宁夏煤炭资源综合利用现状及评价方法——以宁东煤田为例

李 鹏,赵震宇,金学强

(宁夏回族自治区国土资源调查监测院,宁夏银川750004)

1 概述

我国煤炭资源丰富，但人均煤炭资源拥有量只有世界平均水平的33%[1-2]。同时，我国煤炭资源分布极不均匀，呈北多南少，西多东少，主要集中在山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州和宁夏等省份，远离煤炭消费市场，表现出与经济社会发展水平不相适应的特点[3]。煤炭资源作为一种不可再生资源，对我国的经济发展具有重要支撑作用，到2050年煤炭消耗在我国能源消费结构中将占近一半[4]。如何合理开发利用煤炭资源是我国目前面临的重大难题。鉴于上述问题，为了强化矿产资源合理开发利用，健全矿产资源节约集约利用机制和促进生态文明建设，我国推出了通过“三率”指标来评价矿产资源开发利用水平的试行政策。然而，由于我国煤炭资源聚集和赋存差异显著，矿山开发程度和方式因地制宜，导致仅通过“三率”指标难以真实反映出煤矿资源的开发利用水平。因此，本文结合自然资源部在宁夏实施的《宁夏矿产资源开发利用水平调查评估试点》工作，以宁东煤田13座煤矿作为研究对象，以国家“三率”评价体系为基础，试图探索建立一套更为准确、合理、科学的矿产资源开发利用指标体系和评价系统。以此对我国煤炭资源开发利用水平进行科学准确的评估，为国家制定相应的矿产资源开发利用政策和生态文明建设提供依据，指导矿山企业提高节约集约利用煤炭资源水平，提高矿产资源利用效率，推动我国煤炭资源可持续发展。

2 宁夏煤炭资源成矿背景及基本特征

2.1 宁夏煤炭成矿时代及含煤地层分布特征

宁夏地处我国地质地貌东西两部分的过渡地带，横跨华北陆块、阿拉善微陆块和祁连早古生代造山带3大构造单元，地层发育齐全，主要为地台型和槽台过渡型沉积建造[5]。自晚古生代以来，由于华北陆块和阿拉善微陆块两大构造单元的长期剧烈活动所形成了大量裂陷与坳陷盆地，为含煤地层提供了沉积场所，形成了以晚古生代的晚石炭世、早二叠世和中生代的中侏罗世为主的3个成煤时期[6]。晚古生代含煤地层主要分布在宁夏北部的贺兰山北段—石嘴山—沙巴台—石炭井—呼鲁斯太一带、西部的香山地区、东部的横城、韦州地区和南部的王洼一带。中生代含煤地层主要分布在宁夏北部的汝箕沟、东部的碎石井、鸳鸯湖至萌城以及西部的下流水和窑山等地。

2.2 宁东煤田产业现状

本次研究是以宁东煤田13座煤矿作为调查研究对象。宁东煤田位于宁夏东部，由灵武、鸳鸯湖、横城、马家滩、积家井、萌城、韦州和石沟驿8个矿区连片组成，探明储量约287×108t，占全区探明煤炭资源储量的88%[7]。含煤地层主要为侏罗系的延安组和石炭系—二叠系的太原组、山西组。地质条件良好，埋藏浅，适宜机械化开采，煤种为不粘结煤和长焰煤，是良好的动力用煤和化工用煤。目前，宁东煤田作为国家大型煤炭基地进行重点建设，共投资2500亿元，建成煤基甲醇、煤基烯烃、甲醇制烯烃、焦化、煤焦气化、煤制油综合利用等煤化工项目，以及马莲台电厂、鸳鸯湖电厂、水洞沟电厂、灵州矸石电厂等8个电厂和宁东—山东±660kV直流输电线路。

3 宁东煤田煤炭开发利用水平评估

2016年，自然资源部针对矿产资源开发利用水平下发了相关文件并提出了以“三率”指标为主的评价方法。所谓矿产资源“三率”是指开采回采率、选矿回收率和综合利用率，是矿山编制开发利用方案的最低标准，是国家监管矿山企业资源综合利用水平的重要依据，同时是健全矿产资源节约集约利用机制和促进生态文明建设的重要措施[8]。

3.1 采用国家制定评估方法及存在问题

根据国家《矿产资源开发利用水平评估技术指南（试行）》（以下简称《指南》）中提出的评估方法，对宁东煤田13家矿山进行开发利用水平评估，开采回采率基准值以矿山开发利用方案中确定值为准，原煤入选率、共伴生矿产综合利用率基准值、指标权重均参照《指南》的给定值进行计算，见表1。

表1 煤炭评估基准值

单个矿山开发利用水平值（MEL），计算公式如下，评估结果见表3：

式中：Ki——开采回采率实际值；

K——开采回采率基准值；

P1——开采回采率权重值；

εi——原煤入洗率实际值；

ε——原煤入洗率设计值；

P2——原煤入洗率权重值；

Ri——共伴生矿产综合利用率实际值；

利用串口触控的下位机编制人机交互界面、控制方式及指令，并烧录至UART串口触摸屏中.传感器将采集到的数据通过数据总线送入Arduino uno单片机的动态内存；此时若在串口触控屏有动作，数据经由Arduino uno单片机自动送入串口触控屏中，经处理后显示在屏幕界面上.

R——共伴生矿产综合利用率设计值；

P3——共伴生矿产综合利用率权重值。

通过分析，发现评估结果与各矿山实际开发利用现状有较大差异，例如排名第6的枣泉煤矿各个方面远好于排名第一的四股泉二号井。造成这种现象的主要原因包括：（1）评估矿山“三率”指标不完整；（2）“三率”指标仅能反映矿山的开发效率。

3.2 采用本次研究的评估方法

矿山开发利用水平应是矿山生产各个环节的一个综合体现，除了采矿和选矿等基本环节以外，还应包括资源综合利用、生态环境建设、矿山经济等环境。因此，本次研究依据矿山实地调查的情况，将综合利用、生态保护、矿山经济等其他能反映矿山实际开发利用水平的指标一并列入“三率”评价体系，从而制定了以国家“三率”指标为主，他项指标为辅的开发利用水平评估方法，具体方法如下：

评估项分为基础信息、加分信息和扣分信息3大块，分别赋分100分、20分和20分。基础信息分值为每个矿山企业的基础分值，按照采矿环节（25分）、选矿环节（20分）、综合利用（25分）、生态保护（20分）、矿山经济（10分）等5个方面，12个小项分别进行打分。加分信息分4个小项，扣分信息共分5个小项，在基础分的基础上进行加减分，得出单个矿山企业开发利用水平分值，见表2。

3.3 评估结果对比分析

为验证本次研究评估方法的科学合理性，我们将两种方法的评估结果列于表3进行对比分析。

从评估结果来看，采用本次研究的评估方法，13家煤矿评分分布均匀，无重复值，与实际情况基本符合。而按照国家制定的评估方法，13座矿山评估分差较小，相近分数较多，且与实际矿山开发现状不符，例如：依国家评分标准排名第6的枣泉煤矿开采规范，使用国家规定《矿产资源节约与综合利用鼓励技术目录》的采选技术，多次获得国家、自治区级荣誉奖项以及国家级绿色矿山称号；相反，排名第一的四股泉二号井未采用国家规定的鼓励采选技术，未获得省部级荣誉称号，也未列入全国绿色矿山名录。究其原因，四股泉二号井为了经济效益最大化依然沿用炮采技术等落后开采技术，导致极大地提高了采区回采率，出现评分升高却又与矿山实际情况不符的现象。

4 推进宁夏矿产资源集约节约与综合利用的几点思考

4.1 制定综合的领跑者指标，完善指标体系，创新评估方法

矿产资源开发利用领跑者的本质应是矿产资源开发利用技术及装备水平最高、企业管理较好，针对不同资源禀赋、开发条件的矿产资源都能取得同类可比条

件下的最好“三率”指标或高质量矿产品[9]。领跑者指标作为国家或地区的标杆性指标，是其他矿山借鉴学习和完善自身生产的目标。一味以“三率”指标为基准，会导致个别矿山因提高“三率”指标而忽略其他方面的建设，比如安全生产、生态环境保护和资源综合利用等。所以，领跑者指标的制定应以“三率”指标为核心，综合考虑矿山各个环节的指标，使领跑者矿山成为地区名副其实的标志矿山。

表2 本次矿产资源开发利用水平评价指标体系及打分标准

表3 本次研究与国家2套方法评估结果排序对比表

4.2 加强矿产资源开发利用监管，推进资源管理方式转变

目前，我国矿产资源开发利用水平的监督管理体系还不健全，调查评估制度尚未建立。矿产资源开发利用调查评估制度化和常态化是加强矿产资源规划和合理开发利用管理、提高“三率”水平的重要保障，也是强化科学管理、有针对性地制定相关政策和措施的重要依据。同时，有利于全面推进矿业权人勘查开采信息公开公示制度。将矿业权人信用融入企业信用，与社会信用体系联网，推进矿业领域诚信体系建设，推动建立部门联合惩戒机制，构建“企业自律、社会监督、政府监管”共同治理新格局，推动管理方式根本转变[10]。

4.3 宁东煤田矿山矿井水和矸石回收处理及综合利用率亟待提高

通过对宁东煤田各生产矿井的实地调查，发现各矿山对矿井水和矸石的处理及综合利用上有待提高。

（1）矿井水：各矿山和煤化工基地普遍面临以下2个问题：①各矿山因水文地质条件不同导致涌水量差异巨大，部分矿山矿井水量小，使用黄河水满足工业需求，而部分矿山矿井水量大，远超工业用水，但面临排放压力。②煤化工基地的生产均采取常年抽取黄河水用作工业用水，造成生态压力。根据此次实地调查成果和宁东煤田各矿山分布集中的特点，我们建议可将矿山矿井水集中排放、统一净化处理，一方面减少矿山处理矿井水带来的困难；另一方面统一处理后的矿井水可以按需分配给宁东煤田各企业，有效减少企业成本和促进生态保护。

（2）矸石：宁东煤田各矿山矸石产量大，矸石岩性主要以泥岩和泥质粉砂岩为主。目前对于矸石缺乏相对有效的回收利用方法，主要以堆积排放，覆土绿化为主，随之产生了排矸场地紧缺和相应的环保问题。依据前述宁东煤田矿山分布集中的特点，建议是否可将矿山矸石按区块集中排放，统一管理。一方面可以减轻排矸场地紧缺的问题；另一方面，未来科研机构研究出相应处理技术，可将矸石统一回收利用，形成宁东煤田矸石“排—储—用”循环利用系统。