再论煤炭的科学开采.pdf

第4 3卷第 1 期 2 0 1 8年 1 月 煤 炭 学 报 J O URNAL OF C HI N A C OAL S OC I E T Y Vo 1 ． 43 No． 1 J a n ． 2 0 1 8 钱鸣高 ， 许家林， 王家臣． 再论煤炭的科学开采[ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 8 ， 4 3 1 1 1 3 ． d o i 1 0 ． 1 3 2 2 5 ／ j ． c n k i ． j o e s ． 2 0 1 7 ． 4 4 0 0 Q I A N Mi n g g a o ， x u J i a l i n ， WA N G J i a c h e n ． F u r t h e r o n t h e s u s t a i n a b l e m i n i n g o f c o a l [ J ] ． J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y ， 2 0 1 8 ， 4 3 1 1 1 3 ． d o i 1 0 ． 1 3 2 2 5 ／ j ． c n k i ． j C C S ． 2 0 1 7 ． 4 4 0 0 再论煤炭 的科学开采 钱鸣 高 ， 许 家 林 ， 王家臣 1 ． 中国矿业大学 北京 ， 北京1 0 0 0 8 3； 2 ． 中国矿业大学 ， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6； 3 ． 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 摘要 科学采矿是指在保证安全的前提下、 在环境容量 的允许 范围内， 经济、 高效、 高采 出率地采 出煤炭。从人与自然相处的三大学问“ 获取一使用一回归” 出发， 再次明确了科学采矿的内涵与框 架。综述 了科学采矿理念指导下我 国煤炭行业所取得 的各项进展 ， 分析 了新形势下科 学采矿 面临 的若干问题 ， 并再次阐明了发展科 学采矿的必要性。在此基础上 ， 提 出了全面实现科学采矿 的条 件 ， 重点应从制定新建矿 井准入标准、 制定落后产能退 出标准、 分步实现科学产 能以及加强行业协 调和政策法规完善等方面做好煤炭科学开采的顶层设计 ， 同时还要加 强煤炭资源经济规律研究、 加 大科技投入和技术攻关以及改革人才培养模式。对煤炭的科学开采和煤炭行业的健康发展提出了 方 向性 的意 见 。 关键词 科学采矿 ； 安全高效 ； 绿 色开采； 资源经济 ； 科 学产能 中图分类号 T D 8 2 1 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 9 9 9 3 2 0 1 8 0 1 0 0 0 1 1 3 Fur t h e r o n t he s us t a i na bl e mi ni ng o f c o a l Q I A N Mi n g g a o ， X U J i a l i n ， WA N G J i a c h e n 1 ． C h i n a U n i v e r s i t y o fMi n i n g a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3； 2 ． C h i n a U n i v e r s i t y ofMi n i n g a n d T e c h n o l o g y ， X h o a 2 2 1 1 1 6 ， C h i n a ； 3 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o fC o a l R e s o u r c e s a n d S a f e Mi n i n g， X u z h o u 2 2 1 1 1 6， C h i n a Abs t r a c t S us t a i n a b l e mi n i n g r e f e r s t o e x t r a c t c o a l e c o n o mi c a l l y， e ffi c i e n t l y a nd wi t h a h i g h r e c o v e r y r a t e wh i l e e n s u - rin g s a f e t y a n d wi t h i n t he a l l o wa b l e r a ng e o f e n v i r o n me n t a l c a p a c i t y． Th i s p a p e r a g a i n c l a r i fie s t he c o n n o t a t i o n a n d t e c h n o l o g i c a l s y s t e m o f s us t a i n a b l e mi n i n g f r o m t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n h u ma n a n d n a t u r e o f c o a l a c q u i rin g， c o n s u mi n g a n d r e t u r n i n g ． Ad d i t i o n a l l y， t h e p a pe r r e v i e we d t h e de v e l o p me n t s o f t h e c o a l i n d u s t r y un d e r t he g u i d a n c e o f S U S t a i n a b l e mi ni ng i n Ch i n a， a n a l y z e d s o me p r o b l e ms o f s u s t a i n a b l e mi n i n g i n t h e n e w s i t u a t i o n， i l l us t r a t e d t he n e c e s s i t y o f d e v e l o p i n g s u s t a i n a b l e mi n i n g a n d p u t f o r w a r d t h e c o n d i t i o n s o f c o mp r e h e n s i v e l y r e a l i z i n g s u s t a i n a b l e mi n i n g ． T h e t o p p rio ri t y s h o u l d b e a c c o mp l i s h i n g t h e t o p l e v e l d e s i g n o f s u s t a i n a b l e c o a l mi n i n g b y s e t t i n g n e w s t a n d a r d s f o r t h e e n t r a n c e o f n e w c o a l mi n e s i n t o t he c o a l i n d us t ry a n d t h e e l i mi n a t i o n o f o u t d a t e d c o a l mi ne s o u t o f t h e c o a l i n d u s t r y， i mp l e me n t i ng t h e s us t a i n a b l e c a p a c i t y s t e p- b y s t e p， s t r e n g t he n i n g i n d us t ry c o o r d i na t i o n a s we l l a s i mp r o v i n g p o l i c i e s a n d r e g u l a t i o n s ． At t h e s a me t i me， we s h o u l d a l s o e n h a n c e t h e s t u d y o f e c o n o mi c l a w o f c o a l r e s o u r c e s， i n c r e a s i n g t h e i n v e s t me n t i n s c i e nc e a n d t e c h n o l o g y a n d t a c k l i n g k e y p r o bl e ms i n t e c h n o l o g y， r e f o r mi n g t he pe r s o n n e l t r a i n i n g mo d e ． Pr o p o s e d di r e c t i o n a l s ug g e s t i o ns for s u s t a i n a bl e mi n i n g a n d h e a l t h y de v e l o p me n t o f c o a l i n d u s t ry． Ke y wo r d s s u s t a i n a b l e mi n i n g ； s a f e t y a n d e ffic i e n c y； e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n ； r e s o u r c e e c o n o mi c s ； s u s t a i n a b l e c a p a c i t v o f c o a l mi n i n g 收稿 日期 2 0 1 7 - 1 0 - 2 6 修 回 日期 2 0 1 7 - 1 卜2 7 责任编辑 许升 阳 基金项 目 国家重点研发计划资助项 目 2 0 1 6 Y F C 0 5 0 1 1 0 0 作者简介 钱鸣高 1 9 3 2 一 ， 男， 江苏无锡人， 中国工程院院士， 教授， 博士生导师。E m a i l m g q i a n c u m t ． e d u ． c n 2 煤 炭 学 报 2 0 1 8 年第4 3 卷 “ 获取一使用一 回归” 是人类与大 自然相处 的三 大学问。人类通过从 自然界获取资源 ， 经过加工形成 人类需要的生存用品， 使用后形成同等数量的各类垃 圾和废弃物 ， 以固体 、 液体 和气体 的方式不规则地 回 归 自然。在这一过程 中， 善待地球 、 善待环境就是善 待人类 自己。矿业是人类获取 自然资源 的重要手段 ， 是人类永远需要研究 的课题。煤炭作为大 自然赋予 人类的宝贵资源， 一直是 当代工业 的粮食 ， 为国家 的 经济发展 提供 了充足 的能源保 障。在我 国煤 炭 的 “ 黄金十年 ” 中， 为满足 国民经济高速增长对能源 的 需求 ， 煤炭产量 以每年 2亿 t 的速度增长。期间 ， 人 们更多地是从 “ 使用” 角度出发追求煤炭 的产量 ， 却 较少关心煤炭资源 的“ 获取” 与“ 回归” ， 使得煤炭产 业遇到了环境容量超标 、 煤炭资源经济 规律研究缺 失、 地方资源优势并没有转变为经济优势、 行业社会 形象亟待改善等问题。尤其是在“ 黄金十年 ” 的最初 几年 中， 煤矿年死亡人数居高不下 ， 全员工效和机械 化水平不高且参差不齐 ， 多数煤炭企业过于依赖资源 优势而不思转 型 ， 采 煤 引起 的环境 问题 凸现 ， 尽管 2 0 0 0年绿色开采的提出从技术上对环境 问题进行 了 一 定程度的缓解 ， 但煤炭行业仍然缺乏健康发展的统 一 指导思想 J 。在此背景之下 ， 笔者于 2 0 0 6年提 出了煤炭科学 开采理念 J ， 并多次撰文 对其 内涵 与 框架进行系统 阐述 ， 以唤起煤炭行业 的充分重 视， 使其走向健康发展的轨道。经过十余年发展， 科 学采矿内涵不断丰 富、 理念影响深远 ， 取得的进展与 成效显著 ， 主要体现为 机械化换人、 自动化减人推进 迅猛 ， 高效智能开采初露端倪 ； 安全形势大幅好转 ， 百 万吨死亡率与国际标准差距不断缩小 ； 绿色开采技术 创新百花齐放 ， 实施成效显著 ； 煤炭开采成本有效降 低 ， 煤炭产业链得到延伸 ， 这些 充分证 明了科学开采 在煤炭行业发展中的重要指引作用 ， 为保障我国能源 供给作出了巨大贡献。 据预测 ， 到 2 0 3 0年煤炭仍 占一次能源消费总量 的 5 0 ％左右， 说 明在未来相 当长 的时间内煤炭消费 量仍然很大 ， 煤炭 的安全、 环保等科学开采技术研究 面临着巨大的挑战。当前 ， 随着我国经济发展进入新 常态 ， 煤炭行业面临 的产能过剩 、 环境容量超标等问 题愈发凸显 ， 十九大报告中明确提出了大力推进生态 文明建设 、 加大生态系统保护力度 、 坚决遏制重特大 安全事故等 ， 这些都是在对科学采矿 的全面化实现提 出要求 。可以说 ， 能否实现煤炭的科学开采也是一个 社会文明的标志。因此 ， 有必要再次对煤炭的科学开 采进行论述 ， 以引起 国家和行业 的重视 。 1 煤炭 行业的特点及其贡献 1 ． 1煤炭行业的特点 与其他行业相 比， 煤炭行业具有 以下特点 1 煤炭产品质量 的天赋性 。 一 般加工业 的工业生产过程 ， 是通过科学技术使 加工对象增值的过程 ， 科学技术直接与产品质量和价 格挂钩， 煤炭产业却有很大不同。由于煤炭是一种初 级产品， 其产品质量 如发热量、 灰分等 是天然形成 的， 与开采时采用的技术手段先进程度无关 ， 与安全 投入的多少无关 。因此不能像传统加工业那样通过 改善工艺来提高产品附加值。同样 ， 在一定的市场环 境下 ， 煤炭的价格主要取决于煤质 ， 很少反 映煤炭企 业 的技术 、 安全等成本投入 。因此 ， 在缺 乏必要 的监 管时 ， 有些煤矿为了扩大赢利空间， 通过牺牲安全 、 资 源回收率和破坏环境而取得低廉成 本 ， 如果 不在安 全、 高效 、 高回收率和绿色环保等方面加 以约束 ， 很容 易成为解决贫困地 区农 民劳动就业和脱 贫致 富的手 段 。 2 煤炭资源赋存 的非均布性。 煤炭作为一种化石能源 ， 其形成环境与过程决定 了资源赋存的非均布性 ， 一方面体现在煤炭的赋存环 境复杂且差异极大 ， 另一方面则是煤炭质量和分布的 高度不均衡 ， 这不仅 导致煤炭企业是 天然 的高危行 业 ， 还造成 了企业之间的不公平竞争。首先 ， 从赋存 环境的角度而论 ， 由于煤矿的工作环境是大 自然 中的 地层 ， 面临着水 、 瓦斯 、 构造 、 地温等各种天然条件 的 威胁 ， 要想从 自然界“ 获取” 煤炭 ， 就要首先克服这些 复杂条件 ， 而这一过程 时常伴随着人员伤亡 ， 导致煤 炭行业成为高危行业。其次 ， 不 同区域的煤炭企业 ， 其所开采煤层 的地质条件差异极大 ， 导致开采难度与 开采成本悬殊 ， 而煤价又与开采技术无关 ， 因此 ， 企业 之间出现不公平竞争。加之矿井是否紧邻市场无法 自 行选择， 一些远离市场的企业还将付出额外的调运 成本 ， 所面临的不公平竞争加剧。可见 ， 煤炭企业盈 利与否与煤层赋存条件及所在地区直接相关。 3 煤炭企业的全生命周期性 。 由于煤炭开采企业 的产品是一种 自然资源 ， 其开 发都经过 “ 勘探一前期 开采一扩 大生产一 鼎盛一衰 退一枯竭” 的整个过程。由于 自然资源 的有限性 ， 煤 矿都要经历一个全生命周期。因此 ， 对于煤炭企业而 言， 在建井之前不仅要对如何 生产作 出设计 ， 还要考 虑矿井退出时如何进行转型。如果没有在矿井发展 鼎盛时期大力培育和发展接替性产业， 使资源优势向 经济优势转变 ， 当煤炭资源枯竭 时， 往往会 出现 “ 矿 第 1期 钱鸣高等 再论煤炭的科学开采 竭城衰” 和大量人员失业难题 。 4 煤炭开采的负外部性 。 煤炭产业 的另一个特点是煤炭开采 的负外部性 突出， 也即采煤对其他人或企业造成 了影响 ， 并使其 付出成本 ， 但煤炭企业并未对其进行很好地补偿。由 于煤炭作 为企 业从 大 自然 中开采 出的一种资源 ， 在 “ 获取” 过程 中必然会伴 随着对 自然环境 的损伤 ， 但 企业没有完全承担这一部分成本 ， 导致一部分环境成 本被外部化 ； 同时， 在 “ 获取 ” 过程 中， 由于安全 投入 不足等各种原因导致事故时常发生 ， 安全成本在一定 程度上被外部化。实质上 ， 传统意义的煤炭开采成本 并非完全成 本 ， 只是企业 自身 由于采煤所付 出的成 本 ， 其一部分安全 、 环境等外部成本被社会化 ， 多数被 转嫁给以煤炭为主的资源型城市 ， 导致其产业结构单 一 、环境与经济风险突出， 经济得不到实质发展 ， 当煤 炭行业进入低谷时， 又无法得到所在地很好的支持。 1 ． 2 煤炭行业的贡献 “YF OB b DT O HAC TO／ t l RHI 2 I X J I E B HP OM B I I I I J I E HHOC T H” 煤是 当代 工业 的粮食 ， 这是 2 0 世纪初 的一 句 名 言。那 时 ， 正值 工 业化 时代 的初 期 ， 世界能源 主要 依靠煤 炭 ， 煤 炭在 国 际能源构成 中的比例高达 7 0 ％ ～8 0 ％。之后 ， 由于煤 炭在保 护 环境和利用 效率 方 面的劣势逐 步被 石油 和天然气 替代 ， 所 占比例下 降到 2 0 ％ ～3 0 ％。然而 ， 我 国是 富煤 国家 ， 石 油 和天然气 相对贫 乏 ， 新 中国成立 之 时 ， 煤炭在能源构 成 中的 比例达 9 0 ％ ， 满足 了当时 的国家经济发展对能源 的需求。进入 2 0世纪 9 0年 代 ， 由于产业技术进 步 ， 能源结构调整力 度加大 ， 我 国煤炭消费 在能源消 费 中的比重逐步下 降。2 1世 纪 以来 ， 我 国大 力发展 城市化 ， 汽 车、 房地产 业 、 重 化工业 、 电力 工业 出现 了突飞猛进 的发 展态 势 ， 经 济对能源的需求快速增长 ， 煤炭在能源消费构成 中 的比重保持在 7 0 ％左右 。近 5年 以来 ， 我国经济发 展进入新 常态 ， 煤炭在 能源消费构成 中的 比重虽然 有所下降， 但仍保持在 6 0 ％以上 图 1 。由此可 见 ， 煤炭一直 是我 国最重要 的基础 能源 ， 在 我 国能 源消费构成 中占据主要地位 。 为满足国家经济发展需要 ， 煤炭行业 自建国以来 累计开采 了超过 6 0 0亿 t 煤炭。尤其是近十几年来 一 度竭尽全力， 在科技能力与产能并不匹配的情况下 开采 了大量煤炭。例 如 ， 2 0 0 4年开采技术 落后 的乡 镇小煤矿 的产量 占到我 国煤炭总产量的 3 9 ％。煤炭 总产 量 从 2 0 0 0年 的 l 0亿 t产 量 发 展 到 2 0 1 2年 的4 O亿 t 。以此支撑钢铁、 水泥和 电力行业发展 ， 使 我国的基 础设施得到长足发展 ， 经济总量从 2 0 0 9年 1捌 羞 年 份 图 1 煤炭 在能源消费构成 中的比重 Fi g ．1 Pr o po r t i o n o f c o a l i n e ne r g y c o n s ump t i o n 开始一直保持世界第二。仅仅在 “ 十一五” 期 间， 我 国煤炭生产和主要用煤行业对 G D P总量和增量的总 贡献率就达到了 1 5 ％和 1 8 ％左右 。由此可见 ， 煤 炭行业保障了国家经济发展的能源安全 ， 一直支撑着 国民经济和支柱行业的发展 。 然而 ， 煤炭为 国民经济发展做 出了重要贡献 ， 但 社会却对行业 的责难很多。“ 贡献 和责难” 并行 ， 显 然 ， 煤炭行业 的健康发展存在问题 。 2 科 学采矿 的 内涵与技术框 架 科学采矿理念初创时 ， 其核心 内涵包括 J 煤 炭生产机械化、 煤炭开采环境保护 、 煤矿安全生产 、 提 高资源回收率 。随着社会经济的不断发展， 科学采矿 的内涵也在不断丰富和完善 。近年来 ， 我国经济增长 方式不断优化 ， 能源消费结构在发生变化 ， 对煤炭经 济形势产生冲击 ， 同时， 对环境质量问题 日益重视 ， 因 此资源经济学和环境经济学 问题便成为科学采矿所 涉及 的重要 内容。因此 ， 在 当今时代背景下 ， 科学采 矿是指在保证安全的前提下 、 在环境容量的允许范围 内， 经济 、 高效 、 高采出率的采出煤炭。 科学采矿技术框架 主要包括安全 开采 、 绿色开 采 、 高效开采 、 节能低碳开采和经济开采等方面 图 2 。安全开采要求 以人 为本 ， 加大安全技术 的研究 和相关费用的投入 ， 防范各种事故灾难 的发生， 百万 吨死亡率达到国际水平 。同时还应增强对井下职工 作业环境 中粉尘、 高温 、 噪声等危害因素的防控 ， 防止 矿工伤亡与职业疾病的发生， 提高对煤矿工人劳动的 尊重和身心健康的保 护程度。绿色开采 旨在通过控 制或利用采动岩层破断运动 ， 从开采源头减轻采煤对 环境的影响或进行环境修复， 实现对煤层及共伴生资 源的共采或保护。高效开采是指大力推进不 同地质 开采条件煤矿的机械化 、 自动化、 智能化发展进程 ， 提 高生产效率 ， 降低井下用工数量。节能低碳是指充分 利用矿井开采 的物质资源与能源 如地热 资源 ， 达 到节能和提 高资源利用率 、 实现矿区低碳发展 的 目 4 煤 炭 学 报 2 0 1 8 年第4 3 卷 的。经济开采不仅要求采用先进 的科学技术 以降低 生产成本 ， 而且要将采矿 的外部成本 内部化 ， 社会成 本企业化 ， 以构建包括 资源成本 、 安 全成本 、 环境成 减沉 开采 斯收集利用1／ 痞 c 0 ， 减排／I ＼ 耗，减少温室气体』 ／一 机 电设 备节能 降耗 重视 资源 经济学 研 究 本 、 发展成本和生产成本在内的完全成本体系 ； 同时 ， 重视资源经济学研究 ， 实现与环境容量相匹配的科学 产能。 f 煤与瓦斯1 ＼共采 ／ ， 娄 动为基础，以保护＼ 。 环境为原则，在环 1 境 损 害 最 小 状 态 下 ／ ，一 、 毒 经济 开采 将外部成本＼ 内部化，社会成 本企业化 ，实现 完全成本开采 ， ＼延长产业链／ 完全成 本开采 绿色 开采 科学 开采 高效 开采 ／ 心 健 康 ／ 为匹配不同 ＼ ＼ ， ／ 开采地质条件，犬＼ f 力推进煤矿机械化、 ’ l 自动化 、智能化发展 一 ＼ 进 程， 提高煤 矿生 机械化 自动化 图2 科学采矿技术框架 F i g ． 2 T e c h n o l o g i c a l fr a me w o r k o f s u s t a i n a b l e mi n i n g 科学采矿的各个 方面并不是孤立 的 ， 而是 相互 联 系 ， 相辅相成的。绿 色开采使煤炭开采在 环境容 量 的允许范 围 内进 行 ， 将瓦斯 、 水 、 土地 、 矸 石 等视 为宝贵的 自然资源 ， 既实现 了节能低碳又保 障了煤 矿 的安全 开采 ； 高 效开采 提高 了煤 炭开采效 率 ， 减 少 了井下作业工人 的数量 ， 在实现 巨大 经济效 益 的 同时提高了煤矿开采 的安全性 ； 节能低碳 开采 提高 了资源的利用率 ， 降低 了能耗 ， 节约 了资源 ， 对 实现 经济开采起到了巨大推动作用。因此， 要实现煤炭 科学开采就要针对矿井 面临 的主要 问题 ， 协 同运用 煤炭科学开采技术 。 3 科学 采矿 的进展 自科学采矿理念提出以来 ， 得到煤炭行业的积极 响应 。科学采矿内涵不断丰富 ， 其外延不断拓展 ， 科 学采矿理念逐 步深入人 心 ， 深刻影 响着我 国矿业 法 律 、 法规和宏观经济政策 的制定。与此 同时 ， 国内矿 业科技人员围绕科学采矿相关技术进行 了一 系列创 新性研究 ， 取得众多研究成果。显著进展主要包括以 下 5个方面。 1 科学采矿 内涵不断丰富、 科学采矿理念影响 深远 。 科学采矿理念提出后不久便在全 国范围内推广 开来 ， 2 0 0 7年 由中国矿业大学 和 采矿与安全工程学 报 编辑部 组织 的第 一届科 学采 矿论 坛举办 ， 截 至 2 0 1 7年 ， 科学采矿论坛 已成 功举 办 7届。中国煤 炭 学会开采专业委员会连续 以“ 科学采矿新理论 与新 技术 ” 为 主题 召开学术年会。经过近 1 0年 的研究 ， 国内学者构建 了完整 的科学采矿和科学产能 的评价 方法及评价体系， 为实现科学采矿奠定了基础 。 在谢和平院士等主持下 ， 2 0 1 6年 中国工 程院首次发 布了中国煤炭企业科学产能排行榜 ， 2 0 1 7年科学产 第 1 期 钱鸣高等 再论煤炭的科学开采 5 能排行榜第 2次发布 ， 参评矿井数量增加到 4 0 6家， 合计生产能力 1 2 ． 3亿 t 。科学产能为煤炭行业综合 评价矿井安全、 高效 、 绿色生产水平提供 了重要依据 ， 为国家煤炭行业发展政策制定提供重要 支撑 ， 比如 ， 国家煤炭主管部 门秉持科学采矿理念 ， 积极引导煤炭 企业加快退 出落后产 能， “ 十三五” 期间我 国预计淘 汰落后煤炭产能 8亿 t 。 2 机械化换人 、 自动化减人稳步推 进 ， 高效智 能开采初露端倪 。 机械化是指矿井生产全过程的机械化 ， 包括采掘 全部生产 工艺 的机械化 、 运输 提升机械化 等。2 0 0 6 年 ， 我 国全 国平均采煤机械化程度仅 4 5 ％ ， 国有重点 煤矿为8 2 ． 7 2 ％， 乡镇煤矿几乎没有机械化。科学采 矿理念提出 1 0年来 ， 煤矿采煤机械化程度得到显著 改善 ， 国有重点煤矿机械化程度大于 9 5 ％ ， 中型煤矿 大于 7 0 ％ ， 小 型煤矿大 于 5 5 ％ ， 机械化程度 的提 高得益于小型煤 矿的改造、 兼并整合及 淘汰。2 0 0 5 年我 国 3 O万 t 以下的小 型煤矿约 2万处 ， 小型煤矿 产量 占比达到 3 8 ％ ， 而 2 0 1 5年小型煤矿数量降低至 4 8 7 5处 ， 小型煤矿产量 占比下降到 1 0 ％。 “ 十二五” 期 间， 我 国煤炭产能大量 向晋陕蒙地 区集中 ， 而南方 与东部 的产量 比例进一步缩 小。国 家推动企业兼并重组 ， 特别 是在主要产煤省 区地方 政府 的推 动下 ， 大型煤 炭企业 集 团快速 发展壮 大 ， 产业集 中度大 幅提升 。1 0年来我 国煤矿数 量 明显 下降 ， 由 2 0 0 5年的 2 ． 5万处降低 至 2 0 1 6年的 8 0 0 0 处 以内。经 过整合 提高进 入 门槛 和大 型煤 炭基地 的形 成 ， 逐 步形成 高度机械 化 的特 大型矿井 群 ， l 4 个大型煤炭基地原煤 产量 占全 国 的 9 4 ％左 右。矿 井机械化程度的提高使得煤矿人员工效不断增加， 2 0 0 5年国有重点煤矿全员 功效 仅为 3 ． 7 3 9 t ／ 工 ， 而 2 0 1 6年全 国大型煤炭企 业 中中煤 集 团和神华集 团 原煤工效分别达到 3 4 ． 6 1 t ／ ／ 工 和 3 3 ． 6 t ／ 工 ， 潞安集 团、 晋城煤业 、 陕 西煤化 、 兖矿 集 团、 开 滦集 团也都 超过 1 0 ． 0 0 t ／ ， 工 ⋯。 目前 ， 智能化技术逐步被引入并开始应用到煤炭 生产过程 中， 我国已建成“ 有人巡视 、 无人值守” 的智 能化开采工作面 4 7个 ， 主要经济技术指标进入 国际 先进水平行列。神华神东、 陕煤化等一批大型煤炭企 业通过高起点设计 、 高标准建设 ， 建成 了以大柳塔 、 红 柳林煤矿为代表的一批千万 吨级矿井群和以锦界 、 黄 陵一号井为代表的一批 自动化矿山和智能化开采工 作面， 引领了煤炭安全高效智能化开采发展方 向， 推 动了我国煤炭生产力总体水平的提升 _ 2 。 3 煤矿安全形势逐步好转 ， 百万吨死亡率与 国 际标准差距不断缩小 。 2 0 0 5年 ， 我国煤矿因瓦斯事故死亡 2 1 5 7人 ， 冒 顶事故 1 9 9 5人 ， 水 害事 故 5 9 3人 ， 运输 事故 5 5 9 人 图 3 。经过十余 年的不懈努力 ， 我 国煤矿安 全形势逐 步好转 ， 根据公 开事故信息统计 得 出 ， 2 0 1 6年我 国煤矿瓦斯事故死亡 1 7 0人 ， 冒顶事故 8 9 人 ， 水害事故 2 6人 ， 运输事故 4 7人 。国际标准百万 吨死亡率为 0 ． 0 2， 在我国煤炭产量高速增加的同时 ， 煤矿百万吨死亡率 由2 0 0 6年的 2 ． 0 4降低到 2 0 1 6年 的 0 ． 1 5 7 图 4 ， 与国际标准的差距进一步缩小。 2 5 0 0 20 0 0 l 5 0 0 占 1 0 0 0 5 0 0 O l 7 O 冒顶事故 ■ 垄 水害枣故 运输事故 瓦斯事故 事敞类型 图3 1 0年来我国煤矿事故死亡人数对比 Fi g ．3 De a t h t o l l s o f c o a l mi n e a c c i d e n t s i n Chi n a o f t he p a s t d e c a d e [ 一 ] 删 丑 8 年份 图4 近十余年来全国煤炭产量与煤矿百万吨死亡率 变化曲线 F i g ． 4 Cu r v e s b e t w e e n d e a t h r a t e p e r mi l l i o n t o n s a n d c o a l y i e l d i n Ch i na o f t h e p a s t de c a de [ ] 4 煤矿绿色开采技术创新百花齐放 ， 工程实施 成效显著。 我国煤层瓦斯储量为 3 6 ． 8 1万亿 m ， 与陆上常规 天然气储量相当， 虽然整体瓦斯资源丰富， 但我 国大部 分煤层透气性低 0 ． 0 0 5～ 0 ． 1 0 0 m ／ MP a d ， 很 难 抽 采。 2 0 0 6 年，我 国 煤 层 瓦 斯 抽 采 量 为 3 2 ． 4亿 m 。1 0年来 ， 我 国在煤 与瓦斯共采 理论 与技术方面取得了较大进展_ 2 ， 2 0 1 6我国煤矿瓦斯 抽采量达到 1 7 3亿 m ， 与 2 0 0 6年相 比提 高 了 4 ． 3 倍 图5 。随着我国煤层瓦斯抽采量的提高， 瓦 斯事故死亡人数在逐年下降 ， 2 0 1 6年瓦斯事故死 亡 6 炭 搬 2 0 1 8 年第4 3 卷 人数为 1 7 0人 ， 与 2 0 0 6年相 比降低 了 8 7 ． 1 ％ 。 由于煤矿瓦斯事故死亡人数 占比很大 ， 因此煤与瓦斯 共采技术的发展为我国煤矿百万吨死 亡率 的降低做 出了巨大贡献。 籁 U g 面 岛 器 图 5 我国近年来瓦斯抽采量与瓦斯事故死亡人数 J Fi g ．5 Cu r v e s be t we e n d e a t h t o l l s o f g a s a c c i d e n t s a nd qu a n t i t y o f g a s d r a i na g e i n Ch i n a o f t h e p a s t y e a r s [ 一 ] 在保水采煤 、 充填采煤及矸石减排方面 ， 我国亦 取得了重要进展。在保水采煤方面， 形成了基于关键 层位置的导水裂 隙带高度 预计新 方法 卜 ， 克服 了 传统经验公式中岩性均化处理带来 的误差 ， 有效指导 了我国保水采煤工程实践。另外 ， 针对我国西部水资 源匮乏、 煤炭开采破坏原有地下水 系统 的问题 ， 提 出 了煤矿地下水库理念 ， 并在神东矿区建成 3 2座煤矿 地下水库 ， 为矿区提供 了 9 5 ％ 以上用水 ， 为西部地 区 煤炭开采地下水资源保护利用提供了有效技术支 撑 [ 2 9 3 。 在充填采煤方面 ， 近 l 0年来充填采煤技术迎来 了快速发展 ， 形成了以固体 ] 、 膏体 、 高水材料 ] 等为代表性 的多种采空区充填采煤技术 ， 在充填材料 选择范围上得到了一定拓宽 ， 充填工艺与装备水平也 得到了大幅提高 ， 并在一些矿井进行了成功应用 。在 采宽得到控制的条件下 ， 采空区全部充填能够有效控 制地表下沉 ， 但从应用情况来看 ， 存在成本高 、 充填与 采煤干扰 、 充填采煤效率低的问题 。针对上述 问题 ， 提出了部分充填采煤技术 卜 ∞ J ， 从根本上强调 了充 填的 3方面本质 充填 目的是控制岩层与地表沉 陷； 充填减沉原理必须要充分利用岩层 关键层自承载 能力 ； 充填方式要充分考虑岩层移动 中采动裂 空 隙的演化特征 。在这些理念指导下 ， 部分充填得 到了长足发展 ， 相继研发了覆岩隔离注浆充填 、 短壁垮落 区嗣后充填 、 长壁墩柱 同步充填 等技术 ， 充填范围与作业方式更加灵活 ， 充填与开采效率大幅 提升 ， 将充填开采推向了新高度 。 另外 ， 通过开展煤矸石发电、 煤矸石制建筑材料 、 煤矸石制砖 、 生产农用肥料 、 制取新 型材料等综合利 用手段 ， 使得我国煤矸石综合利用率达到 6 4 ． 2 ％ ， 矸 石排放量大幅降低 。 5 多措并举降低煤炭开采成本 ， 增加企业综合 效益。 在市场经济条件下 ， 采用先进的科学技术以降低 煤炭开采成本 ， 始终是科学采矿的主题 。以山西省为 例 ， 2 0 1 0年以后 ， 随着科 技投入增加 ， 煤炭产量增 加 的同时， 吨煤成本在不断下降 图 6 。 L ● 1 将 留 图 6山西省 吨煤开采成本 Fi g ． 6 Co a l mi n i ng c o s t o f p e r t o n i n S ha n x i Pr o v i n c e[ 。 ] 我国煤炭循环经济有所发展 ， 其 中同煤塔山煤矿 循环经济 、 神华宁东煤化工产业等一大批循环经济 园 区相继建成 ， 实现了集 中生产 、 集约发展 ， 初步形成 了 资源环境和区域经济协调发展 的产业新格局。水煤 浆 、 型煤、 低阶煤提质等 洁净煤技术攻关取得 明显进 展 [ 。 我国于 2