煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用研究
时间：2024-04-02 来源：中国煤炭杂志官网 分享：★ 生产开发 ★
煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用研究
0 引言
煤炭是我国主体能源和重要工业原料，是保障我国能源安全的稳定器和压舱石[1-4]。2022年全国煤炭产量45.6亿t，煤炭占我国一次能源消费总量56.2%，为我国经济社会发展提供了可靠的能源保障。短期看，煤炭在我国能源供给体系中的主体地位不会改变，是保障我国能源安全的坚实基础；中长期来看，煤炭在我国能源绿色低碳转型过程中的兜底保障作用也不会改变[5-9]。煤炭资源合理开发利用“三率”(煤矿采区采出率、原煤入选率、煤矸石与共伴生矿产资源综合利用率)标准作为衡量煤炭资源合理开发利用状况的关键指标，是全面评价煤炭企业资源节约与综合利用水平的主要依据，煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用以来，在提高煤炭资源采出率、原煤入选率、煤矸石综合利用率等方面取得明显成效。冯安生等[10]通过梳理2011年我国煤炭“三率”调查结果，分析了我国煤炭资源开发利用状况；冉文瑞等[11]研究了贵州省煤炭资源“三率”调查与评价结果，从加大煤矿整合力度、强化煤炭资源勘查等方面提出了对策建议。十九大以来，我国生态文明建设深入推进，对煤炭资源开发利用提出更高的标准和要求，但煤炭资源合理开发利用“三率”标准方面研究相对较少，亟需全面研究当前煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用情况及存在问题，为煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用指明方向。
1 煤炭资源“三率”标准历史沿革
我国煤炭资源合理开发利用“三率”标准的发展演变可以划分为4个阶段[12]。第1阶段是立法完善阶段(1986-1996年)，《矿产资源法》《煤炭法》陆续颁布，从法律层面规定了煤炭资源合理开发利用基本原则，为煤炭资源合理开发利用“三率”标准建立奠定了法律基础；第2阶段是标准制定阶段(1997-1998年)，明确了不同设计能力、不同煤层厚度、不同采煤方法采区采出率的最低要求，实现了从定性要求到定量考核的转变；第3阶段是标准完善阶段(1999-2011年)，资源开发和节约利用并重，原矿产资源“三率”指标中采矿贫化率修改为综合利用率，增强了对矿产资源综合利用的约束和要求；第4阶段是全面应用阶段(2012年至今)，将煤炭资源合理开发利用“三率”指标明确为：煤矿采区采出率、原煤入选率和煤矸石与共伴生矿产资源综合利用率，并将“三率”纳入煤炭资源开发利用年度检查。
2 指标计算方法和相关要求
2.1 煤矿采区采出率
煤矿采区采出率是指煤矿采区实际采出煤量占采区动用资源量的比例，煤矿采区采出率Kc计算公式为：
(1)
式中：Qc——采区实际采出煤量，万t；
Qd——采区动用煤炭资源量，万t。
2.2 原煤入选率
原煤入选率是指入选原煤量占生产原煤量的比例，原煤入选率Kx计算公式为：
(2)
式中：Qx——入选原煤量，万t；
Qy——生产原煤量，万t。
2.3 煤矸石与共伴生矿产资源综合利用率
煤矸石综合利用率是指煤矿生产过程中利用的煤矸石量占产生煤矸石量的比例，煤矸石综合利用率Kg计算公式为：
(3)
式中：Qgy——煤矿生产过程中利用的煤矸石量，万t；
Qgc——煤矿生产过程中产生的煤矸石量，万t。
矿井水综合利用率是指煤矿生产过程中利用的矿井水量占产生的矿井水量的比例，矿井水综合利用率Ks计算公式为：
(4)
式中：Qsy——煤矿生产过程中利用的矿井水量，万t；
Qsc——煤矿生产过程中产生的矿井水量，万t。
共伴生矿产资源综合利用率是指煤矿生产过程中共伴生矿产开发利用量占共伴生矿产开采动用资源储量比例的平均值，共伴生矿产资源综合利用率Kb计算公式为：
(5)
式中：n——共伴生矿产资源种类数量，种；
ki——第i种共伴生矿产资源综合利用率，%；
qiy——煤矿生产过程中第i种共伴生矿产开发利用量，万t；
qid——煤矿生产过程中第i种共伴生矿产开采动用资源储量，万t。
煤炭资源合理开发利用“三率”指标具体要求见表1。
表1 煤炭资源合理开发利用“三率”指标要求 %
注：井工煤矿薄煤层厚度小于1.3 m，中厚煤层厚度1.3～3.5 m，厚煤层厚度大于3.5 m；露天煤矿薄煤层厚度小于3.5 m，中厚煤层厚度3.5～10.0 m，厚煤层厚度大于10.0 m。
煤层分类采区采出率井工煤矿露天煤矿原煤入选率煤矸石与共伴生矿产资源综合利用率煤矸石矿井水共伴生矿产资源薄煤层≥85≥85中厚煤层≥80≥90厚煤层≥75≥95>75>75>75
3 煤炭资源“三率”指标应用现状
煤炭资源合理开发利用“三率”指标全面推广应用以来，在强化煤炭资源储量精细化管理，提高煤炭资源采出率、原煤入选率，提高煤矸石、矿井水、瓦斯等共伴生资源综合利用率，推动煤炭资源开发和选煤加工技术进步，推动安全高效矿井和绿色矿山建设，促进煤矿关键装备升级等方面发挥了重要作用[13-15]。煤炭资源“三率”指标应用情况如图1所示。
图1 煤炭资源“三率”指标应用情况
3.1 采区采出率
从图1(a)中煤矿采区采出率变化情况来看，2011年全国煤矿采区采出率平均值为83.29%，其中井工煤矿采区采出率平均值为80.51%，露天煤矿采区采出率平均值为95.70%；2018年全国煤矿采区采出率平均值为85.62%，其中井工煤矿采区采出率平均值为83.84%，露天煤矿采区采出率平均值为95.92%；2021年全国煤矿采区采出率平均值为87.68%，较2011年和2018年分别提高5.27%、2.41%，其中井工煤矿采区采出率平均值为86.14%，露天煤矿采区采出率平均值为94.82%。分析可知，我国煤矿采区采出率总体呈逐年上升态势，露天煤矿采区采出率明显高于井工煤矿，但随着无煤柱开采、小煤柱开采、沿空留巷、充填开采等先进适用技术在井工煤矿推广应用，近年来井工煤矿采区采出率的增长率高于露天煤矿。
3.2 原煤入选率
从图1(b)中的原煤入选率变化情况来看，2011年原煤入选率平均值为50.42%，2018年原煤入选率平均值为81.50%，2021年原煤入选率平均值为80.60%，较2011年提高63.82%，较2018年下降1.10%。分析可知，我国原煤入选率总体稳步提升，较2011年实现了大幅提升，但近年来国内煤炭供应紧张，部分地区直接销售未经入选原煤，从而使得2021年原煤入选率较2018年呈现下降趋势，随着国内选煤技术进步和煤炭保供形势好转，原煤入选率仍将保持上升态势。
3.3 共伴生资源综合利用率
从图1(b)中的共伴生资源综合利用率变化情况来看，2011年全国煤矸石综合利用率平均值为75.34%，矿井水综合利用率平均值为67.34%，瓦斯综合利用率平均值为25.95%；2018年全国煤矸石综合利用率平均值为87.90%，矿井水综合利用率平均值为80.00%，瓦斯综合利用率平均值为56.30%；2021年全国煤矸石综合利用率平均值为88.45%，较2011年和2018年分别提高17.4%、0.63%，矿井水综合利用率平均值为86.54%，较2011年和2018年分别提高28.34%、8.18%；瓦斯综合利用率平均值为63.95%，较2011年和2018年分别提高146.44%、13.59%。分析可知，我国煤矸石、矿井水、瓦斯等资源的综合利用率均达到了较高水平，并比2011年明显提升，尤其是随着低浓度瓦斯发电、矿井水深度处理等相关技术的发展，矿井水和瓦斯综合利用率明显提高，但从减少碳排放角度来看，瓦斯综合利用率还有待进一步提高，特别是空排瓦斯提纯利用将是重点方向[16-18]。
4 煤炭资源“三率”标准应用存在的主要问题
4.1 煤炭资源“三率”管理制度有待完善
我国煤炭资源分布地域广、煤矿数量多、开采规模大，煤层赋存条件、技术装备水平等方面存在很大差异，不同地区、不同企业之间发展不平衡，加之不同地区生态环境承载力存在一定差异，对煤炭资源合理开发利用提出了不同要求。同时，随着“双碳”目标任务深入实施，煤炭作为高碳能源，肩负着绿色低碳发展重任，加快实现煤炭资源生产过程绿色化、减少碳排放，减少煤炭生产对生态环境的影响和破坏，是煤炭行业落实“双碳”目标的必然之举。因此，亟需在《煤炭资源合理开发利用“三率”指标要求(试行)》基础上，建立健全煤炭资源合理开发利用“三率”管理制度，分级分类指导我国煤炭资源合理开发利用。
4.2 煤炭资源“三率”调查缺少长效机制
自2012年煤炭资源合理开发利用“三率”指标全面应用以来，国土资源部组织开展了1次煤炭资源“三率”调查与评价工作，2019年和2022年自然资源部组织开展了2次煤炭资源合理开发利用“三率”指标研究和评估工作，煤炭资源合理开发利用“三率”指标全面推广应用了10余年，但指标调查和评估工作还未形成长效机制，调查时间和调查对象存在一定随机性，调查数据时效性不足，加之煤炭企业重视程度不够，部分数据误报、漏报甚至瞒报，从而导致煤炭资源“三率”指标难以全面准确反映我国煤炭资源开发利用现状，不利于自然资源主管部门科学决策。
4.3 煤炭资源“三率”优惠政策亟需落地
为有效提升煤炭资源节约开发水平，国家出台了提高采区采出率方面税收优惠政策，但缺少独立公正的认证标准和认证程序，同时没有针对煤矸石、矿井水、瓦斯综合利用方面出台相关政策。企业在煤炭资源合理开发利用方面投入大量人力、物力和财力，在提高煤矸石、矿井水、瓦斯综合利用率等方面取得了不少成绩，但却无法得到相关部门认定。企业在申请优惠政策过程中经常面临“有门无路”，导致企业无法享受优惠政策，从而降低了煤炭企业相关积极性。此外，国家对与煤炭资源合理开发利用的信息指导、咨询服务、配套政策、信贷支持等方面还存在不足，亟需出台煤炭资源合理开发利用“三率”优惠政策及配套政策，充分调动煤炭企业的积极性。
4.4 煤炭资源综合利用创新技术有待突破
近年来，我国煤炭行业技术装备水平显著提升，持续引领和推动了我国煤炭工业转型升级，但在煤炭资源综合利用领域，尤其是煤矸石、矿井水及共伴生资源利用方面，整体技术水平不能满足国家相关政策要求，和我国煤炭工业高质量发展要求不相适应，距离多元化、高端化仍有一定差距，部分中小型煤矿资源综合利用水平偏低等问题仍然存在。此外，随着研究不断深入，在煤炭资源中陆续发现了具有巨大工业价值的镓、锂、稀土等战略矿产，煤层气、页岩气、油页岩、天然气水合物、砂岩型铀矿等能源矿产，以及高岭土、石墨、黏土矿物等非金属矿产，但煤炭共伴生资源综合利用技术创新总体水平低，经济性明显不足，严重制约了煤炭共伴生资源的利用[19-22]。
4.5 煤炭企业“三率”管理措施有待强化
随着煤炭资源合理开发利用“三率”指标的全面实施，部分煤炭企业结合自身特点，建立健全了煤炭资源储量、采出率等方面管理制度，尤其是赋存稀缺煤和炼焦煤矿区，更加注重提高煤矿采区采出率，对于促进稀缺煤炭资源合理开发利用发挥了重要作用，但是非特殊煤炭资源开发过程中，对该指标的重视程度还有待进一步提升。此外，煤矸石、瓦斯、矿井水的综合利用需要企业投入大量成本才能取得效益，且投入的边际效益递减，从而导致企业持续投入的主动性不足，煤矸石、瓦斯、矿井水综合利用方面仍存在很大提升空间，亟需强化企业资源合理开发利用的主体责任，结合自身特点制定煤炭资源“三率”管理措施，全面提高煤炭资源合理开发利用水平。
5 煤炭资源“三率”标准应用相关建议
5.1 强化日常监督管理，有效提高煤炭“三率”水平
煤炭资源主管部门高度重视煤炭资源“三率”指标日常监督和管理，健全煤炭资源“三率”指标管理办法，将煤炭资源“三率”指标考核纳入煤炭企业年度考核任务，进一步压实煤矿企业主体责任。重点加强采区采出率、原煤入选率、煤矸石综合利用率、矿井水综合利用率等硬性指标日常监管，对于不符合规定的生产煤矿，列入日常重点督查名单，加快推动煤矿技术改造，改造后仍不能符合规定的要依法依规退出相应产能。煤层气、高岭土等共伴生资源综合利用情况，应根据共伴生资源赋存状况和开采技术条件，优先将矿区内共伴生资源划归煤矿开采，煤矿设计过程中要充分考虑共伴生资源的开采和保护，合理确定资源开发时序和方式，避免煤矿开采对共伴生资源的破坏。建立健全煤炭资源“三率”公示制度，接受社会公众监督，加快形成“企业自律、社会监督、政府监管”的共同监管格局，提升煤炭资源“三率”指标水平。
5.2 建立信息管理平台，动态掌握煤炭“三率”数据
充分利用互联网、大数据等现代信息技术，建立全国煤炭资源“三率”数据统计网络平台，组织全国煤炭生产企业按年度填报所属煤矿“三率”指标，实现煤炭资源“三率”数据在线监测，动态掌握我国煤炭“三率”数据，并根据煤炭企业填报情况定期组织开展现场核查，确保煤矿“三率”指标真实可靠。同时，定期发布煤炭资源“三率”指标评估报告，系统总结煤炭“三率”指标应用取得的成效，深入剖析煤炭资源“三率”指标应用过程中存在的问题和不足，并结合煤炭行业产业政策，综合研究煤炭资源“三率”指标涵盖范围、考核标准和应用范围，为政府部门加强煤炭资源管理提供决策依据，为煤炭企业和煤矿全面推广应用“三率”指标提供科学指导，从而全方位提升煤炭“三率”指标应用成效。
5.3 全面推动政策落地，充分激发煤炭企业动力
自然资源主管部门应在全面评估煤炭资源“三率”指标完成情况的基础上，加快建立第三方专业机构认定制度，明确认定程序、认定标准和认定方法，客观公正地评估煤炭企业在提高煤炭资源“三率”方面所做贡献及取得成效，对具有突出贡献的煤炭企业，实行差异化的税收优惠政策及其他配套优惠政策，对企业给予各种形式的政策补贴；对在提高煤炭资源“三率”方面不作为的煤炭企业，实施联合惩戒和相应限制措施，从而鼓励煤炭企业不断增强提高煤炭资源“三率”水平的自觉性和主动性。充分发挥产业政策导向作用，通过资源税费减免、贴息贷款、中央或地方专项资金支持等多种财政政策联动，为煤炭企业提供充足的资金支持；在煤矿建设项目核准、产能核增等方面给予政策支持，全面调动煤炭企业的积极性，鼓励和引导煤炭企业从单纯追求经济效益逐步转到资源、环境、社会、经济等协调发展的新发展格局上来，从而形成良好的政策循环效应，推动煤炭资源“三率”政策落地生根。
5.4 加快推动技术创新，提升资源综合利用水平
组织开展煤炭资源综合利用技术需求调查，根据煤炭企业实际需要，加快组建煤炭“三率”技术创新联盟，全面加强煤矿充填开采、保水开采、无煤柱开采等关键技术攻关，在提高煤炭资源采出率的同时减少对生态环境的扰动和破坏；加大选煤厂技术升级改造，因地制宜推广采用“干法+湿法”联合流程，对褐煤和其他易泥化煤，全面采用干法分选工艺，提高选煤效率；加快推广煤矸石充填开采技术，系统解决煤矸石排放问题，充分利用粉煤灰、工业废渣和固体垃圾，研发煤矿新型充填材料，提高矿区废弃资源利用效率；加快研发矿井水处理新技术，尤其是针对西部缺水矿区，加快研发高矿化度矿井水处理技术，提高矿井水重复利用率；加快研发乏风瓦斯提纯利用技术，提高矿井瓦斯利用率；加快煤炭共伴生矿产资源开发利用关键技术攻关，定期组织评选煤炭资源“三率”先进适用技术和装备，并适时组织召开行业推广会或现场会，加快推动煤炭资源“三率”技术交流和应用。
5.5 深入研究“三率”指标，指导行业高质量发展
研判我国煤炭工业高质量发展趋势和要求，统筹考虑煤炭资源种类、矿区生态环境承载力等方面因素，动态调整优化煤炭资源“三率”标准内容，大力推进煤炭资源合理开发利用向绿色低碳转型。按照保护资源、节约资源、有效提高资源综合利用效率的原则，研究论证煤炭资源“三率”指标取值的合理性，研究制定不同地区、不同类型煤矿“三率”指标，并结合煤矿开采技术进步、采掘设备更新换代，科学调整采区采出率指标。根据煤炭资源赋存特征和规律，研究提出面积采出率和垂直采出率的定义和计算方法，全方位提升多煤层矿区煤炭资源采出率。根据国民经济发展需要和产业政策变化，动态调整煤炭资源“三率”指标，全面有效指导我国煤炭行业高质量发展，精准高效助力我国能源强国建设。
6 结语
煤炭资源合理开发利用“三率”标准全面推广应用以来，在提高我国煤炭资源开发利用水平、构建煤炭资源循环利用体系、加快建设绿色矿山等方面发挥了良好的推动作用。随着我国煤炭行业迈入高质量发展新阶段，煤炭资源绿色开采、高效选煤、共伴生资源综合利用将是主要方向，煤炭资源“三率”标准作为煤炭资源合理开发利用的评价标准，加快其全面应用，将有效推动我国煤炭行业高质量发展。
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Research on application of the standards of "three rates" for rational development and utilization of coal resources
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CHENG Kun，LIU Ju，WANG Meng，et al. Research on application of the standards of "three rates" for rational development and utilization of coal resources[J]. China Coal，2024，50(1)：15-20. DOI：10.19880/j.cnki.ccm.2024.01.003
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