建设系统的子目标,最后形成协调一致的目标体系;再利用系统分析方法对达到各个系统目标所涉及的关键系统要素进行分析,确定影响要素与系统目标的作用机理,给出各个要素应达到的具体要求;最终实现系统与子系统、子系统与系统要素之间的协同一致,通过系统建设实现千万吨级矿井的最终目标。

从千万吨级矿井建设最终结果考虑,建设的核心就是要以实现安全、高效、创新、智能、绿色、和谐为目标体系的全面科学化建设。这六个目标也是源于对千万吨级矿井的主要特征进行分析的基础上得出的。这六个目标从社会、政府、公众诉求的不同角度对煤矿生产经营提出了具体要求。因此,本文据此构建了千万吨级矿井目标影响因素的逻辑模型,如图1所示。

图1　千万吨级矿井目标影响因素框架图

1.3评价指标体系的构成

千万吨级矿井的内涵与特征决定了对其建设及评价的要求。基于一流煤矿发展的理论及上述建立指标体系的一般原则,结合我国煤矿的运行特点,千万吨级矿井建设指标体系主要根据其要达到的目标进行设计。根据笔者查阅的相关资料,同时结合对国内10余家千万吨级以上的煤矿进行实地走访调研,运用德尔菲法结合26位矿井建设、生产经营管理、环境保护、科技等领域的专家意见反馈,按照指标得分的高低,从结果和过程两个维度出发,分别从技术性、经济性和经营管理三个方面进行指标提取,在初期7个一级指标和36个二级指标的基础上,反复征询专家意见,提取的指标既包含定量指标也包含定性指标。最终筛选出了安全、高效、创新、智能、绿色、和谐6个一级指标和21个二级指标,并且赋予了多个指标观测点,使得指标观测更具体。所建立的千万吨级矿井评价指标体系如表1所示。

表1　千万吨级矿井建设评价指标体系

一级指标　　二级指标指标观测点智能信息技术普及率经营管理集成化程度集成化监控平台数量监控平台集成化程度、综采工作面系统监控、掘进工作面系统监控、灾害预警水平、人员及车辆定位、生产调度通信系统、选煤调度通信系统、行政通信系统、生产管理信息系统、智能排水系统绿色采区回采率废水利用率地表生态修复率煤矿工业广场绿化率单位工业增加值能耗、噪音控制、煤矸石利用率、伴生矿产采出率、煤矿水利用率、工业用水循环利用率、煤层气（瓦斯）利用率、塌陷土地复垦率、生产区治理率和谐员工年均收入公益事业总投入占营业收入比例员工年平均休假天数职业健康、结构、培训费占比、精神文明建设、制度及执行情况、矿区居民满意度

2　神华神东煤炭集团某千万吨级示范矿井建设实例分析

2.1千万吨级示范矿井概况介绍

神华集团公司神东某千万吨级矿井始建于1987年。该矿井从20世纪90年代初期开始,通过多次技术改造和提升,成为了我国第一个一井一面年产千万吨的高产高效煤矿,创造了煤矿单产单进多项世界新纪录。2003年该矿井产量达到1278 万t、全员工效达到118 t/工,成为世界上最大的井工生产煤矿。该矿井的安全、生产、技术、经营等多项指标处于国内外领先水平。2011年该矿井开始5－2煤水平延深技术改造,神华集团公司决定在该矿井5－2煤技改过程中创建世界一流示范矿井,以此带动煤炭板块煤矿建设技术升级。

2.2模糊综合评价的基本模型

在千万吨级矿井的评价过程中,被评价对象、评价主体及其掌握的评价标准都具有一定的不确定性,此不确定性具体表现为:数据的不可靠性或不充分性、认识上的局限性和生态环境本身具有的复杂性等方面。模糊综合评价方法能够较好地控制干扰因素,综合考虑多方面因素的影响,使评价结果更具综合性、合理性和科学性。因此,本文选用模糊综合评价方法对神华所属某千万吨级矿井的建设水平进行系统评价,评价的步骤如下:

2.2.1建立评价因素集和评语集

笔者在查阅大量有关矿井情况评价的文献以及神华所属的某千万吨级矿井相关资料,得到了2015年该千万吨级示范矿井建设的评价指标体系,如表1所示。根据评价指标体系的一级指标建立一级评价因素集,记为X｛1,X2,X3,X4,X5,X6｝＝X ,其中X1,X2, X3,X4,X5,X6分别表示安全、高效、创新、智能、绿色和和谐六个评价指标。根据评价指标体系的二级指标建立评价因素子集,记为Xi＝｛Xij｝,其中i＝1,2,3,4,5,6,j＝1,2,…,n,具体表示如下:

此外在对该千万吨级矿井评价的过程中,我们对每个评价因素设立了5级评语,记评语集为V＝｛v1,v2,v3,v4,v5｝＝｛很好,较好,一般,较差,很差｝,每一个等级对应一个模糊子集。由表2数据可建立2015年该千万吨级矿区的评价因素集合和其对应的分级标准集合。

表2　2015年某千万吨级矿井评价指标及其估测值和分级代表值

一级指标　　二级指标　　单位　　估测值　　很好Ⅰ较好Ⅱ一般Ⅲ较差Ⅳ很差Ⅴ绿色X5采区回采率X51　%　95　 100　 90　 80　 70　60废水利用率X52　%　73　 75　 70　 65　 60　55地表生态修复率X53　%　28　 35　 30　 25　 20　15煤矿工业广场绿化率X54　%　85　 100　 90　 80　 70　60和谐X6员工年均收入X61　　万元　8.5　 9　8　7　6　5公益事业总投入占营业收入比例X62　%　3.2　 4　 3.5　 3　 2.5　2员工年平均休假天数X63　　天　15　 20　 16　 12　8　4

1.2.2建立模糊关系矩阵

表3　2015年某千万吨级矿井评价中模糊矩阵的线性隶属函数表达式

根据表3中公式,可以获得安全、高效、创新、智能、绿色和和谐因素的模糊关系矩阵,如下所示。

1.2.3确定各评价因素的权重

本文采用专家打分和层次分析法（AHP）相结合的方式来确定评价体系的中各指标的权重值。综合有关专家宝贵意见,并结合层次分析法的客观赋值,我们得到了具体的指标权重结果,如表4所示。

表4　2015年某千万吨级矿井评价指标的权重值

由表4可得出安全、高效、创新、智能、绿色和和谐各因素的权重值矩阵,即:

2.2.4模糊矩阵的复合运算

在该千万吨级示范矿井建设的指标体系中,我们定义方阵间的合成算子为“乘”运算,也就是说,模糊评价的结果为Si＝Bi×Ri。

根据最大隶属度原则确定某矿区评价的水平,也就是评价向量S中值最大的元素Sn的序号n所对应的评语集V中的元素Vn就是被评对象的最终评语Q。在最终的计算结果中S,根据最大隶属度原则,S2对应的0.4940这个值最大,对应于评语集V中的V2,因此,该千万吨级矿井的综合评估的结果为“较好”。

2.3评价结果分析

通过对该千万吨级矿井建设的评价结论可以得出,该示范煤矿在一流矿井建设方面,在安全、高效、创新、智能、绿色、和谐六个维度方面都取得了一定的成绩。尤其在安全、高效和智能方面取得了突出成绩,在煤矿的高效化开采、高能效利用,自动化、信息化、数字化、智能化煤矿管控平台的建设,低破坏、低扰动的绿色和谐发展方面,为未来一流矿井的建设实践提供了借鉴和参考。

3　结论

千万吨级矿井建设及其评价体系的构建,是神华集团公司在建设世界一流企业的过程中所做的一项新的尝试。面对这一复杂巨系统工程,本文运用了系统工程理论,结合战略思维方法,尝试构建了世界一流矿井建设评价标准,研究给出了一流煤矿的基本特征和评价指标体系。运用该体系对神华集团所属的某千万吨级矿井建设水平进行评价,得出了“较好”的评价结论并指导该示范矿井的工程实践,同时给出了建设一流示范矿井的基本路径。同时,该评价指标体系在指导煤矿的运营和发展,衡量和建设一流矿井的评价方面也具有一定的借鉴意义。

目前,该千万吨级示范矿井建设已基本完工,通过工程实践,验证了评价指标体系的科学性和适用性。

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（责任编辑张大鹏）

Research and practice on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mine

Zhang Suyang1,2
（1．Shenhua Group Co．,Ltd．,Dongcheng,Beijing 100011,China; 2．School of Management,Tsinghua University,Haidian,Beijing 100084,China）

AbstractIn order to driving the 13th Five-Year Plan for the transformation of economic development mode and promoting coal industrial transformation and upgrading,Shenhua Group provided a target to build a top of the world demonstrated coal mine basing upon their amounts of 10-million-ton capacity coal mines．According to utilization of system engineering theory and strategic thinking method,the author conducted an intensive study on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines and also build an evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines by combining fuzzy comprehensive evaluation method．The system includes 6 first class indicators and 21 second class indicators which established a foundation for building the top of the world coal mine．The system was applied to comprehensive evaluate one 10-million-ton capacity coal mine of Shenhua Group and get evaluated conclusion and engineering practice,in the meanwhile,the evaluated indicator system provided a reference on evaluation of guiding coal mines＇operation and development,and measuring and establishing the top of the world coal mine．

Key words10-million-ton capacity coal mines,system engineering,fuzzy comprehensive evaluation

中图分类号TD－9

文献标识码A

作者简介:张苏阳（1985－）,男,河北省清苑县人,神华集团有限责任公司博士后,管理学博士,从事国有资本投资运营、系统工程实践方面的研究。