煤礦經濟合理設計規模的探討

康建國

（神華神東煤炭集團公司，陜西省神木縣，719300）

1 概述

煤礦設計規模（設計生產能力）即煤礦年生產煤炭的總噸數，是指一處具有獨立完整生產系統的煤礦各生產系統（環節）所具備的煤炭綜合生產能力，以萬噸／年為計量單位。煤礦設計服務年限指以設計生產能力組織生產所能服務的年限。按照國家關于煤礦設計的規定和規范，煤礦（新建、改擴建和技術改造項目）設計規模由具有相應資質的設計單位綜合礦井資源條件、開采技術和裝備水平等因素合理確定；煤炭行業管理部門應當依據國家關于煤礦基本建設程序的規定，對煤礦初步設計進行審查，確定煤礦設計生產能力；對不符合國家關于煤礦初步設計規定和規范的，不予通過。

礦井與水平服務年限計算公式如下：

式中：T——設計計算服務年限，年；

ZM——可采儲量，萬t；

A——年產量，萬t／a，A在實際生產中亦不是一個確定的數；

K——儲量備用系數，宜采用1.3～1.5。

隨著煤礦開采技術裝備與管理水平大幅度提高，煤礦新建、改擴建和技術改造項目設計中規模與服務年限確定時與現行的煤礦設計規定和規范之間的問題越來越突顯。煤礦設計投產或達產規模小時，其設計規模與服務年限基本能符合規范要求，而當投產或達產規模較大時，按現常規計算服務年限的方法得出的服務年限不符合規范，相應煤礦項目設計報批核準時也存在不便執行的問題。本文對煤礦設計時規模與服務年限確定中的一些問題進行了論述，闡述了一些筆者的看法。

2 設計規模的確定

煤礦設計工作面對的是在礦井資源條件、開采技術條件、管理水平、市場條件、人員技術素質等已給定的情況下，確定設計規模的問題，因此需處理好設計規模與裝備水平、生產組織接續、經濟效益之間的關系，同時要符合相應的煤炭設計規范和規定。

在市場經濟條件下，無論是企業還是國家更關心經濟效益好壞的問題，經濟效益與煤礦設計規模、服務年限相互影響、制約，因此在煤礦設計實踐中，設計規模的確定工作往往陷入兩難境地。下面主要從裝備水平、經濟效益、生產組織接續對設計規模的影響進行分析說明。

2.1 裝備水平

近年煤炭生產成套設備裝備技術取得重大發展，7m一次采全高長壁綜采成套設備裝備技術在神華神東礦區成功投入生產，單套綜采成套設備年生產能力在1200萬t以上；6.3m一次采全高長壁綜采成套設備裝備技術在神東礦區已成熟推廣使用；6.3m以下一次采全高長壁綜采成套設備裝備技術的應用在神東已成歷史。長壁綜采成套設備裝備的生產能力（按照成套設備裝備中支架高度作分類標志）見表1。

表1 長壁綜采成套設備裝備的生產能力

2.2 生產組織接續

礦井煤層賦存狀況較復雜，往往是在一個井田內煤層賦存條件較好（煤層厚度較厚、賦存穩定、頂底板條件好、瓦斯低）的與賦存條件較差（煤層薄、賦存不穩定）的相互并存。煤層賦存條件較好的煤層層數、面積與煤層賦存條件較差的煤層層數、面積沒有規律，其煤層儲量相差較大。對于賦存條件好的煤層遠多于賦存條件差的煤層，其礦井生產組織接續、設計規模的確定相對較易；而對于賦存條件好的煤層與賦存條件差的煤層相當，且分布無序，則礦井生產接續組織較難。

從采掘裝備水平來看，在條件適宜時，一套長壁綜采設備可實現千萬噸特大型煤礦生產需求。煤層賦存條件的復雜性，必然會在礦井生產服務期內存在，一個時期單水平單采區裝備1套綜采工作面生產可實現1000萬t／a左右的產量，而另一個時期多水平、多采區裝備4～7套綜采其生產能力方可實現1000萬t／a。

為了保證安全生產、便于礦井生產接續安排及管理、提高資源回收率、不丟煤、實現采掘平衡，煤炭工業礦井設計規范及安全規程對礦井生產能力、采掘工作面裝備、生產組織接續規定如下：新建礦井設計生產能力，應進行第一開采水平或不小于20年配產；新建和擴建礦井配產，均應符合合理開采程序，厚、薄煤層及不同煤質煤層合理搭配回采，不應采厚丟薄；同時生產的采區數及采區內同時生產的工作面個數，礦井同時生產的采區個數，應體現采區合理集中生產和保證采區正常接替的原則，一般不宜超過3個，條件適宜時可考慮一礦一區一面；采區內同時生產的采煤工作面個數，應體現工作面合理集中生產和保證工作面正常接替的原則，綜合機械化裝備的采區，同時生產的綜采工作面宜為1個，條件適宜的盤區可布置2個綜采工作面；1個采區內同一煤層的一翼最多只能布置1個回采工作面和2個掘進工作面同時作業；1個采區內同一煤層雙翼開采或多煤層開采的，該采區最多只能布置2個回采工作面和4個掘進工作面同時作業；嚴禁在采煤工作面范圍內再布置另一采煤工作面同時作業。

根據規定及規范，設計應在符合其要求、煤層條件適宜的情況下優先選擇裝備單套綜合機械化工作面，而不是采用多套去回采條件差的煤層，對厚煤層采用分層開采，降低單套綜采的能力。

2.3 經濟效益

國家或地區經濟發展對煤炭的需求或國內外市場需求，是確定煤礦設計規模的前提，有市場才有經濟效益，而在市場確定的情況下，礦井設計規模的經濟合理則主要指噸煤基建投資少、建設周期和達產時間短、噸煤生產費用低、利潤高、投資回收期短等，即在市場經濟條件下，要保證最少投入，獲得最大的產出和效益。

為此，設計應努力減少井巷工程量、改進開拓部署、多做煤巷，縮短井巷貫通距離，依靠科學技術進步，積極采用先進工藝、技術、設備和材料實現少投入、高產高效，只有實現高產高效才可以實現低成本運營和高收益。單產高了，同樣規模，裝備的綜采設備的數量少了，配套設備少了、礦井定員少了，井上下工程量少了，基建投資才可合理地少，建設周期和達產時間方可短，噸煤生產費用才能低，投資回收期才能短；若單套綜采可實現的產量，利用多套實現，則不夠經濟不夠合理。

3 解除投產達產規模較大的顧慮

若煤礦設計投產或達產規模較大，煤礦相應的一些生產系統能力較大，而達產規模保持一段時間后，不考慮其它因素，由于礦井煤層條件、采場條件等發生變化，在滿足規范、經濟合理的條件下，通過增加開拓水平、準備盤區、采掘工作面數量尚不能保證（設計達產規模）產量穩定時，礦井需要降低生產規模，是否會出現基礎設施閑置浪費、煤炭產量不穩定、生產監管難度加大、生產系統“大馬拉小車”等問題，筆者認為這些問題已不是制約因素，況且隨著信息化管理手段的進步、市場經濟制度的成熟、設備裝備控制技術的進步、煤礦企業辦社會職能的剝離深化，企業管理水平的提高，生產規模更不成為制約因素。

3.1 合理確定設計投產達產規模保持時間

目前礦井的投資回收期一般在10年左右，若控制其設計投產達產規模服務年限超過投資回收期，則其投資已收回，國家和投資者利益便有了保證。

3.2 深化煤礦企業辦社會職能的改革

企業辦社會職能弱化后，企業建設主要集中在生產方面，而與生產無直接關系的職工福利設施等的建設由社會集中建設，另外企業設備的維修、物資供應等集中建設，均不會因某個礦井產量人員的增減而增加投資或設施閑置浪費。生產方面的一些設施可根據需要做他用，畢竟此方面的設施要少得多。礦務工程中除井筒水平大巷等開拓巷道服務范圍大、年限相對較長外，其它準備回采巷道均服務某一個采區或工作面，而該工作面或采區回采結束后，其亦報廢，因此更無多少浪費。

3.3 采用先進、節能的變頻控制系統及設備調劑使用

礦井規模降低后，存在部分系統如主提升系統、地面生產系統能力偏大的“大馬拉小車”現象，此現象通過采用變頻控制系統，可有效降低能耗；運輸系統降速運行，其他系統可單系統運行，或將部分設備調劑到其它煤礦使用；地面生產系統可增加外來煤（非本礦井主井口出的煤）的量，提高地面生產系統的效益。根據神東設備使用經驗，降速降能運行后，設備的故障率降低、維護費用降低；另外礦井生產一段時間后，部分設備亦到了報廢期；部分設備的服務年限反而加長。

3.4 煤炭產量不穩定，生產監管難度加大

煤炭供給穩定與否，不是某一個或幾個礦井產量所能影響的，主要受國內國際兩個市場的影響。隨著信息化管理手段的進步，信息傳遞分析的速度更快、更準確，企業及時上傳礦井產量變化規劃，生產監管部門及時掌握信息，分析數據，利用信息分析結論從整體上對煤礦（新建、改擴建和技術改造項目）數量或產能項目、規模的控制來實現煤炭供給的穩定和安全，實現高效科學的生產監管。

4 結論

煤礦設計時綜合資源條件、開采技術條件、裝備水平、生產組織接續、市場條件、經濟效益等因素，并考慮企業管理水平、人員技術素質等因素，可以分時期確定煤礦設計規模，設計服務年限采用分時期服務年限之和進行計算，以實現設計規模的經濟合理。隨著市場經濟制度不斷完善、健全，規模與服務年限的關系理順，煤炭企業超能力生產的現相將不會存在，煤礦將量能力而生產，煤炭企業也將會安全、健康、科學、經濟合理地可持續發展。

［1］《煤礦安全規程》專家解讀編委會.煤礦安全規程專家解讀（井工部分）［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2006

［2］張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊［M］.北京：煤炭工業出版社