采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的價(jià)值分析

　　(本文作者：馮立杰1，2 翟雪琪1 王金鳳1 李朝輝1 郭一格2 1.鄭州大學(xué)管理工程研究所;2.河南省煤層氣開(kāi)發(fā)利用有限公司)

　　摘要：目前，有關(guān)采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的效益研究仍多處于定性分析階段，缺乏對(duì)綜合價(jià)值的定量化分析。為此，在引入價(jià)值分析觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)量經(jīng)濟(jì)方法探討了采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的綜合價(jià)值。首先從時(shí)間、空間和功能上分析了采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的內(nèi)涵，指出了采煤與采氣應(yīng)該統(tǒng)籌安排、協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)。然后從減少瓦斯事故頻次、提高采煤速度、解決能源緊缺問(wèn)題以及二氧化碳減排等方面分別計(jì)算了采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的安全價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、能源價(jià)值及環(huán)境價(jià)值，并建立了綜合價(jià)值評(píng)估模型。最后結(jié)合案例分析驗(yàn)證了該模型的適用性。結(jié)果表明：采煤采氣一體化模式具有巨大的綜合價(jià)值，有利于開(kāi)發(fā)潔凈能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障煤礦安全生產(chǎn)，改善大氣環(huán)境。該項(xiàng)研究為全面和科學(xué)地認(rèn)識(shí)采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式提供了新的思路。

　　關(guān)鍵詞：煤層氣;呆煤采氣一體化;開(kāi)發(fā)模式;價(jià)值分析

　　煤層氣開(kāi)發(fā)與煤炭開(kāi)采有著緊密的聯(lián)系，只有將采煤與采氣有機(jī)結(jié)合，實(shí)施采煤采氣一體化，才能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，否則會(huì)浪費(fèi)資源并且威脅煤礦安全。目前，煤礦瓦斯的抽采只求達(dá)到減輕礦井瓦斯的濃度，導(dǎo)致許多煤礦抽采出的瓦斯直接排放到大氣而未被利用，而煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目多數(shù)只注重企業(yè)的獲利情況，沒(méi)有真正考慮未來(lái)煤礦開(kāi)采的安全問(wèn)題，勢(shì)必造成安全管理“顧此失彼”的局面，給本質(zhì)安全型礦井建設(shè)帶來(lái)極大困難[1]。因此，如何實(shí)現(xiàn)煤層氣開(kāi)發(fā)與煤礦開(kāi)采的協(xié)調(diào)發(fā)展成為煤層氣開(kāi)發(fā)企業(yè)、煤炭企業(yè)以及政府等亟須解決的問(wèn)題。

　　隨著煤層氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)利用做了大量的研究，張遂安提出了煤層氣資源開(kāi)發(fā)模式分類方案，指出采煤采氣一體化不僅是“安全資源一環(huán)境”商業(yè)理念的全面體現(xiàn)，而且更是一種值得倡導(dǎo)的資源綜合開(kāi)發(fā)的新模式[2]。高遠(yuǎn)文等指出目前我國(guó)煤層氣的開(kāi)發(fā)方式主要有原始儲(chǔ)層煤層氣的開(kāi)發(fā)和煤礦區(qū)煤層氣的開(kāi)發(fā)兩種[3]。王連剛等重點(diǎn)探討了煤層氣開(kāi)發(fā)模式以及開(kāi)發(fā)技術(shù)[4]。徐祖成等針對(duì)煤層氣與煤炭?jī)煞N資源礦權(quán)重疊的問(wèn)題，提出了一種采氣采煤協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合開(kāi)發(fā)模式[5]。但是，目前關(guān)于采煤采氣一體化模式價(jià)值探討的研究還比較少。基于此，本文從價(jià)值角度考慮，分析了采煤采氣一體化模式內(nèi)涵，從安全價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、能源價(jià)值及環(huán)境價(jià)值等4個(gè)方面探討了采煤采氣一體化模式的綜合價(jià)值，并結(jié)合具體案例進(jìn)行了分析。

　　1 采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式內(nèi)涵

　　采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式是指采煤與采氣統(tǒng)籌安排、協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)、互為支撐的一種綠色生產(chǎn)模式，即設(shè)計(jì)實(shí)施采氣工程時(shí)，考慮采煤T程的需求，而設(shè)計(jì)實(shí)施采煤工程時(shí)，又兼顧采氣工程的需求。其內(nèi)涵可從時(shí)間、空間及功能3方面體現(xiàn)[6]，具體如圖1所示。

　　1.1 在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)煤、氣綜合開(kāi)發(fā)

　　保持煤層氣抽采、礦井建設(shè)和煤炭開(kāi)采的協(xié)調(diào)，編制煤炭和煤層氣綜合開(kāi)發(fā)規(guī)劃，形成地質(zhì)勘探、地面預(yù)抽、礦井建設(shè)、煤炭開(kāi)采、采中抽采、采后抽采的煤、氣綜合開(kāi)發(fā)模式。

　　1.2 在空間上實(shí)現(xiàn)立體抽采格局

　　綜合考慮安全管理、采掘布局、煤炭資源節(jié)約、煤層氣資源開(kāi)發(fā)利用等諸多因素，保證地面煤層氣抽采井位的布置與礦井開(kāi)拓與采掘布置銜接相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采與煤層氣開(kāi)發(fā)的有機(jī)結(jié)合，形成“采前地面預(yù)抽、井下先抽后采、邊抽邊采”的立體抽采格局。

　　1.3 在功能上實(shí)現(xiàn)鉆井、掘進(jìn)工程統(tǒng)籌安排

　　利用煤層氣鉆井的地質(zhì)勘探、采前抽、采動(dòng)抽、采后抽以及制冷通道等多功能性用途，體現(xiàn)“一孔多用”的綜合價(jià)值，逐步形成煤層氣開(kāi)發(fā)與礦井建設(shè)、生產(chǎn)組織、安全管理相互協(xié)調(diào)，安全效益、經(jīng)濟(jì)效益、能源效益和環(huán)境效益同步提高的和諧局面。

　　2 采煤采氣一體化模式價(jià)值分析

　　實(shí)施采煤采氣一體化模式，開(kāi)發(fā)利用煤層氣具有巨大的安全價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、能源價(jià)值和環(huán)境價(jià)值，具體表現(xiàn)為：①煤層氣的開(kāi)發(fā)可以改善煤礦安全生產(chǎn)，提高安全價(jià)值;②煤層氣的開(kāi)發(fā)降低了井下瓦斯?jié)舛?，有利于提高井下采煤速度和掘進(jìn)速度，并且改善井下作業(yè)的通風(fēng)環(huán)境，從而提高煤炭生產(chǎn)效率;③煤層氣是一種新型、潔凈能源，利用抽采的煤層氣除了可以進(jìn)行瓦斯發(fā)電，節(jié)省供電費(fèi)用，還可以代替天然氣資源，用于作為居民燃?xì)?、鍋爐和工業(yè)燃料等，解決我國(guó)能源緊缺問(wèn)題;④開(kāi)發(fā)利用煤礦瓦斯可以有效減少溫室氣體排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量。因此，采煤采氣一體化模式的綜合價(jià)值可從以下4個(gè)方面進(jìn)行分析。

　　2.1 安全價(jià)值

　　煤層氣開(kāi)發(fā)與煤炭開(kāi)采有機(jī)結(jié)合，形成“以抽保采以采促抽、以抽保用、以用促抽”的良性循環(huán)，可以改造煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦企業(yè)的安全效益。煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)的重大威脅之一，我國(guó)國(guó)有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井的46%，瓦斯事故頻繁。每年因瓦斯災(zāi)害造成的死亡人數(shù)達(dá)2000人以上，僅根據(jù)最近15a的統(tǒng)計(jì)，因瓦斯事故而死亡的人數(shù)占煤炭行業(yè)工傷事故死亡人數(shù)的30%～40%，占重大事故的70%～80%，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)500億元。瓦斯事故造成的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，在社會(huì)上形成很大負(fù)面影響[7]。實(shí)施采煤采氣一體化的模式，采煤之前先抽采煤層氣，有利于從根本上防止煤礦瓦斯事故，改善煤礦的安全生產(chǎn)條件，從而提高煤礦企業(yè)的效益。

　　采煤采氣一體化模式的安全價(jià)值體現(xiàn)為瓦斯事故發(fā)生次數(shù)的減少，因此安全價(jià)值可以表示為瓦斯事故發(fā)生次數(shù)的減少而節(jié)約的成本。瓦斯事故造成的損失由直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失兩部分組成。直接經(jīng)濟(jì)損失包括事故所造成的人員生命價(jià)值的損失和生產(chǎn)設(shè)施破壞損失;間接經(jīng)濟(jì)損失包括因事故導(dǎo)致的產(chǎn)值減少、資源的破壞和受事故影響而造成的其他損失等。因此，安全價(jià)值計(jì)算公式可以表示為：

　　VF=VDF+VIDF

　　式中VF為安全價(jià)值;VDF為減少的直接經(jīng)濟(jì)損失;VIDF為減少的間接經(jīng)濟(jì)損失。

　　據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在瓦斯爆炸事故中，每死亡1人造成的直接經(jīng)濟(jì)損失都在30萬(wàn)元以上。根據(jù)國(guó)際勞工組織的計(jì)算方法，事故造成的間接經(jīng)濟(jì)損失往往是直接經(jīng)濟(jì)損失的4～5倍。直接經(jīng)濟(jì)損失減少額的計(jì)算公式如下：

　　VDF=nVDF1+VDF2

　　式中VDF1為平均死亡1人造成的直接經(jīng)濟(jì)損失;VDF2為資產(chǎn)損失減少額;竹為死亡人數(shù)的減少量。

　　間接經(jīng)濟(jì)損失減少額的計(jì)算公式：

　　VIDF=λVDF

　　式中λ為事故損失間直倍比系數(shù)。

　　2.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

　　煤層氣的開(kāi)發(fā)可以有效地降低井下瓦斯的濃度，提高煤炭開(kāi)采的效率。瓦斯?jié)舛鹊慕档陀欣谔岣卟擅核俣群途蜻M(jìn)速度，改善井下作業(yè)的通風(fēng)環(huán)境，從而提高煤炭生產(chǎn)效率。此外，采煤采氣一體化對(duì)煤炭資源和煤層氣資源進(jìn)行綜合勘探，降低了勘探成本。可見(jiàn)，采煤采氣一體化模式的經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要包括生產(chǎn)效益的提高和生產(chǎn)成本的降低這兩方面。經(jīng)濟(jì)價(jià)值的計(jì)算公式可表示為：

　　VE=VE1+VE2

　　式中VE為經(jīng)濟(jì)價(jià)值;VE1為生產(chǎn)效益增加值;VE2為生產(chǎn)成本節(jié)約值。

　　生產(chǎn)效益增加值的計(jì)算公式為：

　　VE1=(v1-v0)NP

　　式中v1為抽采后的平均采煤速度，t/d;v2為抽采前的平均采煤速度，t/d;N為平均每年的工作天數(shù);P為每噸煤炭的市場(chǎng)價(jià)格。

　　由于生產(chǎn)成本的降低表現(xiàn)在通風(fēng)成本、鉆井和掘進(jìn)成本的節(jié)約，故其計(jì)算公式為：

　　VE2=Vk+Vt

　　式中Vk為節(jié)約的鉆井和掘進(jìn)成本;Vt為節(jié)約的通風(fēng)成本。

　　2.3 能源價(jià)值

　　對(duì)抽采的煤層氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，充分發(fā)揮其作為一種新型、潔凈能源的作用，主要體現(xiàn)在：利用煤層氣發(fā)電，可以緩解地區(qū)用電緊張，減少煤礦遠(yuǎn)距離架線供電的投資;利用煤層氣作為居民燃?xì)?、鍋爐和工業(yè)燃料，不僅緩解我國(guó)天然氣資源緊缺的問(wèn)題，還有利于改善大氣環(huán)境。因此，采煤采氣一體化的能源價(jià)值可由煤層氣發(fā)電效益和煤層氣燃料效益兩部分組成，其計(jì)算公式為：

　　VN=VN1+VN2

　　式中VN為能源價(jià)值;VN1為瓦斯發(fā)電效益;VN2為瓦斯燃料效益。

　　煤層氣發(fā)電效益相當(dāng)于節(jié)省的供電成本，其計(jì)算公式為：

　　VN1=QN1(CNS-CNG)

　　式中QN1為煤層氣發(fā)電的總量;CNS為每度電(kWh)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi);CNG為每度電的發(fā)電成本。

　　煤層氣燃料效益的計(jì)算公式為：

　　VN2=QN2·PN

　　式中QN2為煤層氣燃料的總量;PN為每立方米煤層氣的市場(chǎng)價(jià)格。

　　2.4 環(huán)境價(jià)值

　　開(kāi)發(fā)利用煤層氣可以有效減排溫室氣體，改善大氣環(huán)境。我國(guó)是煤炭生產(chǎn)大國(guó).在進(jìn)行煤炭資源開(kāi)采的過(guò)程中，大量瓦斯被排放到大氣中。因此，實(shí)施采煤采氣一體化模式，開(kāi)發(fā)并合理地利用煤層氣，不僅可以避免采煤造成的煤層氣這種不可再生資源的浪費(fèi)，還能減少溫室氣體排放。采煤采氣一體化模式的環(huán)境價(jià)值可理解為減排二氧化碳帶來(lái)的價(jià)值，計(jì)算公式如下：

　　VH=QC·PC

　　式中VH為環(huán)境價(jià)值;QC為減排的二氧化碳總量;PC為每噸二氧化碳的價(jià)格。

　　綜上可知，假定采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的價(jià)值為V，則其評(píng)估模型可表示為：

　　V=VF+VE+VN+VH

　　3 案例分析

　　3.1 案例背景

　　某礦業(yè)集團(tuán)下屬的某煤礦屬于高濃度瓦斯礦井，瓦斯?jié)舛燃s為30%。為保證煤礦開(kāi)采的安全，企業(yè)決定對(duì)該礦井實(shí)施采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式。通過(guò)采煤、采氣的協(xié)調(diào)發(fā)展，該礦井節(jié)省了通風(fēng)成本、鉆井和掘進(jìn)成本共約800萬(wàn)元，而且每年從井下抽上來(lái)3000×104m3瓦斯有80%得到了合理的利用，其中90%用于發(fā)電，剩余10%用作燃料。由于瓦斯?jié)舛鹊慕档?，該礦井平均采煤速度比以前提高了400t/d，而且瓦斯事故逐年減少，死亡人數(shù)每年平均下降8人。

　　3.2 計(jì)算與分析

　　3.2.1 安全價(jià)值

　　根據(jù)瓦斯事故中每死亡一人造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為30萬(wàn)元，造成的間接經(jīng)濟(jì)損失是直接經(jīng)濟(jì)損失的4倍，則采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式為該礦井帶來(lái)的安全價(jià)值為：

　　VF=直接經(jīng)濟(jì)損失減少額+間接經(jīng)濟(jì)損失減少額=30×8+240×4=240+960=1200(萬(wàn)元)

　　3.2.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

　　該礦井職工每年工作為300d，按照煤的市場(chǎng)價(jià)格為800元/t計(jì)，則經(jīng)濟(jì)價(jià)值為：

　　VE=生產(chǎn)效益增加額+生產(chǎn)成本節(jié)約額=400×300×800元+800萬(wàn)元=10400(萬(wàn)元)

　　3.2.3 能源價(jià)值

　　據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，1m3的純瓦斯氣體可發(fā)電3.18度，每度電可節(jié)省成本為0.6元左右，煤層氣市場(chǎng)價(jià)格按照1.2元/m3計(jì)算，則能源價(jià)值為：

　　VN=發(fā)電效益+燃料效益=2400×90%×3.18×0.64+2400×10%×1.2=4409.28(萬(wàn)元)

　　3.2.4 環(huán)境價(jià)值

　　每利用1000m3煤層氣相當(dāng)于節(jié)省了1t標(biāo)準(zhǔn)煤，每噸煤燃燒會(huì)產(chǎn)生約2.5L的二氧化碳。按照二氧化碳的市場(chǎng)價(jià)格200元/t，環(huán)境價(jià)值為：

　　VH=減排的二氧化碳總量×二氧化碳市場(chǎng)價(jià)格=3000×80%/1000×2.5×200=1200(萬(wàn)元)

　　該煤礦實(shí)施采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的綜合價(jià)值為：

　　V=VF+VE+VN+VH=1200+10400+4409.28+1200=17209.28(萬(wàn)元)

　　從上述結(jié)果可知，該礦井通過(guò)實(shí)施采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式，給企業(yè)帶來(lái)了約1.720928億元的綜合效益。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)施采煤采氣一體化模式，不僅可以保證煤礦安全生產(chǎn)，在一定程度上加快井下采煤速度和掘進(jìn)速度，提高了煤炭生產(chǎn)效率，而且煤層氣作為一種新型能源，還有利于解決我國(guó)能源緊缺問(wèn)題和改善大氣環(huán)境質(zhì)量。本文結(jié)合價(jià)值分析的觀點(diǎn)，在采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，從安全、經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境等角度對(duì)其綜合價(jià)值進(jìn)行了探討，建立了價(jià)值評(píng)估模型，最后結(jié)合具體的案例分析說(shuō)明了采煤采氣一體化開(kāi)發(fā)模式的價(jià)值，為全面和科學(xué)地認(rèn)識(shí)采煤采氣一體化模式提供了新的思路，從而更好地促進(jìn)煤層氣開(kāi)發(fā)和煤炭開(kāi)采協(xié)調(diào)發(fā)展。

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