美澳煤炭资源高效回收研究

滕霄云 李瑞峰 任仰辉 聂立功 迟东训

(神华科学技术研究院有限责任公司，北京市昌平区，102211)

★ 世界煤炭 ★

美澳煤炭资源高效回收研究

滕霄云 李瑞峰 任仰辉 聂立功 迟东训

(神华科学技术研究院有限责任公司，北京市昌平区，102211)

通过对美国、澳大利亚煤炭资源禀赋、资源回收率、生产效率、机械化程度、开采技术、露天矿比例、百万吨死亡率等反映煤炭资源高效回收水平的指标进行梳理及分析，总结提出两国煤炭资源高效回收的总体特征，为我国推进煤炭资源高效回收提供借鉴。

煤炭资源 高效回收 回收率 生产效率 百万吨死亡率 美国 澳大利亚

我国煤炭资源总量排在世界前三位，但资源开采条件属于中等偏下水平。初步估算，在保有查明资源储量1.53万亿t中，符合“安全、技术、环境、经济”四重效应的绿色资源量约占1/3。2000年以后，我国煤炭行业的生产效率、资源回收率和安全水平都有了显著的提高，但是与美国、澳大利亚等世界领先的产煤国家相比，整体上仍存在较大差距。在国际国内煤炭产能严重过剩、市场竞争日益激烈的新形势下，从煤炭资源高效回收角度入手，对美国和澳大利亚煤炭行业进行客观的分析，总结借鉴其煤炭资源高效回收的经验，对我国煤炭产业升级具有重大意义。

1 美国煤炭资源高效回收概况

1.1 资源概况

美国煤炭资源丰富且分布广泛。美国1800 m以浅的煤炭资源总量约为3.34万亿t，截至2014年底，煤炭储量(DRB)为4340亿t，估计可采储量为2321亿t，生产矿井可采储量为176亿t。全美50个州中有38个州赋存煤炭，含煤面积占国土面积的13%。

美国煤层整体开采条件优越。西部煤田煤层厚、埋藏浅、储量大、倾角小、矿建投资和开采成本低；中部伊利诺伊盆地煤层结构简单，分布广且稳定，埋藏深度在100～300 m之间，煤质较好；东部阿巴拉契亚煤田赋存稳定，绝大多数是水平和近水平煤层，埋藏浅，矿井平均开采深度为90 m左右。

1.2 高效回收概况

1.2.1 资源回收率高，露天矿贡献大

美国煤矿的总体资源回收水平较高。2014年，美国煤炭资源平均回收率为79.04%，其中，露天矿为90%以上，井工矿为61.52%。总体回收水平较高的原因包括：第一，露天矿开采比重大，资源回收率高。2014年，美国共有生产煤矿985座，其中，露天矿613座，煤炭产量占64.4%。第二，大型井工矿资源回收水平也较高。年产百万吨以上的井工矿资源回收率约为64%，小煤矿得益于其优越的开采条件，煤炭资源回收率也不低。第三，美国计算经济可采储量时考虑因素较多，经济可采储量占资源量的比例较小(美国的经济可采储量=原始煤炭资源量-由于环境、社区、土地、技术、经济等因素造成的不可开发资源量-已采出部分损失量-已采出部分洗选过程中损失量)。据2009年美国地质调查局评估，美国经济可采储量约占原始煤炭资源量的4%～22%。煤矿的资源回收率为采出的煤量与经济可采储量之比，由于经济可采储量占总资源量比重较低，导致煤炭资源回收率相应就高2014年美国不同规模井工矿和露天矿的回收率见表1。

表1 2014年美国不同规模井工矿和露天矿的回收率

1.2.2 机械化程度高，用工人数持续减少，生产效率持续提高

美国煤炭综合机械化程度在20世纪90年代后就已经接近100%，从业人员也从20世纪20年代最高峰的86万人下降至12万人左右，随之生产效率成倍提高。1949年人均产量仅为0.69 t/h，到2000年达到历史最高水平，为6.34 t/h，2014年人均产量为5.41 t/h，按每天工作8 h计算，原煤生产人员效率为43 t/工。露天矿的生产效率是井工矿的3倍，如图1所示。

图1 露天矿和井工矿生产效率

1.2.3 井工矿以长壁式和连续采煤机房柱式为主，长壁综采多为一井一面

目前，美国井工开采主要采用连续采煤机房柱式和长壁综采两种开采方法。20世纪80年代中期以后，综采技术的发展重点从增加工作面数量转变为提高工作面单产和效率，尽管工作面数量不断减少，但是总产量比重不断增加，单面平均产量也逐步提高。2014年，在美国345个井工煤矿中，有42个矿井装备长壁综采工作面，其中37个煤矿是一井一面，5个煤矿有两个工作面，共计47个长壁工作面。2014年美国的长壁工作面产量为2.07亿t，占其总产量的23%。

1.2.4 产业集中度高

2014年，以博地能源、阿奇煤炭、云峰能源和阿尔法自然资源为代表的前四大煤炭企业生产的商品煤总量占美国总产量的50.4%，前十大煤炭企业总产量占美国总产量的74.5%。

2 澳大利亚煤炭资源高效回收概况

2.1 资源概况

澳大利亚煤炭资源丰富，2015年，澳大利亚已探明黑煤储量为760亿t，占世界探明储量的8.6%；褐煤探明储量为490亿t，约占世界探明储量的19%。澳大利亚拥有21个主要的黑煤盆地和5个褐煤盆地，煤炭资源赋存浅，且以近水平煤层为主。露天矿开采深度一般为60～80 m，井工矿开采深度平均为250 m，倾角一般不超过10°，中厚煤层居多，瓦斯含量不高，适合房柱和长壁开采。

2.2 高效回收概况

2.2.1 井工矿以长壁式开采为主，单井产量迅速提升

澳大利亚井工矿在开采工艺上发生了很大变化，1981年房柱式产量占全部井工矿的98%，长壁仅占2%，到1992年，房柱式占45%，长壁提高到55%。2015年，32个正在生产的井工矿中，有25个长壁开采的矿井，共生产原煤1.18亿t，占井工矿产量的90%。澳大利亚长壁工作面开采深度一般在200～400 m，最深约600 m，所采煤层厚度一般在2～3 m，最厚约7 m。

2.2.2 煤矿规模以大型化为主，平均规模世界第一

2.2.3 煤矿生产效率和安全生产水平世界领先

2013-2014年间，澳大利亚平均煤炭生产效率每人每小时生产5.88t原煤，按每天工作8小时计算，原煤生产人员效率为47 t/工。澳大利亚煤矿生产安全状况良好，2014-2015年间，百万吨死亡率是0.005，是世界最好水平。

2.2.4 产业集中度高

2015年，以嘉能可斯特拉塔、必和必拓、日本三菱公司、博地能源为代表的4家企业生产的商品煤总量占澳大利亚商品煤总产量的48.7%，澳大利亚前十大煤炭企业的产量占74.5%。澳大利亚前四家的煤炭产量占总产量最高值是2010年的57.5%。澳大利亚煤炭工业呈多头垄断格局，必和必拓、嘉能可、英美资源、力拓和MIM这5家公司控制了澳大利亚超过70%的煤矿。

3 美澳高效回收的总体特征

3.1 煤层埋藏较浅，开采条件简单

美国、澳大利亚煤炭开发的主要原则之一是先开发优势资源，目前所采资源赋存条件均比较简单。美国煤矿经济可采储量平均只占资源量的12%左右，煤层赋存稳定，多为倾角在6°以下的水平和近水平煤层。澳大利亚露天矿开采深度一般为60～80 m，井工矿开采深度平均为250 m，倾角一般不超过10°，中厚煤层居多，瓦斯含量不高。

但是，根据海关总署数据，2017年，中国累计出口白酒数量1.66万千升，累计出口总额4.7亿美元。中国白酒在国际烈酒市场中仅占0.76%。总体来看，我国白酒国际化仍处于初始阶段，相比国外烈酒在我国的普及和接受程度，我国白酒真正融入全球烈酒市场、占据一席之地仍旧显得“长路漫漫”。究其原因，主要是由于以下三点障碍。

3.2 以露天开采为主，矿井集约化程度高

美国、澳大利亚资源回收率和生产效率高的主要原因之一是以露天矿开采为主，其产量比重分别占64%和78%。美国、澳大利亚产量最高的前10个矿都是露天矿。2014年美国露天矿生产效率约是井工矿的3倍，露天矿资源回收率比井工矿高将近30个百分点。另外，美澳矿井生产集约化程度高，布置简单，长壁综采矿井多数为一矿一面。

3.3 采用机械化开采，生产效率和安全生产水平高

美国、澳大利亚已实现从普通机械化生产向高产高效集约化生产的过渡。煤矿装备向重型化、自动化和信息化方向发展，用人少，生产效率高。第一，生产配套设备功率大，可靠性高。目前，美国、澳大利亚等国家大型综采工作面已全部使用电牵引采煤机，采煤机总装机功率达2000 kW以上；重型刮板输送机中部槽宽度达到112 cm，运输能力最高达到6000 t/h；支架多采用电液控制系统，单架最宽达到210 cm，工作阻力达12 MN，移架速度达到8s/架。第二，井工矿工作面参数不断增加。目前，美国工作面长度最高可以达到503 m，走向推进长度可以达到6858 m，为精良可靠的设备提供了良好的发挥空间，开机率高，搬家倒面次数少，极大提高生产效率。第三，生产组织简单，用人少。美澳煤矿管理层级和人员少；地面设施和工业广场简单实用，一般无生活广场，工人居住在附近城镇；煤矿辅助性工作一般由社会化服务提供。

3.4 煤炭生产结构不断优化，产业集中度不断提高

美国、澳大利亚煤炭工业产业结构的几次调整对煤炭行业整体生产效率的提升起到积极的促进作用，产业结构调整主要表现在两个方面：第一，煤矿数量迅速减少，矿井规模不断加大。美国1923年生产煤矿数量为9331个，产量仅为5.12亿t，而到2014年仅有985个生产煤矿，比1923年减少了8346个，产量却提高了将近1倍。2000年，美国煤炭产量最大的10个煤矿的煤炭产量约占美国总产量的29%，2014年这一比例提高到38.6%。第二，产业集中度不断提高。美国、澳大利亚前四大煤炭企业控制着50%左右的煤炭产量。产业集中度高，以经营规模大、经济实力强和科技含量高的大型企业为主，市场资源得到合理配置和利用，现代化机械设备和先进技术得以大规模使用，煤炭资源得以安全、高效地开发。

3.5 矿山环境保护标准具体，在环境保护方面监督严格

美国和澳大利亚不但有完善的法律法规，最主要的是其科学有效的监管体系，实施严谨的全过程管理制度，从采前准备、过程管理到末端的监测三个方面约束煤炭企业按照规定保护环境。

美国的采前准备主要是：要求提交采矿计划和环境影响报告书，审查和取得民众同意后，才有权利获得许可证；复垦保证金制度，一般每公顷土地1500～4000美元不等，分三阶段验收，经验收合格，可得到余下15%的复垦保证金。过程管理主要包括：复垦基金制度，露天矿每吨交纳35美分，井工矿每吨交纳15美分或按煤炭售价的10%交纳，按季度上交；设置专门的机构和专门的环境监督检查员；公众参与监督和评价，末端监测主要是严格的验收标准，开采结束后经过验收还要观察5～10年，确认复垦达标后才返还保证金。

澳大利亚煤炭企业必须在每年规定的时间向主管部门提交年度环境执行报告书；旅行奖惩机制，复垦工作做得最好的企业只需缴纳25%的复垦保证金，而其他企业须缴纳100%，如发现矿山环境未治理好，口头要求整改，如问题严重可向上级反映，勒令矿业公司停止工作，并可罚款、收回矿权。

4 借鉴与启示

4.1 加强资源评估，选择优势资源布局煤矿

美国和澳大利亚所采煤炭资源条件较好，倾角为6°左右，美国井工矿埋深平均为150 m，澳大利亚平均为250 m，美国露天矿埋深平均为40 m，澳大利亚平均为70 m，而我国井工矿埋深平均在500 m左右，露天矿埋深平均在100 m以上。另外，美国部分优质无烟煤资源，并未进行商业化开发，而是作为战略储备资源得以保护。因此，我国应加强对煤炭资源埋深、倾角、构造、煤质、运距等多因素条件的综合评估，新建煤矿应选择优势绿色资源布局，在产能过剩的背景下，应主动退出或者关闭一批开采条件差、经济效益差的煤矿，从根本上提高煤炭高效回收的条件和水平。采深、倾角过大、构造较复杂以及优质稀缺资源，可以作为未来战略储备资源。

4.2 采用先进技术，提高效率和机械化水平

美国、澳大利亚煤矿机械化水平基本全部达到100%，其原煤生产效率均超过了40 t/工，是中国目前平均水平的10倍以上。因此，对于新建和规划煤矿，在选择优势资源的基础上，进一步推广先进适用技术装备，优化开拓部署，简化生产系统，减少工作面个数，提高生产效率；对于生产煤矿，积极推进技术改造，提升机械化和集约化水平。

4.3 因地制宜分析，优先建设露天煤矿

2014年美国露天矿产量比例约为64%，澳大利亚露天矿产量比例约为78%，而我国露天矿产量比例仅约为15%。由于露天矿具有成本低、安全性高、回收率高等优点，新疆、内蒙古等地区资源、环境等条件适宜时，应优先建设露天矿，提高高效回收水平。

4.4 推进资源整合，建设行业龙头企业

与澳大利亚和美国相比，我国的煤炭产业集中度水平依然处于较低水平，近10年来，中国前四大煤炭企业产量占比年增长率以不到5%的速度提升。美国前四大煤炭企业产量占全国的50%，前十大煤炭企业占75%；澳大利亚前四大煤炭企业占49%，前十大煤炭企业占75%；中国前四大煤炭企业占25%，前十大煤炭企业占44%。

我国煤炭行业应结合供给侧改革机遇，加快整合步伐，减少煤炭企业数量。按照市场原则，以资产为纽带开展重组，形成几个亿吨级大能源集团，进一步提高产业集中度。

4.5 细化标准与规划，促进生态环境保护

美国出台相关法律有《露天采矿管理与复垦法》、《国家环境政策法》、《环境责任法》等，澳大利亚出台相关法律有《矿山环境管理规范》等，对矿山生态环境相关内容均有单独约定，且有明确的技术标准，可操作性强。

我国虽有《矿产资源法》、《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》、《土地复垦条例》、《煤炭工业污染物排放标准》等，但多以条例或政策的形式约定，在《环境法》等基本法中相关条文较为分散，约束性不够强，且其中的相关技术标准不够明确，操作性不强。

另外，政府及企业在开采前、开采过程中及开采后都要制定环境保护与治理规划，结合资源的全寿命周期，统筹考虑环境保护问题。

[1] EIA.Annual Coal Report 2014[R]. 2016

[2] James A. Luppens, Timothy J, et al. Coal Resource Availability, Recoverability and Economic Evaluations in the United States[R]. U.S. Geological Survey Professional Paper 1625-F, 2009

[3] 《当代世界煤炭工业》课题组. 当代世界煤炭工业发展趋势[J].中国煤炭，2011(3)

[4] 罗淦,钟师，车勤健. 中美两国煤炭产业发展模式的比较分析[J].中国煤炭，2010(11)

(责任编辑 张 梦)

Research on high recovery efficient of coal resource in USA and Australia

Teng Xiaoyun, Li Ruifeng, Ren Yanghui, Nie Ligong, Chi Dongxun

(Shenhua Science and Technology Research Institute Co.Ltd., Changping, Beijing 102211, China)

The authors analyzed factors that presenting high recovery efficient level of coal resource, such as resource endowment, resource recovery rate, productivity, level of mechanization, mining technology, proportion of open pit mine, the death rate per million tons (DRPMT) and so on, and summarized general characteristics of increasing the level of coal resource recovery efficiency and recovery rate in USA and Australia, which provided references to accelerate China's high recovery efficient of coal resource.

high recovery efficient, coal resource, recovery rate, productivity, DRPMT, USA, Australia

滕霄云，李瑞峰，任仰辉等.美澳煤炭资源高效回收研究[J].中国煤炭，2017，43(2):123-126. Teng Xiaoyun, Li Ruifeng, Ren Yanghui, et al.Research on high recovery efficient of coal resource in USA and Australia[J]. China Coal，2017，43(2):123-126.

TD-9

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滕霄云(1980- )，女，辽宁人，工程师，战略项目策划专业硕士，现任职神华科学技术研究院有限责任公司，主要研究国际能源政策与法规，能源经济。