我国煤炭资源高效回收及节能战略研究

2018 年 2 月 2 日 科学出版社 袁亮等

世界能源生产与消费格局正在发生深刻变化，我国正在深入推进能源革命，着力推动能源生产利用方式变革和优化能源供给结构，大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术。为深入贯彻落实党中央、国务院的战略部署，中国工程院组织了来自中国工程院、企业、高校、科研机构等单位的十几位院士、近百名专家开展了“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”重点咨询项目。研究结果表明，在相当长的一段时期内煤炭仍然是我国的主导能源；能满足安全、技术、经济、环境等综合约束条件的绿色煤炭资源量约5000亿t，仅占我国预测煤炭资源总量的1/10左右；煤炭资源回收率平均仅50%左右，相比美国、澳大利亚等发达国家的约80%仍有较大差距；支撑我国煤炭安全、智能、高效回收的相关基础研究和关键技术装备研发亟待突破；为确保我国主导能源长期安全健康发展，实施煤炭技术革命、推动绿色煤炭资源精准开采、提高煤炭资源回收率势在必行。

我国煤炭开发利用现状

近年来，我国在煤炭开采理论、技术和装备方面取得了重大进展，支撑了煤炭的安全高效开采，但面向未来我国煤炭开采仍面临一些突出问题。

一是能满足煤矿安全、技术、经济、环境等综合约束条件的绿色煤炭资源量不丰富。我国煤炭资源总量相对丰富，预测煤炭资源量5.97万亿t，但支撑煤炭科学产能和科学开发的绿色煤炭资源量并不丰富，仅5000亿t左右，占预测煤炭资源总量的1/10左右。

二是煤炭资源现有回收率低。目前我国煤炭资源现有回收率平均仅50%左右，按照国家能源战略需求，绿色煤炭资源量可开采年限仅40～50年；或煤炭开采将大面积进入非绿色煤炭资源赋存区，面临安全、技术、经济和环境等方面的巨大难题。

三是煤炭开发布局亟待调整。我国煤炭资源分布范围较广，除极少数省区外，各地区为保障本地能源供应，均布局有煤炭产业，导致全国煤炭开采技术水平、安全条件极不均衡，一些地区存在较多技术水平落后、安全条件差的小煤矿。此外，大型煤炭基地开发过程中也出现了诸多问题：优良的整装矿区被分割批复，大量存在“批小建大、未批先建”等违法、违规行为。煤炭开发布局的不合理与资源的非科学开发，不仅造成大规模产能过剩，严重危害了煤炭行业当前的整体利益，而且造成我国优质资源被过快占用、消耗、浪费，对煤炭长期发展极为不利。

四是煤矿安全生产形势依然严峻。我国煤矿高瓦斯、水害、火灾、冲击地压及煤与瓦斯突出灾害矿井占全国煤矿总数的1/3以上，并且随着开采深度的加大，这些灾害的频度和强度更趋严重。面对煤矿安全开采的诸多重大科学技术难题，英国、德国等发达国家普遍采取关井措施，但未来长时间内煤炭仍是我国的主要能源，我国煤炭安全开采难题只有面对、无法回避。

五是水资源和生态环境保护压力大。我国水资源与煤炭资源呈逆向分布，西部晋陕蒙宁甘位于干旱、半干旱地区，探明煤炭资源保有储量占全国的66%。全国煤矿采空区土地塌陷累计达100万ha，且多处于平原地区，以农田为主，人口密度大，煤炭开发与生态环境保护矛盾突出，环境负外部性凸显。

绿色煤炭资源量评价体系

基于煤矿安全、技术、经济、环境的四重效应约束，提出了绿色煤炭资源量和绿色煤炭资源指数的概念，建立了包括资源安全度、资源赋存度、生态恢复度、市场竞争度4个方面和16个二级指标在内的绿色煤炭资源量评价体系。

按照已利用煤炭资源储量、勘探和详查储量，对全国绿色煤炭资源量进行了评估，绿色煤炭资源量为5048.95亿t，仅占预测煤炭资源总量的1/10左右。绿色煤炭资源量主要分布在晋陕蒙宁甘区，为3697.61亿t，占73.24%；新青区为633.77亿t，占12.55%；华东、华南、东北绿色煤炭资源量分别为418.32亿t、253.15亿t和46.1亿t，三区合计仅占14.21%。因此，我国绿色煤炭资源量并不富裕，绿色煤炭资源量的合理规划与开发是煤炭行业可持续发展的必由之路。

我国煤炭资源精准开发布局战略

我国煤炭资源开发布局目标

整体目标是建成以绿色煤炭资源为基础，以精准开采为支撑，以总量控制为导向，与煤炭消费相适应的，安全、高效、绿色、经济等社会全面协调发展的现代化煤炭工业生产体系，支撑和保障国民经济和社会发展的能源需求。

2020年：重点开发晋陕蒙宁甘地区绿色煤炭资源，限制其他区域煤炭资源开发，全国煤炭产能压缩为44亿t，其中绿色煤炭资源开发比重达到70%。

2030年：在重点开发晋陕蒙宁甘地区绿色煤炭资源的同时，加大新青区绿色煤炭资源开采，全国煤炭产能为34亿t，其中绿色煤炭资源开发比重达到80%。

2050年：以晋陕蒙宁甘地区和新青区绿色煤炭资源开采为主，全国煤炭产能为25亿～30亿t，其中绿色煤炭资源开发比重达到90%。

分区煤炭开发布局思路

晋陕蒙宁甘地区的煤炭资源具有数量多、质量优、开采条件好的优势。由于水资源短缺，生态环境脆弱，限制了开发规模。布局思路为当前至2050年该区域保持既有开发规模和强度，区域煤炭以调出为主，满足国内市场需要，同时确保实现可持续发展，达到既充分利用资源又保护环境目的。

华东区由于开发时间较长，目前已进入深部开采，开采难度加大，安全威胁不断增强。煤炭资源以供应本地为主，同时承接晋陕蒙宁甘区的调出资源，该区域开发布局的调整思路为限制煤炭资源开采强度。

东北区经过一个多世纪的高强度开采，优质煤炭资源接近枯竭，现保有煤炭资源开采条件普遍较差，多种灾害并存，缺乏市场空间与竞争力。东北地区实行煤炭开发布局调整迫在眉睫，其调整思路为大幅降低东北地区煤炭资源开采强度，逐步退出煤炭生产。

华南区以山区和丘陵较多，其煤层赋存典型特点是普遍存在高瓦斯双突煤层，突水等灾害严重，矿井地质条件复杂，绝大多数矿井无法达到安全生产机械化开采程度要求。

由于该地区严重缺煤，为煤炭资源净输入地区，其煤炭开发布局的调整思路为限制煤炭资源开采强度，保留部分产能供给当地。

新青区资源禀赋较好，是我国唯一的煤炭资源后备矿区。但当地工业基础薄弱，煤炭资源就地利用难度大，外运则运输距离长、成本高，且生态环境脆弱，新青区煤田均不具备规模化开发的条件。其开发布局的思路为当前至2030年施行限制开采强度，到2050年可作为华东区的资源接续区，实现规模化开采。

我国煤炭资源精准开采高效回收战略目标与举措

我国煤炭资源高效回收现状

首先界定了煤炭资源高效回收的概念，在此基础上建立了高效回收指标体系（包括安全指标、效率指标、回收指标、环保指标），以高效回收指标为主线，对全国及五大区的煤炭高效回收现状进行了分析和评价。从世界来看，与美国、澳大利亚等发达国家相比，我国煤炭高效回收水平仍有较大差距。从国内来看，不同区域煤炭高效回收水平差距较大，晋陕蒙宁甘区绿色资源量比例较高，煤炭工业发展质量较高，高效回收水平处于全国领先水平，除环境保护稍显欠缺外，其他方面基本处于世界先进水平；华东区剩余绿色资源量较少，煤炭高效回收水平两极分化明显，山东、安徽两省以大型煤矿为主，高效回收水平较高，而河南、河北两省的大量小煤矿机械化程度低，高效回收水平较低；东北区、华南区基本无绿色资源量，单井规模小，高效回收水平较低；新青区绿色资源量比例较低，新疆国有大矿高效回收水平较高，但区内小煤矿比例大，总体上高效回收水平较低。

我国煤炭资源高效回收战略

在分析国内外煤炭资源高效回收现状及我国煤炭资源高效回收战略环境的基础上，提出了我国煤炭资源高效回收的战略思路及阶段（2020年、2030年和2050年）战略目标，即2020年高效回收达到国际中等水平，2030年高效回收达到国际先进水平，2050年高效回收普遍达到国际领先水平。在此基础上提出了相关的战略举措，包括发挥绿色资源优势，考虑煤炭进口，优化煤炭开发布局；加大去产能力度，实现供求平衡，提升资源高效回收水平；推广先进经验，采用先进适用技术装备，促进煤炭资源高效回收；抓住改革机遇，推进煤炭行业整合，提高产业集中程度；统筹考虑，加强煤炭资源保护性开发，促进能源可持续发展；系统谋划，开展精准开采体系研究，促进安全智能开采等。

我国煤炭开发节能战略目标与举措

我国煤炭资源开发节能目标

通过对我国五大区煤炭开发过程中能耗现状的调研，分析了我国煤炭开采过程中能耗分布，提出了我国煤炭资源开发节能战略思路及阶段（2020、2030和2050年）战略目标：以淘汰落后产能和落后装备为基础，以推进先进节能技术和装备为主体，以世界一流煤矿建设为载体，结合五大区的特点重点发展各自的节能技术，实现世界一流的煤炭开采能耗目标。到2020年，重点淘汰落后产能和落后装备，推广先进装备和节能技术，实现能耗下降10%；到2030年，扩大绿色资源的开采比例，推广新技术和新装备的应用，实现能耗下降25%；到2050年，开采绿色资源，建设世界一流的矿井，采用世界一流的节能技术、装备和管理模式，实现能耗下降40%。

我国煤炭资源开发节能战略举措

根据我国煤炭资源开发节能目标，提出了我国煤炭资源开发节能战略举措，包括建立国家层面的节能体系和扶持政策，淘汰落后产能和落后装备，推动先进节能技术应用，实现煤矿开采的全物质循环，让节能贯穿“安全、技术、经济、环境”四重效应的全过程，进而规划了五大区节能技术的研究重点。

1.构造煤炭行业的节能降耗体系

明确专门部委负责煤炭事业的长远规划与发展，让煤炭工业的科技支撑上升到国家层面高度；明确能耗责任制，制定切实可行的节能降耗目标，严格考核，责任到人，明确奖惩；加大对煤炭研究机构及大专院校的支持力度；建全岗前培训，持证上岗制度。

2.制定强有力的政策，支持节能降耗

加快企业的兼并重组，加速淘汰落后产能和落后装备，完善节能减排财税政策，采用财政补贴、减免税、专项基金等方式支持企业节能改造，构建资源环境全成本价格机制，构建环境资源全成本价格机制。充分发挥行业协会在节能减排工作中的人才优势和监督作用。

3.建立五大区的煤炭开采节能创新体系

晋陕蒙宁甘区重点研究千万吨级工作面的成套先进采煤工艺和技术，以及矿山机械大型化、智能化、无人化过程中的节能技术。重点完善、推广高电压、大功率的变频技术，以适应煤矿机械自动化、大型化、高电压的发展需求。支持特大型设备润滑油自清洁技术的研究和应用。重点研究规模化、集团化的煤炭开采节能技术，吨煤生产能耗达到世界先进的2.5kg标准煤/吨煤。

华东区应进行深部开采技术与装备研究，智能化开采技术，高瓦斯环境下的安全掘进装备及技术地下气化技术、千米提升、地下水库存储技术等并将节能技术贯穿到全过程、全装备中去研究并将节能技术贯穿到全过程、全装备中去研究。

东北区应提高综采机械化率、综掘机械化率，淘汰落后产能、更新先进装备过程中的节能技术，研发并推广井下采选一体化技术，减少矸石运输量和地面分选量，研究矿井再利用技术，为以后矿井生产的退出提供经验。

针对华南区煤矿的高瓦斯、地下水丰沛的特殊矿情，研发具有针对性的中小煤矿的节能成套技术。例如，百万吨级中小煤矿的自动化综采技术、自动化综掘技术、高效直达的连续运输技术。研究矿山机械的自动修复、自动抗磨、自动补偿技术，提高机械的使用可靠性和使用寿命，减少维修工作量等节能技术。

新青区是我国的能源储备基地，应重点支持研究未来世界一流矿井的规划与建设技术，采煤与环保并行技术，超大运量超长运距斜井带式提升技术等。在设备大型化、矿区高产化、管理智能化、采区无人化、生产高效化、产量调控简单化的研究中，全面落实能耗低值化的节能技术。通过新技术，达到国外先进水平，至2050年，吨煤生产能耗达到2kg标准煤/吨煤目标。

本文摘编自袁亮等著《我国煤炭资源高效回收及节能战略研究》第六章，内容有删减。

我国煤炭资源高效回收及节能战略研究

袁亮等著

责任编辑：刘翠娜耿建业

北京：科学出版社 2017.12

ISBN 9787030548542

《我国煤炭资源高效回收及节能战略研究》是中国工程院重点咨询项目“我国煤炭资源高效回收及节能战略研究”的研究成果。《我国煤炭资源高效回收及节能战略研究》针对我国煤炭资源高效回收与节能面临的问题与挑战，提出了绿色煤炭资源量的概念及评价模型，获得了我国绿色煤炭资源分布特征，制定了我国主要煤炭生产基地布局优化策略，确立了我国煤炭资源高效回收与节能战略目标及技术路线图，为我国煤炭安全、智能、精准开采提供了战略指导。

中国工程院党组书记、院士李晓红为《我国煤炭资源高效回收及节能战略研究》做序。