摘要：从煤炭资源、煤炭生产现状入手，按照煤炭资源区划，分析了我国煤矿现有产能及其分布，按照区域煤炭产能估算公式，测算我国已查明的资源储量仅能形成65亿t产能，其中东部地区仅为8亿t。对影响煤炭产能的水资源、生态环境、安全集约化生产、运输、大气环境等多种约束条件进行研究与评价，估算出我国煤炭科学产能为38亿t左右。通过煤炭资源保障程度的分析，认为我国煤炭资源总体保障程度高，但是东部地区煤炭供需矛盾突出，资源保障程度较低，主要炼焦配煤短缺局面仍未得到缓解，认为加强东部和稀缺煤种找矿力度，合理勘查开发周边国家煤炭资源，是缓解我国东部煤炭供应紧张局面的有效措施。
     关键词：科学产能；资源保障；煤炭
    我国煤炭资源分布极不均衡，与经济发展水平不相适应，地区性煤炭供需矛盾突出，生态环境、水资源和交通运输严重制约着煤炭资源的开发利用。
    我国煤田构造复杂、煤层埋藏较深、适宜露天开采的资源很少，同时，受水、火、瓦斯威胁资源储量多，在客观上制约着煤矿资源回采率。因此，研究煤炭科学产能，分析煤炭资源保障程度，对于我国煤炭工业全面、协调和可持续发展具有重要意义。
    根据我国大地构造区划、煤炭资源聚集赋存规律，经济发展水平，水资源分布、生态环境状况和煤炭供需关系，将我国煤炭资源划分为三个区带和六个规划区，即东部补给带东北、黄淮海和华南规划区、中部供给带晋陕蒙宁规划区和西南规划区、西部自给带西北规划区。本文对我国煤炭产能和区域性煤炭供需状况趋势的分析，主要基于上述煤炭资源区划[1]。
    1现有煤矿产能分析
    2010年我国煤炭产量达到34亿t，消费量约32亿t。其中，大型煤矿(≥120万t/a)煤炭产量约17.3亿t，中型煤矿(30～120万t/a)煤炭产量7.1亿t，小型煤矿(≤30万t/a)煤炭产量约9.5亿t。煤炭产量明显高于矿井生产能力，超能力生产现象普遍。
    1.1东部补给带现有产能分析
    现有煤矿产能约为9亿t左右，约占全国煤炭产能的1/3，其中，东北规划区约2亿t，黄淮海规划区约6亿t，华南规划区约1.3亿t。
    东北规划区现有矿井开发时间长，强度大，资源条件差，开采技术条件复杂，后备资源短缺，如果找煤没有重大突破，煤炭产能将以较快的速度下降。
    黄淮海规划区现有煤炭产能约6亿t。北京门头沟矿区是北京的生态保护区，煤炭生产规模受到严格控制。河北、山东、江苏、河南等省份的矿井服务年限较长，煤炭资源查明程度高，后备资源短缺，现有后备资源仅能满足现有煤矿接续，难以增加新的产能。安徽资源条件较好，现有矿井服务年限尚短，煤炭产能尚有一定的上升空间，但余地不大。
    华南规划区现有产能约1.3亿t，该区煤层薄且不稳定，构造极其复杂，开采条件差，煤矿机械化水平低，多为炮采和原始的人工采煤方法，现有煤矿服务年限长，浅部资源已经枯竭。随着煤矿安全、环境和保护耕地要求的提高，煤炭成本将大幅度上升，煤矿产能将会大幅度下降。
    1.2中部供给带现有产能产能分析晋陕蒙宁规划区是我国煤炭主产区，资源丰富，开采条件简单，适宜建设大型特大型矿井，具有较大的发展空间，现有产能约20亿t左右。
    西南规划区是我国南方主要煤炭资源富集区，现有煤炭产能约3～4亿t。云贵两省资源丰富，具有较大的发展空间；四川、重庆两省市资源条件稍差，近期可以稳定产能。
    1.3西部自给带现有产能产能分析西北规划区新疆、青海煤炭资源丰富，多数整装煤田未开发，甘肃省煤炭资源条件一般，东部华亭、庆阳资源条件较好，煤矿产能可以适度扩大，现有产能约1～2亿t。
    2保有资源储量产能分析
    截至2010年底保有资源储量约为13 000多亿t，显然，保有资源储量不能完全被采出。根据我国煤炭设计规范，可以计算出在当前技术经济条件下的煤炭产能。
    2.1区域煤炭产能估算方法
    按照《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005），可以估算区域煤炭产能，即区域煤炭产能=保有资源储量×区域煤炭采出率/（服务年限×储量备用系数），其中，服务年限华南区取20a，其它地区取50a。
    储量备用系数一般采用1.4，华南规划区采用1.5。
    区域煤炭采出率是指一定区域内煤炭资源采出量与煤炭资源量的百分比，估算区域煤炭产能的关键是测算区域煤炭产出率。根据煤炭技术政策和60多对生产矿井的统计，理论矿井回采率平均约为50%，其中，黄淮海地区约为45%，晋陕蒙宁地区为55%。规范要求的仅仅是理论矿井回采率，在矿井实际开采时，由于很多薄煤层、构造死角、开采技术条件复杂的煤层难以开采或开采不经济，实际矿井回采率要比理论值低。2006—2007年国土资源部组织开展的《首批煤炭国家规划矿区资源评价》对尚未利用资源量进行了概略评价，平均采出率约40%，其中石炭—二叠系煤层为33%，侏罗系煤层为44%。
    由于铁路、公路、河流、自然保护区等因素压覆了大量可采储量而不能开采。同时，在一个较大的区域中（规划区、省区、发展区带)煤炭资源储量的构成十分复杂，具有各种不同勘查程度，不同开发状态和各种开采条件，因此，区域煤炭资源产出率一般大大低于矿井回采率。根据历史开采数据和资源条件，可以估算出各省区区域采出率如表1。
    2.2区域煤炭产能分析
    据区域煤炭产能公式估算，全国保有资源量13000多亿t，约能形成65亿t产能。其中东部补给带区域煤炭产能为8亿t左右；中部供给带区域煤炭产能为46亿t左右；西部自给带区域煤炭产能为11亿t左右。
    3各种约束条件下的产能分析
    3．1水资源约束条件下的煤炭产能晋陕蒙宁规划区是我国煤炭的主产区，但是，该地区资源性缺水和工程性缺水并存，水资源利用程度相对较高、部分区域依靠区外调水来满足社会发展的需要。本文以主要矿区所在地省级行政区的当地多年平均水资源可利用量、过境水资源的引水量及现已开工建设的规划调水工程的调水量之和作为水资源供需平衡的基础，进行远期水平年2030年及2050年国民经济社会发展的水需求预测，在扣除居民生活需水量、其它工业需水量和农业需水量之后，得到可供煤炭开采的水资源量。然后，用定额法求出表1各省区煤炭资源产出系数表Table 1 Coal resource output coefficients inprovinces(autonomous regions)省区市采出系数省区市采出系数省区市采出系数辽宁0.35浙江0.35宁夏0.35吉林0.35江西0.35重庆0.30黑龙江0.35福建0.35四川0.30北京0.35湖北0.35贵州0.30天津0.35湖南0.35云南0.30河北0.35广东0.35甘肃0.30山东0.35广西0.35青海0.30安徽0.35山西0.35新疆0.30江苏0.35内蒙古0.35西藏0.30河南0.35陕西0.35/%水量支撑的煤炭开采规模（即用煤炭开采可供水量除以不同水平年的煤炭开采用水定额），综合矿区煤炭可采资源约束进行修正，得出2030年、2050年四省区水资源约束下的合计煤炭开采规模为24～2

6亿t左右（表2）。
    3.2生态环境约束下的煤炭产能
    生态环境是制约我国煤炭开采的主要因素之一。煤炭开采造成的生态环境问题大致可分为两类：一类是通过政策的引导、激励和强制手段，加大环境治理投入，借助管理和技术手段可以得到有效解决的问题，如采煤产生的矸石、污水等环境污染问题，这是影响煤炭开采规模的软约束。另一类是由于采煤造成了持续永久和不可逆的生态问题，如井工采煤方式致使地层结构发生变化，导致土壤环境与地下水循环系统发生了根本改变，由此而引起的生态退化在短时间内无法恢复，或者即便恢复也不可能恢复到原有状态。这类生态问题集中反映在“水、土”两类生态系统上，而土地资源与水资源的承载能力是决定煤炭开采规模的硬约束。理论研究和实证分析表明，产煤地生态环境的恶化趋势与该地区煤炭开采规模高度相关。
    晋、陕、蒙、宁规划区是生态环境脆弱敏感区，新疆是我国煤炭资源战略储备区，为了确保煤炭开发与矿区生态环境建设协调发展，适度控制煤炭的产能是解决煤炭开发和生态环境保护协调发展的基本前提。
    这里采用层次分析法建立生态环境承载力模型。
    P=
    mi=1ΣP·iWi+mj=1ΣP·jWj，式中：P———区域综合环境承载力相对剩余率；
    Pi———某发展类单项指标的环境承载率相对剩余率；
    Pj———某限制类单项指标的环境承载率相对剩余率；
    m———指标体系中发展变量的个数；
    n———指标体系中限制变量的个数；
    Wi、Wj———各指标的权重。
    区域综合环境承载力相对剩余率反映了区域实际的环境承载量与其理论上的环境承载力之间的量值关系。当某一环境要素的相对剩余率大于0时，说明该要素的承载量尚未超过其可容量承载力的范围；反之，则说明该要素的实际承载量已超过其允许的承载力限度，有可能引发相关的环境问题。根据研究成果，估算准格尔矿区综合环境承载力相对剩余率为0.29，当矿区煤炭总产量为9 980万t/a时，矿区环境承载力达到满载，即矿区综合环境承载力相对剩余率为0。
    通过对内蒙古准格尔矿区煤炭开发与生态环境协调发展研究的典型分析，预测出晋陕蒙宁规划区的在环境承载力允许的条件下的开发规模。准格尔矿区煤炭资源储量约为280亿t，在环境承载力达到满载时煤炭生产规模约为1亿t，也就是说，要使煤炭开发对生态环境的影响控制在环境承载力允许的范围内，280亿t的资源储量仅能形成1亿t产能。
    准格尔矿区是晋陕蒙宁规划区的典型矿区，生态环境具有代表性，资源丰度约为2 000万t/km2,考虑到资源丰度的不均一性，以资源丰度系数对产能进行校正。产能生态环境制约下的产能模型如下：M=K×T/280,M———区域产能；K-资源丰度系数=资源丰度/2000；T———资源储量。
    山西省的石炭二叠系资源丰度平均约为1 500万t/km2；陕西省侏罗纪煤田资源丰度约为1 500万t/km2；内蒙古资源丰度约为1 700万t/km2。通过计算，晋陕蒙宁规划区的生态环境约束条件下的煤炭产能约为21～23亿t。
    3.3煤矿安全高效集约化生产约束下的产能从我国安全高效矿井建设的实践分析，我国煤炭资源赋存的地质条件相当复杂，影响煤矿安全、高效生产的因素很多，安全生产客观存在着一系列难以逾越的地质难题，由此而带来的安全生产隐患将成为我国煤炭工业可持续发展必须解决的一个重大难题。
    煤矿开采技术条件的复杂性制约着煤炭的产能。保有资源储量中，煤矿安全开采技术条件好的资源储量约占保有资源储量的35%，煤矿安全开采技术条件较好的资源储量约占保有资源储量的37%，煤矿安全地质条件差的资源储量约占保有资源储量的29%。按照35%平均区域采出率估算，适宜安全高效开采的产能为36亿t.
    3.4产需空间分离格局制约下的煤炭产能我国煤炭运输主要通过铁路、水运和公路三种方式。我国北煤南运、西煤东运的格局长期存在，能否在煤炭主产区和煤炭主消费区之间建立高效畅通的现代综合运输体系，将成为制约煤炭持续稳定供给的重要制约因素。
    从总体上看，我国现有运输能力并不适应未来增长的煤炭运输需求，主要表现在：一是铁路瓶颈仍然存在，主要铁路煤炭运力（大秦、朔黄、石太、太焦等）已经接近饱和或达到饱和，现有铁路通道布局不够合理，如晋陕蒙宁煤炭外运铁路通道，除西康铁路和宁西铁路外，均为东西向布局，煤炭往南方运输一般要先向东再转到南北干线上，造成迂回运输；二是煤炭下水港口吞吐能力不足，北方沿海七港口超能力10.5%装船，部分港口铁路输送能力不足，如天津港公路承担的集运量占到1/3左右，成为港口周边环境污染的重要因素；三是长距离公路运输是以汽油换取煤炭，对社会资源、生态和大气环境产生很大的负面影响，另外运输中大量存在“超载”、“逃费”、“涨吨”等，给交通安全带来了隐患；四是预计未来铁路运输扩能将主要从中西部地区的黄土高原通过，该地区复杂的地理、地形条件和脆弱的生态环境无疑将会进一步加大建设成本。目前的运输能力为28～30t，基本达到饱和，因此，煤炭运输能力严重制约煤炭产能。
    3.5大气环境保护压力下的煤炭产能我国煤炭消费量巨大，煤炭利用过程中的环境影响日趋严重，已成为制约我国煤炭工业可持续发展必须面对的重大问题。电力行业用煤呈快速增长的态势，是国内煤炭消费增长的主要因素，约占煤炭消费量的70%，以煤炭燃烧为主的火力发电在发电过程中生成的SO2、NOX排放，使火力发电厂成为我国大气污染物的主要排放源。
    为了控制大气污染，一方面，要加强脱硫脱灰技术研究，发展洁净煤技术，控制CO2和SO2排放，另一方面，控制高硫高灰煤的生产规模，不失为一项现实、经济和可行的措施。我国华南、西南地区煤的硫分高，华南地区由于煤炭需求量大，后备资源十分紧缺，限制高硫煤的生产和消费不太现实，这部分煤炭生产规模应予尽量维持，主要通过发展洁净煤技术，控制CO2和SO2排放。西南地区煤炭资源相对丰富，应控制高硫煤的生产，限制煤炭产能，这个地区中、高硫煤约占总资源储量的一半以上，因此，煤炭产能应控制在3亿t比较适宜。
    3.6煤炭工业科学发展前提下的综合煤炭产能预测通过对资源储量、安全高效、水资源、生态环境、产需分离格局、环境保护等约束条件下的产能分析，估算了不同约束条件下的产能，这些分析都是单因素分析。
    本文建立多约束评估模型：
    F=min（Fi）；（i=1，2，…6）,F———科学产解；
    Fi———多种约束条件下的产解。
    分别对各区域的煤炭供给能力进行评估，得出如下结论：全国保有资源储量可形成65亿t区域产能，考虑到各种因素的影响，按照煤炭工业可持续发展要求，保有资源量区域产能控制在38亿t以内为宜（表3）。
    4煤炭供需与资源保障程度分析
    4.1煤炭需求本文采用单位产值能耗法对一次能源需求总量进行预测，煤炭以外的其他一次能源（含新能源）的供应量参考相关部门的规划数据，最后得出煤炭需求量预测值。根据模型预测，我国2020年、2030年我国煤炭需求量分别为42～43亿t和50～52亿t。
    4.2煤炭资源保障程度分析
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bsp;  本文按照供需差对煤炭资源保障程度进行评价。
    4.2.1 2015年煤炭资源保障程度
    根据煤炭需求预测，煤炭需求将达到38亿t左右，目前，煤炭生产能力约为30亿t左右，煤炭供需缺口3～4亿t，目前在建井生产能力可以满足需求。
    4.2.2 2020年煤炭资源保障程度
    到2020年，我国煤炭需求将达到42～43亿t左右，目前，煤炭生产能力约为30亿t，煤炭供需缺口12～13亿t，需要建设新井予以弥补。东部缺口较大，达到15～17亿t，需要从中部大量调入的同时，还需要从新疆调入和国外进口。等，构造中等-复杂，煤层硫分较高，但是，煤系中部及黔西北地区也有低硫煤产出，低硫煤（全硫<1.5%）资源占全区查明资源量的50%以上。随着西部大开发战略的实施，交通和运输条件的改善，地区经济的发展，区内煤炭需求量将快速增长，同时，随着西电东送工程的建设，煤电联营、建设坑口电站将成为我国煤炭工业发展的基本趋势，贵州的煤炭资源优势将通过西电东送工程转化为经济优势。
    5.3西部自给带
    包括新疆、甘肃、青海和西藏四省、区。该区经济发展水平低，工业尚不发达，交通运输条件较差，煤炭需求量相对较少，煤炭主要在规划区内流动，煤炭生产和消费呈现自产自销的基本态势。区内煤炭资源丰富，新疆煤炭资源总量居全国之首，含煤地层主要为早中侏罗世八道湾组和西山窑组，煤层厚度大，煤层倾角大，构造中等-复杂。该区经济水平较低，煤炭需求量小，距东部主要煤炭消费区路途遥远，运距大、运费高，因此，区内煤炭主要是规划区内流动。
    但是，随着西部大开发战略的实施，生态环境建设的加强，交通运输条件的改善，尤其是青藏铁路和兰新复线的建成通车，煤炭需求量将大幅度增长，必须引起高度重视

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