煤炭資源安全綠色高效開發綜合評價研究＊

張金鎖 劉春光 張 偉 袁顯平

(西安科技大學能源經濟與管理研究中心，陜西省西安市，710054)

1 引言

安全、綠色、綠色是煤炭資源科學開發的核心標志。通過走本質安全、環境友好和高效節約的科學開發之路，實現煤炭資源安全綠色高效開發，是實現我國煤炭產業健康、可持續發展的必由之路。目前，在微觀層面上，針對煤礦的安全綠色高效開發綜合評價研究已取得了一定的進展。但是，在宏觀層面上，對煤炭礦區的安全綠色高效開發水平的評價研究仍然是空白。因此，有必要結合我國具體煤炭產區，對煤炭礦區安全綠色高開發水平進行綜合評價，在進一步豐富我國煤炭資源科學開發評價方法的同時，揭示出制約不同礦區煤炭資源科學開發的主要問題，為政府部門有針對性地制定相關政策提供參考。

陜西省是我國重要的煤炭工業基地之一，全省含煤總面積約57000km2，累計探明資源量1700億t，保有資源量位居全國第三位，這些資源主要分布在陜北侏羅紀煤田、陜北石炭二疊紀煤田，陜北三疊紀煤田、渭北石炭二疊紀煤田和黃隴侏羅紀煤田，即陜北、渭北和黃隴三大礦區。2012年，陜西省生產煤炭4.63億t，同比增產5800萬t，增長14.3%，穩居全國第三位；實現工業產值2100億元，同比增加328億元，提高18.5%，占陜西工業總產值的12.23%。近年來，在支援國家經濟建設和為社會發展做出了重要貢獻的同時，陜西煤炭產業也存在一些亟待解決的問題，主要表現在以下3個方面。一是安全生產壓力加大，隨著區內煤炭開發規模加大，礦井瓦斯、水患、煤層自燃等安全隱患愈發突出，治理和防范難度大。二是生態環境破壞嚴重。大規模煤炭開發引起了地表塌陷、水位下降、植被破壞，礦井生態環境嚴重惡化。三是煤炭資源采出率低，區內國有煤礦資源采出率為45%左右，民營煤礦資源采出率約為15%～20%，遠低于國家規定標準。為此，本研究將結合陜西省煤炭資源賦存和產業布局特點，考慮煤炭資源賦存、開發條件和環境容量較大的區際差異性和較大的區內同質性，對陜西省陜北、黃隴和渭北三大礦區的煤炭資源安全綠色高效開發狀況進行綜合評價，提出實現陜西省煤炭資源可持續開發的政策建議。

2 評價方法與數據來源

2.1 評價指標選取

本研究從安全、綠色、高效3個維度出發，選取了代表性指標對陜西省煤炭資源安全綠色高效開發水平進行綜合評價。指標選取的過程分兩步進行:第一步是對 “煤炭工業安全高效礦井申報表”(中國煤炭工業協會，2012)、“煤炭行業清潔生產評價指標體系”(國家發改委，2006)和 “清潔生產標準—煤炭采選業” (環境保護部，HJ446-2008)等行業標準和規范性文件，以及已有相關研究 (王曉宇、盧明銀等，李潔、盧明銀等，李東印、李化敏等)進行梳理，并從中初步選取指標，形成初始指標集；第二步是就初始指標集進行專家咨詢，通過增加和剔除相關指標，在進一步保證指標選取合理性的同時，使最終形成的指標體系切合陜西省煤炭資源開發的實際，經過3輪專家咨詢，最終形成的指標體系，見表1。

表1 安全綠色高效開發綜合評價指標

2.2 評價指標權重的確定

由于煤礦安全綠色高效開發的評價指標體系具有多因素和多層次性，采用傳統的專家打分法確定各層次指標的相對重要性難以準確可靠，因此本研究采用層次分析法 (AHP)來確定這些指標的相對重要性權值，所建立的層次分析結構如圖1所示。

為了使綜合評價得以定量化、精準化，形成數值判斷矩陣而便于相關計算，根據層次分析法理論有關定義，建立判斷矩陣的標度，如表2所示。

按照表2的標準，采用德爾菲法對煤炭資源安全綠色高效開發綜合評價一級指標和二級指標進行成對比較，分別構建出各層各指標的判斷矩陣，得到各層次指標的權重值。

圖1 安全綠色高效評價指標層次結構

表2 判斷矩陣的標度及含義

2.3 評價模型

設評價單位為m個，記為Y＝ ｛y1，y2，……，ym｝；模型層次為p層，每層的指標個數為n個。評價指標分為單指標、合指標和根指標，記為X＝ ｛Xd，Xh，Xg｝，對不同類型的評價指標建立相應的評價模型。

2.3.1 單指標評判

對于某個層次k(k＝1，2，……p)評價單位i(i＝1，2，……m)的單個評價指標j(j＝1，2，……n)，記為xkij，其值根據實際調查分析獲取的數據，通過歸一化處理得出的取值x＊kij。歸一化后變量在[0，1]之間取值。根據指標性質的不同，分成越大越好型和越小越好型。

對于越大越好型指標，用式1進行歸一化處理。

對于越小越好型指標，用式2進行歸一化處理。

2.3.2 合指標評判

合指標評判從層次模型的最低層次開始自下而上一次進行，包括指標值、權重、評價值的構建，用式3、式4和式5進行評判處理。

2.3.3 根指標評判

根指標評判是對合指標的綜合評判，可根據和指標的數量，采用式5相類似的方法進行計算評價，其評判模型的計算公式為式6。

2.4 數據來源

通過問卷調查、實地調研和資料分析，獲得了2012年陜西省三大礦區煤炭資源安全綠色高效開發相關數據。其中，問卷調查主要依托陜西省某大型國有煤炭企業集團進行，該集團生產礦井分布于陜北、黃隴和渭北礦區，共發放問卷24份，其中陜北礦區5份，渭北礦區14份，黃隴礦區5份，獲得有效問卷22份。為了增強數據的代表性，除問卷調查外，還對上述3個礦區的15個典型礦井進行了實地調研，獲得了與分析指標對應的數據；另外，為了防范調查對象對數據的粉飾和漏報，還通過收集第三方機構發布的礦井環境影響評價報告，對所收集的數據進行了校正。

表3 二級指標權重

3 評價結果與分析

3.1 確定評價指標權重

采用德爾菲法，選取相關專業領域專家13名，進行三輪次反復意見征詢，得到各層次評價指標的權重。

一級指標權重分別為:安全0.4718，綠色0.212，高效0.3162。一致性比例為0.0000，對總目標的權重1.0000，λmax＝3.0000。

二級權重指標見表3。

二級指標權重中，安全的一致性比例為0.0004，對 總 目 標 的 權 重 為 0.4718，λmax＝8.0038。綠色的的一致性比例為0.0000，對總目標的權重為0.2120，λmax＝6.0000。高效的一致性比例為0.0000，對總目標的權重為0.3162，λmax＝8.0000。

3.2 單指標評判

為了反映三大礦區煤炭資源安全綠色高效開發整體狀況，對取得的礦井相關統計數據，按所在礦區計算平均數，具體見表4。

將表4對應的各個指標數據，按式1和式2進行歸一化處理，可得出各個礦區單指標評判結果，如表5所示。

3.3 各礦區合指標評判

用式5進行合指標評判計算，可得出各個礦區合指標評判結果，如表6所示。

3.4 各礦區綜合評判

根據指標相對重要性及合指標評判值，用式6進行綜合評判計算，可得出各個礦區的綜合評判結果，即:陜北0.614108，黃隴0.800049，渭北0.22311。

表4 陜西省各礦區安全綠色高效開發指標值

一級指標 二級指標／單位礦區陜北 黃隴 渭北采煤工作面平均年產量／萬高效t 549.2 320 89.76采煤機械化程度／% 100 100 100掘進械化程度／% 99 100 99.14綜采化程度／% 99.34 100 98.92綜掘化程度／% 98.34 100 83.05平均工效／t·工-1 37.86 20.26 4.27噸煤成本／元·t-1 150 230 255煤炭平均回收率／%79.44 85 71.18

表5 陜西省各礦區安全綠色高效單指標評判值

表6 陜西省各礦區安全綠色高效合指標評判值

3.5 結果分析

綜合合指標和根指標的評價結果可看出:在3個主要礦區中，黃隴礦區煤炭資源安全綠色高效開發優勢明顯，其安全、綠色評價結果在3個礦區中位列第一；對陜北礦區而言，其高效開發水平最高，但較弱的環境承載力是制約該礦區煤炭工業健康發展的主要問題；對渭北礦礦區而言，安全和開發效率問題是制約其煤炭工業健康發展的主要因素，這主要與渭北礦區較特殊的資源賦存條件和開發條件有關。

4 結論與建議

根據陜西省三大礦區資源賦存、開發條件和環境容量的顯著差異的實際， 建立了煤炭資源安全綠色高效開發評價指標體系，根據建立的評價模型對陜西省陜北、黃隴、渭北三大礦區安全綠色高效開發水平進行綜合評價。結果發現:在陜西省三大礦區中，黃隴礦區的安全綠色高效開發綜合績效最好，說明黃隴礦區具有較好的資源賦存條件、開發條件和環境承載力，適宜開展煤炭資源大規模開發；對陜北礦區而言，其資源賦存條件和開發條件具有明顯的優勢，特別是具有建設千萬噸級大型現代化礦井方面的條件，但由于環境承載力不足，該礦區在擴大資源開發規模的同時，應著力解決好生態環境保護問題；渭北礦區由于資源賦存和開發條件較差，安全和效率問題一直是制約礦區煤炭工業健康發展的主要問題，該礦區煤炭工業的健康可持續發展需要合理控制資源開發規模。

[1]張金鎖，姚書志等.我國煤炭資源安全綠色高效開發研究綜述[J].資源與產業，2013(1)

[2]錢鳴高.煤炭的科學開采及有關問題的討論[J].中國煤炭，2008(8)

[3]杜恒瑞.國有大型煤礦綠色開發管理體系的構建與實施[J].中國煤炭，2010(4)

[4]張國橋，李鋼.煤炭綠色開采技術及其應用[J].中國煤炭，2008(8)

[5]王曉宇，盧明銀等.綠色開發評價指標體系研究[J].化工礦物與加工，2009 (3)

[6]李潔，盧明銀.井工煤礦綠色開發評價指標體系研究[J].能源技術與管理，2012 (2)

[7]李東印，李化敏等.煤炭資源科學采礦評價方法探討[J].煤炭學報，2012(4)

[8]李東印，李化敏等.基于可拓論的科學采礦評價方法[J].采礦與安全工程學報，2013(1)