關于貴州省煤炭生產系統的沖量過程穩定性分析

鄧小宇 聶俊麗

1.貴州財經大學數學與統計學院，貴州 貴陽 550004

2.貴州大學，貴州 貴陽 550025

關于貴州省煤炭生產系統的沖量過程穩定性分析

鄧小宇1聶俊麗2

1.貴州財經大學數學與統計學院，貴州 貴陽 550004

2.貴州大學，貴州 貴陽 550025

近年來，貴州省煤炭需求量日益擴大，煤炭年產量增加，導致煤炭生產系統各影響因素不斷變化。本文構建了貴州省煤炭生產系統的沖量過程模型，分析其系統沖量過程的穩定性。

煤炭生產系統；沖量過程；穩定性；產量；安全生產

引言

貴州是我國南方的煤炭資源富集省，有“西南煤?！敝Q。煤炭資源開采除滿足省內需求外，還將大量的煤炭資源輸入周邊省份。從二十世紀七十年代中期起，貴州每年都有近400萬t煤炭以“統配煤”的形式遠銷到兩廣、兩湖及浙、贛、閩、蘇、滬一帶，初步奠定了“北煤南運”與“西煤東運”并存的格局?！拔麟姈|送”戰略的實施，為貴州經濟迎來了千載難逢的發展機遇。貴州省處于西南與華南的結合部，其電力送往廣東具有資源、區位和價位優勢。按照貴州省政府與廣東省政府簽訂的協議，“黔電送粵”從2002年的100萬kW提高到2007年的550萬kW，2010年送電負荷達到800萬kW以上。隨著貴陽～廣州高速公路和快速鐵路的建設投運，我省與廣東乃至華南的聯系將更加緊密，貴州煤炭資源的戰略地位也將更加突出。

近年來的“西電東送”能源戰略的實施以及2012年國發2號文件《國務院關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》的發布，煤炭產量逐年增加的趨勢較為明顯。煤炭產量的增加對能源市場和煤礦安全生產帶來了什么樣的影響？煤炭生產系統是否穩定等問題都是非常值得關注和研究的。煤炭生產系統的影響因素極為復雜，本文主要從外部的市場經濟系統和煤炭開采系統兩個方面來確定煤炭生產系統的影響因素，構建煤炭生產系統，從而進行煤炭產量的增加對能源市場和煤礦安全生產的影響以及煤炭生產系統的穩定性的研究。

1 煤炭生產系統模型的建立

煤炭生產系統穩定性的研究，確定研究的對象和原因（即系統的邊界）及各因素間的相互關系是非常關鍵的，系統建模過程中，合理的簡化是必不可少的。在此，煤炭生產系統僅考慮煤炭產量、煤炭價格、市場需求、煤礦資金投入（安全投入）、煤礦安全設施、煤層開采條件、工作面單產能力、煤礦機械化程度8個因素。由于各因素間的影響較為復雜，因此，各因素間的相互影響主要根據客觀規律作出決定，同時，根據貴州省實際情況進行局部的調整。煤炭生產系統的每個因素用圖的一個頂點表示，因素間的直接影響用帶有方向的箭頭表示，在箭頭旁分別用“+”號和“-”號來表示影響因素是促進的（正面的）,還是促退的（負面的），形成煤炭生產系統的帶符號的有向圖，如圖1所示。

圖1 煤炭生產系統帶符號的有向圖

圖1的關系矩陣A為：

2 煤炭生產系統沖量過程穩定性分析

顯然，圖1是雙向連通的改進的玫瑰形圖。用ak記長度為k的閉路的符號和（當沒有長度為k的閉路時令ak=0），設r是使ar≠0的最大整數，r＞0時，系統沖量過程穩定的條件是：

定理1：系統沖量過程沖量穩定的必要條件是

ar=±1 （1）

ak=-arar-k,k=1,2,…r-1 （2）

定理2：若系統沖量過程沖量穩定，則系統沖量過程值穩定的充要條件是

由圖1，a1=1，a2=1，a3=1，a4=0，a5=1，滿足（1）式；a2=-a5a3a3=-a5a2-不成立，不滿足（2）式。因此，為了滿足系統沖量過程沖量穩定的必要條件，必須調整。

3 煤炭生產系統沖量過程模型調整

3.1 調整煤炭產量與煤炭價格的關系

根據上面的分析，煤炭生產系統模型不滿足（2）式，于是改變圖1中v1v2的符號由-1改為+1，此次改動的意義是將原來的“煤炭產量的增加引起煤炭價格下降”調整為“煤炭產量的增加引起煤炭價格上升”。這看似違背了經濟學相關原理，但在貴州省煤炭生產在西電東送大背景下，煤炭市場呈現供不應求的局面，煤炭產量逐年增加，煤炭價格也是不斷增長。根據近幾年的貴州煤炭生產系統現狀，由于貴州省煤層賦存條件復雜，開采設備、安全設施較為落后，安全生產事故頻發，貴州省相關監管單位出臺了一系列針對我省多數煤礦為高瓦斯、突出礦井的開采、瓦斯防治等政策、措施，同時對小煤礦進行整合并關閉不具備安全生產條件的小煤礦。可以說，我省煤礦的自身條件、政策一定程度上限制了煤礦開采量。因此，“煤炭產量增加同時煤炭價格上升”在一定時間內是可以接受的，由于國家政策和“西電東送”等能源戰略對我省煤炭市場的強烈刺激下，我省煤炭在達到一個新的供需平衡前，這種情況可能仍將持續一定時間，也是符合經濟學的相關理論的。同時，這種價格政策變化是在人力可控的范圍內。

3.2 調整煤炭產量與煤礦資金投入（安全投入）的關系

將v1v4由+1改為-1，即將“煤炭產量增加引起煤礦資金投入（安全投入）增加”調整為“煤炭產量增加引起煤礦資金投入（安全投入）減少”。安全生產是煤礦建設的命脈，建立、健全礦井安全保證體系，完善安全崗位責任制，是礦井建設的重要環節。煤礦建井初期，煤礦安全專用工程設施勞動人員配備根據礦井設計生產能力、工作制度、管理系統組織形式、煤層賦存條件、開拓方式、采煤方法、工藝系統、機械化程度等等因素具體配備。每年按安全規程、操作規程、行業規程等要求制訂培訓計劃，對煤礦職工，特別是特殊工種人員必須通過主管部門進行培訓，并經考試合格后，持證上崗。 煤炭生產率提高，煤炭產量增加，煤礦企業勢必有更多資金投入到煤礦安全生產中。然而除煤礦初期投入較大外，隨著煤礦開采技術及安全技術措施的更新，煤礦后期資金投入（安全投入）將保持在合理的位置上，換句話說，煤礦安全投入將可能減少這是完全有可能的。

需要強調的是，在煤礦生產過程中，安全與生產既有矛盾性，又有統一性。安全與生產的矛盾，首先是生產過程中的人的不安全、物的不安全狀態與生產順利進行的矛盾；其次是安全工作與生產工作的矛盾，表現為采取安全措施時會影響生產，增加成本。從長遠看，這些矛盾只是暫時的，矛盾一解決，很快就會促進生產，提高勞動生產率。這種矛盾是表面的、淺層次的矛盾，實際上，安全與生產是統一的。嚴格執行安全規定，看似降低勞動生產率，但從深層次看，一旦發生事故，將會損失更多工時，將會造成生命和財產損失。另一方面，生產的發展，為安全創造必要物質條件。所以安全與生產互為條件，相互依存。沒有生產活動，安全問題就不可能存在；沒有安全條件，生產也不能順利進行。安全促進生產，生產必須安全。

從經濟規律來講，安全投入和煤礦銷售收入均是要以最少的投入獲取最多的產出。因此，煤礦應有合理的安全投入保證勞動的正常進行，增加煤礦生產經濟的產出；避免或減少事故的發生，減少事故帶來損失。煤礦安全設施的實施，受煤礦生產經濟和現有開采技術的制約。安全投入出自煤礦收入的一部分，如何處理好兩者的關系至關重要。煤礦生產必須在安全的條件下進行，煤礦銷售收入就必須優先考慮有關安全的問題，要把生產過程置于安全經濟規律的約束之下，使其符合安全要求；同時，煤礦安全設施受經濟的制約，經濟（生產）不發展，就沒有足夠的安全投入，也就不會有足夠煤礦安全設施。經濟（生產）的發展，才有安全投入的基礎，兩者相輔相成。隨著煤礦安全生產技術的不斷更新，煤礦從業人員積累了較多關于解決瓦斯災害、水害等治理經驗，安全投入從某種程度來說，將會保持在一個合理的位置，而不會完全隨著煤炭產量的增加而增加。

4 結語

對調整后的煤炭生產系統沖量過程模型檢驗a1=0，a2=-1，a3=-1，a4=0，a5=-1滿足（1）、（2）式；

式。此時，煤炭生產系統沖量過程沖量穩定、值穩定。

綜上，在2012年國發2號文件《國務院關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》和“西電東送”能源戰略的背景下，上述沖量過程模型在較長一段時間內是穩定的。煤炭作為重要的一次性能源，在遵循市場經濟的前提下，相關管理職能部門還必須進行宏觀調控。煤炭產量增加保障了與日俱增的煤炭需求，但加深了煤礦生產與安全之間的博弈。因此，煤礦生產單位加強煤礦安全生產的意識和執行力將至關重要，同時相關管理職能部門針對煤炭生產不同時期的政策措施是解決這一博弈的關鍵。

[1] 姜啟源，謝金星，葉俊.數學模型[M].高等教育出版社，2006：248-253.

[2]國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程.[M].煤炭工業出版社，2011

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.003

貴州省科學技術基金項目：巖溶地區礦井突水預測信息系統——以桐梓煤礦為例（黔科合J字[2011]2036號）