千萬噸級礦井評價體系研究與實踐

張蘇陽（1.神華集團有限責任公司博士后工作站,北京市東城區,100011; 2.清華大學經濟管理學院,北京市海淀區,100084）

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千萬噸級礦井評價體系研究與實踐

張蘇陽1,2
（1.神華集團有限責任公司博士后工作站,北京市東城區,100011; 2.清華大學經濟管理學院,北京市海淀區,100084）

摘要為推動國家“十三五”經濟發展方式轉變,促進煤炭工業的轉型升級,神華集團公司基于所屬的千萬噸級礦井群,提出了建設世界一流示范礦井的目標。本文通過運用系統工程理論和戰略思維方法,結合模糊綜合評價法對千萬噸級礦井的評價體系展開深入研究,構建了由6個一級指標、21個二級指標構成的千萬噸級礦井評價體系,為建設世界一流示范礦井奠定了基礎。運用該評價體系對神華集團所屬的某千萬噸級礦井進行綜合評價,得出評價結論并應用于該礦井的工程實踐。同時,該評價指標體系在指導煤礦的運營和發展,衡量和建設世界一流礦井的評價方面也具有一定的借鑒意義。

關鍵詞千萬噸級礦井 系統工程 模糊綜合評價

我國作為世界采煤大國,2015年煤炭總產量已達到36.85億t,目前已建成安全高效煤礦406處。在國家特大型能源基地建設中,神華神東千萬噸煤礦及千萬噸煤礦群建設模式使我國煤礦建設的總體水平有了很大發展,極大地縮短了與發達國家的差距。近年來,按照國家建設世界一流企業的總體部署要求,神華集團公司的煤炭板塊在世界一流礦井建設方面進行了積極的探索和研究,其目的就是要把我國煤礦的建設提高到國際領先水平,引領行業技術發展方向,使神華煤炭板塊真正做強做優。在目前的形勢下,建設世界一流礦井具有十分重要的意義:一是可以大幅提升我國煤礦建設的總體水平;二是通過建設實踐,形成一套現代化煤礦建設標準和規范,提高我國煤炭工業在世界上的話語權;三是可以推動產業技術升級和技術進步;四是可以轉變企業發展方式,提高經濟效益,實現礦業開采與資源環境的協調發展。

煤礦建設是一個復雜的巨系統工程。如何建設和評價各項技術指標領先的千萬噸級礦井,進而對世界一流礦井的建設和評價提供借鑒和參考,都是值得深入研究的課題。本文基于系統工程的相關理論,結合神華集團所屬的某千萬噸級示范礦井工程實踐,就一流煤礦建設的評價體系做了一些有益探索。

1　世界一流礦井評價標準的構建

1.1煤礦建設和管理是一項復雜的巨系統

就煤礦生產系統而言,它涵蓋了采掘、通風、供電、排水和運輸等多個子系統,是一項復雜的系統工程。煤礦的生產規模主要受到開采自然條件、技術裝備和人員素質等因素的影響;煤礦經營的狀況則取決于生產管理、經營管理及企業生存環境等諸多因素。另外,煤礦生產活動不可避免的會對周邊的生態環境產生一定的影響。具體來說,其復雜性主要體現在以下三個方面:

（1）開采技術復雜。受煤礦水、火、瓦斯、煤塵、地質構造等自然條件的限制,在不同開采技術條件下,采煤和掘進工藝及其主要裝備手段不盡相同,煤礦生產及災害防治技術也十分復雜。

（2）管理組織結構復雜。煤礦生產管理環節多,有采掘管理、運輸管理、通風管理、供電管理、通訊管理和安全管理等。煤礦生產經營與外部經營有著千絲萬縷的聯系。以煤礦為單位的管理,具有典型的差異性和相互依賴性。

（3）煤炭企業生產與生存環境制約因素多。煤炭企業普遍面臨的問題是開采不可再生煤炭資源與建立永續利用生態環境之間的矛盾,此外還受到市場環境、企業競爭和地企關系等制約因素。

1.2評價理論體系構建

系統工程的理念一般是用定量和定性相結合的系統思想和方法處理大型復雜系統的問題。系統工程的基本方法就是用數學模型或者邏輯模型來描述系統,通過模擬反映系統的運行,求得系統的最優組合方案和最優的運行方案。采用合適的系統工程方法和工具開展系統工程實踐,可以對系統工程技術過程、活動及要素進行管理和控制,確保系統工程目標的實現。

本文評價理論體系的構建是以系統工程理論、綜合標準化理論、對標管理理論等為基礎,按系統論的方法,全面總結和提煉神華所屬的某千萬噸級示范煤礦建設及神東煤炭集團在世界一流礦井建設中取得的經驗,從多個角度全面、系統地提出礦井及其各個子系統的建設目標和評價要素,形成評價體系,為建設世界一流礦井建設提供標桿和準則。

1.2.1千萬噸級礦井特征分析

根據煤礦安全、技術、經濟、管理、生態等國內外發展趨勢,本文著重系統分析千萬噸級礦井應具備的相關特征。在實地調研了國內外10余座千萬噸級礦井的基礎上,重點收集了煤礦生產經營、節能減排、環境保護、循環經濟等方面的數據,從安全、高效、創新、智能、綠色、和諧等方面進行系統分析,得出了千萬噸級礦井的主要特征,同時為世界一流礦井建設標準及評價體系的深入研究奠定基礎。

千萬噸級礦井主要特征有以下六個方面:

（1）安全水平高。綜合來看,調研的10余家千萬噸級礦井2015年百萬噸死亡率在0.004左右,遠低于2015年全國煤礦百萬噸死亡率0.157。這說明千萬噸級礦井的安全必須是一流的,將來應努力朝著百萬噸零死亡的目標不斷邁進。

（2）經濟效益高。千萬噸級礦井企業通過降低成本,提高技術和管理水平,提高生產經營效率,實現規模化、集約化、專業化高效生產,使主要技術經濟指標保持國內甚至世界領先。

（3）創新水平高。許多千萬噸級礦井擁有技術創新和管理創新能力,引進、吸收和應用煤炭生產經營的最前沿技術,通過技術進步,推動安全及經濟水平的提高。

（4）智能化水平高。千萬噸級礦井通過信息化、數字化、智能化推動工業化水平的提高,很多礦井都實現了全部機械化生產和主要作業環節的自動化和智能化,危險作業實現了無人化和遠程遙控,生產監測及監控高度集成化和自動化。

（5）綠色開采水平高。千萬噸級礦井堅持綠色開采,節約和保護不可再生資源,最大程度地節能減排,保護生態環境,實現清潔高效生產。這是國家產業政策的要求,也是煤礦可持續發展的外部約束,同時是政府及公眾對煤礦生產的客觀要求。

（6）和諧程度高。在調研多家千萬噸級礦井的基礎上,本文得出,一流煤礦的科學發展,必須考慮相關利益者的訴求,只有內部及外部達到和諧共處,才能為煤礦的發展提供良好的內外部環境。

1.2.2千萬噸級礦井的目標體系及基本要素分析

為確定千萬噸級礦井建設及評價標準,必須分析其建設應達到的目標及影響目標實現的基本要素,采用目標導向、系統分析、整體協調的綜合標準化方法論,確定千萬噸級礦井要達到的總體目標和各個建設系統的子目標,最后形成協調一致的目標體系;再利用系統分析方法對達到各個系統目標所涉及的關鍵系統要素進行分析,確定影響要素與系統目標的作用機理,給出各個要素應達到的具體要求;最終實現系統與子系統、子系統與系統要素之間的協同一致,通過系統建設實現千萬噸級礦井的最終目標。

從千萬噸級礦井建設最終結果考慮,建設的核心就是要以實現安全、高效、創新、智能、綠色、和諧為目標體系的全面科學化建設。這六個目標也是源于對千萬噸級礦井的主要特征進行分析的基礎上得出的。這六個目標從社會、政府、公眾訴求的不同角度對煤礦生產經營提出了具體要求。因此,本文據此構建了千萬噸級礦井目標影響因素的邏輯模型,如圖1所示。

圖1　千萬噸級礦井目標影響因素框架圖

1.3評價指標體系的構成

千萬噸級礦井的內涵與特征決定了對其建設及評價的要求。基于一流煤礦發展的理論及上述建立指標體系的一般原則,結合我國煤礦的運行特點,千萬噸級礦井建設指標體系主要根據其要達到的目標進行設計。根據筆者查閱的相關資料,同時結合對國內10余家千萬噸級以上的煤礦進行實地走訪調研,運用德爾菲法結合26位礦井建設、生產經營管理、環境保護、科技等領域的專家意見反饋,按照指標得分的高低,從結果和過程兩個維度出發,分別從技術性、經濟性和經營管理三個方面進行指標提取,在初期7個一級指標和36個二級指標的基礎上,反復征詢專家意見,提取的指標既包含定量指標也包含定性指標。最終篩選出了安全、高效、創新、智能、綠色、和諧6個一級指標和21個二級指標,并且賦予了多個指標觀測點,使得指標觀測更具體。所建立的千萬噸級礦井評價指標體系如表1所示。

表1　千萬噸級礦井建設評價指標體系

一級指標　　二級指標指標觀測點智能信息技術普及率經營管理集成化程度集成化監控平臺數量監控平臺集成化程度、綜采工作面系統監控、掘進工作面系統監控、災害預警水平、人員及車輛定位、生產調度通信系統、選煤調度通信系統、行政通信系統、生產管理信息系統、智能排水系統綠色采區回采率廢水利用率地表生態修復率煤礦工業廣場綠化率單位工業增加值能耗、噪音控制、煤矸石利用率、伴生礦產采出率、煤礦水利用率、工業用水循環利用率、煤層氣（瓦斯）利用率、塌陷土地復墾率、生產區治理率和諧員工年均收入公益事業總投入占營業收入比例員工年平均休假天數職業健康、結構、培訓費占比、精神文明建設、制度及執行情況、礦區居民滿意度

2　神華神東煤炭集團某千萬噸級示范礦井建設實例分析

2.1千萬噸級示范礦井概況介紹

神華集團公司神東某千萬噸級礦井始建于1987年。該礦井從20世紀90年代初期開始,通過多次技術改造和提升,成為了我國第一個一井一面年產千萬噸的高產高效煤礦,創造了煤礦單產單進多項世界新紀錄。2003年該礦井產量達到1278 萬t、全員工效達到118 t/工,成為世界上最大的井工生產煤礦。該礦井的安全、生產、技術、經營等多項指標處于國內外領先水平。2011年該礦井開始5－2煤水平延深技術改造,神華集團公司決定在該礦井5－2煤技改過程中創建世界一流示范礦井,以此帶動煤炭板塊煤礦建設技術升級。

2.2模糊綜合評價的基本模型

在千萬噸級礦井的評價過程中,被評價對象、評價主體及其掌握的評價標準都具有一定的不確定性,此不確定性具體表現為:數據的不可靠性或不充分性、認識上的局限性和生態環境本身具有的復雜性等方面。模糊綜合評價方法能夠較好地控制干擾因素,綜合考慮多方面因素的影響,使評價結果更具綜合性、合理性和科學性。因此,本文選用模糊綜合評價方法對神華所屬某千萬噸級礦井的建設水平進行系統評價,評價的步驟如下:

2.2.1建立評價因素集和評語集

筆者在查閱大量有關礦井情況評價的文獻以及神華所屬的某千萬噸級礦井相關資料,得到了2015年該千萬噸級示范礦井建設的評價指標體系,如表1所示。根據評價指標體系的一級指標建立一級評價因素集,記為X｛1,X2,X3,X4,X5,X6｝＝X ,其中X1,X2, X3,X4,X5,X6分別表示安全、高效、創新、智能、綠色和和諧六個評價指標。根據評價指標體系的二級指標建立評價因素子集,記為Xi＝｛Xij｝,其中i＝1,2,3,4,5,6,j＝1,2,…,n,具體表示如下:

此外在對該千萬噸級礦井評價的過程中,我們對每個評價因素設立了5級評語,記評語集為V＝｛v1,v2,v3,v4,v5｝＝｛很好,較好,一般,較差,很差｝,每一個等級對應一個模糊子集。由表2數據可建立2015年該千萬噸級礦區的評價因素集合和其對應的分級標準集合。

表2　2015年某千萬噸級礦井評價指標及其估測值和分級代表值

一級指標　　二級指標　　單位　　估測值　　很好Ⅰ較好Ⅱ一般Ⅲ較差Ⅳ很差Ⅴ綠色X5采區回采率X51　%　95　 100　 90　 80　 70　60廢水利用率X52　%　73　 75　 70　 65　 60　55地表生態修復率X53　%　28　 35　 30　 25　 20　15煤礦工業廣場綠化率X54　%　85　 100　 90　 80　 70　60和諧X6員工年均收入X61　　萬元　8.5　 9　8　7　6　5公益事業總投入占營業收入比例X62　%　3.2　 4　 3.5　 3　 2.5　2員工年平均休假天數X63　　天　15　 20　 16　 12　8　4

1.2.2建立模糊關系矩陣

表3　2015年某千萬噸級礦井評價中模糊矩陣的線性隸屬函數表達式

根據表3中公式,可以獲得安全、高效、創新、智能、綠色和和諧因素的模糊關系矩陣,如下所示。

1.2.3確定各評價因素的權重

本文采用專家打分和層次分析法（AHP）相結合的方式來確定評價體系的中各指標的權重值。綜合有關專家寶貴意見,并結合層次分析法的客觀賦值,我們得到了具體的指標權重結果,如表4所示。

表4　2015年某千萬噸級礦井評價指標的權重值

由表4可得出安全、高效、創新、智能、綠色和和諧各因素的權重值矩陣,即:

2.2.4模糊矩陣的復合運算

在該千萬噸級示范礦井建設的指標體系中,我們定義方陣間的合成算子為“乘”運算,也就是說,模糊評價的結果為Si＝Bi×Ri。

根據最大隸屬度原則確定某礦區評價的水平,也就是評價向量S中值最大的元素Sn的序號n所對應的評語集V中的元素Vn就是被評對象的最終評語Q。在最終的計算結果中S,根據最大隸屬度原則,S2對應的0.4940這個值最大,對應于評語集V中的V2,因此,該千萬噸級礦井的綜合評估的結果為“較好”。

2.3評價結果分析

通過對該千萬噸級礦井建設的評價結論可以得出,該示范煤礦在一流礦井建設方面,在安全、高效、創新、智能、綠色、和諧六個維度方面都取得了一定的成績。尤其在安全、高效和智能方面取得了突出成績,在煤礦的高效化開采、高能效利用,自動化、信息化、數字化、智能化煤礦管控平臺的建設,低破壞、低擾動的綠色和諧發展方面,為未來一流礦井的建設實踐提供了借鑒和參考。

3　結論

千萬噸級礦井建設及其評價體系的構建,是神華集團公司在建設世界一流企業的過程中所做的一項新的嘗試。面對這一復雜巨系統工程,本文運用了系統工程理論,結合戰略思維方法,嘗試構建了世界一流礦井建設評價標準,研究給出了一流煤礦的基本特征和評價指標體系。運用該體系對神華集團所屬的某千萬噸級礦井建設水平進行評價,得出了“較好”的評價結論并指導該示范礦井的工程實踐,同時給出了建設一流示范礦井的基本路徑。同時,該評價指標體系在指導煤礦的運營和發展,衡量和建設一流礦井的評價方面也具有一定的借鑒意義。

目前,該千萬噸級示范礦井建設已基本完工,通過工程實踐,驗證了評價指標體系的科學性和適用性。

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（責任編輯張大鵬）

Research and practice on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mine

Zhang Suyang1,2
（1．Shenhua Group Co．,Ltd．,Dongcheng,Beijing 100011,China; 2．School of Management,Tsinghua University,Haidian,Beijing 100084,China）

AbstractIn order to driving the 13th Five-Year Plan for the transformation of economic development mode and promoting coal industrial transformation and upgrading,Shenhua Group provided a target to build a top of the world demonstrated coal mine basing upon their amounts of 10-million-ton capacity coal mines．According to utilization of system engineering theory and strategic thinking method,the author conducted an intensive study on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines and also build an evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines by combining fuzzy comprehensive evaluation method．The system includes 6 first class indicators and 21 second class indicators which established a foundation for building the top of the world coal mine．The system was applied to comprehensive evaluate one 10-million-ton capacity coal mine of Shenhua Group and get evaluated conclusion and engineering practice,in the meanwhile,the evaluated indicator system provided a reference on evaluation of guiding coal mines＇operation and development,and measuring and establishing the top of the world coal mine．

Key words10-million-ton capacity coal mines,system engineering,fuzzy comprehensive evaluation

中圖分類號TD－9

文獻標識碼A

作者簡介:張蘇陽（1985－）,男,河北省清苑縣人,神華集團有限責任公司博士后,管理學博士,從事國有資本投資運營、系統工程實踐方面的研究。