常興煤礦3107工作面充填復采經濟可行性分析

閆澤勝，李龍清，高曉旭，李世芳，劉 歡，王恒榮

(西安科技大學能源學院，陜西 西安 710054)

0 引 言

針對陜北淺埋煤層開采過程中出現的一系列環境問題，提出了保水開采[1-2]。對此許多學者做了大量的研究并取得突破性進展[3-8]。2005年榆陽礦區十余處礦井采用限高和條帶開采的保水技術方案并取得了成功，但是條帶開采遺留了大量的煤柱，導致采出率低下，浪費了大量的煤炭資源，隨著時間的推移采空區煤柱將可能發生自燃，政府和企業每年將花費大量金錢和精力進行治理[9]。同時，條帶煤柱經過長時間的受載及蠕變，條帶煤柱將會破壞失穩，誘發地表坍塌，造成不可估量的損失[10]。隨著國內煤炭價格的持續回暖，國家政策方面的鼓勵以及部分地方煤礦資源枯竭的現實情況，采空區條帶煤柱回收提上了日程。傳統開采方法在煤柱回收過程中，存在采場超前煤柱被剪壞和壓壞的問題，因此解決好在煤柱回收過程中采場超前煤柱穩定性問題十分重要。試驗研究表明充填開采是解決復采遺留煤柱的有效方法，對于傳統老礦區安全高效地開采具有重要意義[11]。但是充填開采工藝復雜、成本高，面臨成本效益失衡問題[12-13]。陜北淺埋煤層的特殊性，要求充填體材料擁有足夠高的強度，加大了充填成本，使得采空區充填復采項目投資風險增大，因此需要對項目的投資與產出問題進行科學合理的分析與評價。

本文以榆林市榆陽區常興煤礦3107工作面充填復采項目為例，對項目投資成本進行分析，用凈現金流量法評價該項目的經濟可行性，分析凈現值、內部收益率對各影響因素的敏感性，并提出改善經濟效益的建議，為充填復采項目的投資決策、管理提供依據。

1 項目概況

常興煤礦位于榆林城東北約15 km處常家梁村，屬于保水開采區域。 3107工作面位于井田東北部，煤層平均傾角0.5°，平均厚度5.35 m左右。3107工作面開采面積276 150 m2，地質儲量193.5萬t，設計回采率56%，可采儲量108.36萬t。3107工作面采用條帶于2018年3月開采完畢，遺留條帶采空區101個，尺寸為長×寬×高=150 m×10 m×4.55 m；遺留條帶煤柱100個，各條帶煤柱尺寸為長×寬×高=150 m×8 m×4.55 m，遺留條帶煤柱可復采儲量約70萬t。

2 投資成本分析

2.1 投資分析

常興煤礦充填復采項目建設中的投資包括土建工程、設備及安裝工程、井巷工程及其他費用的總投資。投資費用見表1。

表1 投資費用表Table 1 Investment costs

2.2 成本分析

成本費用估算根據《煤炭工業建設項目經濟評價方法與參數》及礦區實際，結合新的財務制度規定和類似礦井實際成本進行估算。充填系統建成后，充填復采實施過程中增加的充填費用主要包括充填材料費用(C1)、動力費(C2)、職工薪酬(C3)、修理費(C4)、其他費用(C5)以及采煤生產經營成本(C6)。則成本費用(c)的計算見式(1)

(1)

1) 充填材料費。按年充填45萬m3充填體計算，則充填材料的年消耗量、單價及費用見表2，整個充填材料費用為4 954.5萬元。

表2 常興煤礦充填材料費用概算Table 2 Estimation of the cost of filling materialsin Changxing coal mine

2) 充填動力費。設備總功率為1 200 kW，電費為0.6元/kW·h，負荷系數取0.8，充填量為129.9 m3/h，則充填體的電費為0.6×0.8×1 200/129.9=4.43元/m3；年充填量為45萬m3，則年電費消耗為199.35萬元。

3) 職工薪酬。 職工薪酬按三班制計算，地面充填人員24人，井下20人，人均收入5 000元/月，1年按充填10個月計，則年職工薪酬消耗為220萬元。

4) 修理費。根據設備及其安裝工程固定資產原值按提存率計算，設備的提存率為2.5%。

5) 其他費用。不可預計費用100萬元/a，其中包含設備損件消耗、日常維護費、車輛油費等。

6) 采煤生產經營成本。根據礦方提供數據為2 079.95萬元。

7) 充填總費用。根據式(1)計算充填總費用為7 614.64萬元。

8) 3107工作面充填整體噸煤成本(c′)，其計算見式(2)。

(2)

式中,Q為工作面年產量，26萬t/a。

根據式(2)得充填工作面整體成本為292.87元。3107工作面充填生產原煤設計成本估算見表3；噸煤生產成本構成見圖1。

表3 3107工作面充填生產原煤設計成本匯總Table 3 Summary of design cost of raw coal for3107 working face filling production

圖1 噸煤生產成本構成Fig.1 Cost structure of tons of coal production

3 財務分析

3.1 現金流量表

現金流量表，見表4。

表4 現金流量表Table 4 Cash flow statement

3.2 指標選取

通過對充填開采的了解，以及對市場、環境、技術方案的充分調查，本文選取財務凈現值(FNPV)、靜態投資回收期(Pt)、財務內部收益率(FIRR)三個指標對充填復采項目進行財務分析。

3.3 財務凈現值分析

財務凈現值計算公式見式(3)。

(3)

式中：CI為現金流入量，萬元；CO為現金流出量，萬元；(CI-CO)t為第t年的凈現金流量，萬元；IC為礦井基準收益率，稅前10%，稅后8%；n為計算期，本文取11 a。

本文的基準收益率采用國家主管部門發布的行業基準收益率，是企業或者行業以動態的觀點所確定的可接受的投資方案最低標準的收益水平。根據式(3)計算出項目財務凈現值為6 905.56萬元，財務凈現值大于0，該項目是可以考慮接受的。同時該充填復采項目達到設計生產能力后投資利潤率達到35.26%。

3.4 投資回收期分析

投資回收期根據現金流量表中累計凈現金流量求得，計算見式(4)。

(4)

式中，T0為累計凈現金流量開始出現正值年份。

根據式(4)求得充填復采項目的投資回收期為4.36 a，小于同類行業基準回收期7.5 a，表明項目投資能在規定的時間內回收，項目在財務上可以考慮接受。

3.5 財務內部收益率分析

財務內部收益率計算見式(5)。

(5)

式中：CI為現金流入量；CO為現金流出量；為第t年的凈現金流量；t為計算期。

由式(5)計算得FIRR(32.67%)>i0(基準收益率8%)，故該項目可接受。

4 風險及不確定性分析

本文采用盈虧平衡分析和敏感性分析兩種分析方法對該投資項目進行分析研究。

4.1 盈虧平衡分析

根據正常生產年份或平均年產量、成本數據、銷售稅金等進行計算，見式(6)。

(6)

式中：u為盈虧平衡點(生產能力利用率)；P為產品單價；Cf為固定成本；Cv為可變成本。

本項目盈虧平衡點(生產能力利用率)=63.2%，即該項目只要達到設計規模的63.2%，也就是年產量達到16.43萬t/a，企業就可以保本，適應市場變化等能力很強，項目風險較小。

4.2 敏感性分析

本項目對投資、售價、產量、經營成本做了以5%為幅度在-10%～+10%范圍內的單因素變化的敏感性分析。根據求得數值繪制敏感性分析圖，見圖2。由圖2可知，售價為最敏感性因素，其次為產量、投資、成本。在所有測算條件下，項目均具有較好的財務效益，項目具有很強的抗風險能力。

圖2 敏感性分析Fig.2 Sensitivity analysis

5 結 論

1) 在噸煤成本中占比最大是材料費(63.54%)和采煤生產經營成本(26.67%)，兩者合計占比達到了90%以上。在未來應加大充填材料的研發力度，降低企業生產經營費用，以應對未來市場的價格上漲，獲得更大利潤。

2) 經財務分析得到充填復采項目投資回收期為4.36 a，小于行業基準投資回收期7.5 a；財務內部收益率32.67%，大于行業基準收益率8%；凈現值為6 905.56萬元。結果表明項目投資回收期合理，具有財務盈利能力，以8%的基準收益率等來衡量，該項目在財務可行。

3) 通過不確定性分析，得到充填復采項目盈虧平衡點為63.2%，即年產量達到16.43萬t/a時即可實現盈利，項目風險小；通過敏感性分析知售價為最敏感因素，在未來應關注市場價格變動，及時調整相應對策。