煤炭资源开采规模优化研究背景和意义

（一）煤炭资源开采规模优化研究背景和意义

1．煤炭资源开采规模优化研究背景

煤炭当做燃料使用至少有两千年的历史。1000～1200年以后，煤炭的开采逐步得到了发展，并开始用于工业，成为建筑材料和冶金工业的燃料。到1550年，英国已成为世界上最大的产煤国，年产量达到20万吨。18世纪由产业革命引致手工业大发展，煤炭成为主要能源，蒸汽机的发明和应用使社会生产力得到惊人的大幅度增长。19世纪初，电的发明并逐步广泛应用于生产和生活，把社会生产力又推向了一个更新的阶段。当前煤炭仍然是人类社会的重要能源。在今后相当长的一段时间里，煤炭在人类生活中仍将继续发挥着重要作用。

中国是世界上经济发展最快的国家之一，能源对经济社会发展的支撑作用越来越显著。但是，由于中国长期单纯追求经济增长速度和产出规模，忽视产品质量和经济效益，形成了以高消耗、高投入、高排放、低收益为特征的粗放型经济增长方式，直接导致了在经济、社会发展和能源利用过程中，资源消耗多、生态环境恶化、水土流失严重、化石燃料日益枯竭等问题，向可持续发展提出了严峻的挑战。

由于自然禀赋，煤炭在中国的能源资源结构中占有绝对优势，今后一个时期第一能源的地位不会改变。

（1）国内外能源供求格局的变化导致了煤炭能源地位日益突出。进入21世纪，世界能源领域开始了自20世纪70年代以来的新一轮危机。“9·11”之后，以石油为核心的世界能源问题变得更加敏感和复杂。以美国为首的资本主义强国开始了以石油为主的新一轮能源争夺。自美国的网络经济泡沫破灭后，经过短暂的沉寂，世界的实体经济得到了迅猛发展，增加了对石油、矿产等初级产品的需求，引发了资源性产品价格的迅速上涨。加上世界政治经济时局不稳，金融市场上投机资金活跃，资源品价格一涨再涨[1]。

国际能源署（IEA）认为，在2030年前世界能源的使用将保持稳定增长，化石燃料仍将是最基本的能源，且90%以上的能源需求增长将由化石燃料来满足。在化石燃料需求中，煤炭需求预计每年以1．4%的速度增长，但煤炭在世界能源中的比例仍有少量的下降，即从2000年的26%下降到2010年的24%，然后大体保持这个比例。在2030年以前，发展中国家和转型经济国家的工业煤炭消费量每年将分别增长1．2%和1．3%，这些增长量将由重型制造业特别是钢铁工业来支持，而经济与合作发展组织国家的工业、民用和服务行业煤炭需求量将不断下降。预计发展中国家和转型经济国家的煤炭需求最为强劲，主要因为煤炭资源丰富，而且生产成本较低。有些国家将会因为缺乏油气资源而支持煤炭的消费，特别是中国和印度。这样，就使得煤炭在越来越多的国家增加了竞争力，煤炭资源对世界经济发展的贡献和地位日益突出。中国2007年全年煤炭开采及洗选业的投资额就达1805亿元，比2006年增长23．7%。同时，全年煤炭消费量达到25．8亿吨，比2006年增长7．9%[2]。

（2）中国实现可持续发展有赖于煤炭能源的有力支撑。有史以来，人类对能源的利用和人类文明的进步密切相关，特别是以瓦特发明的蒸汽机为代表的工业革命以来，能源技术的飞速发展和能源大规模的使用，推动了经济、社会的巨大进步，能源已经渗透到社会和经济生活的方方面面。据官方统计，自1978年以来，中国GDP以年均9．4%的速度增长，已成为世界上重要的经济体。与此同时，在世界能源市场上，中国已成为最大的煤炭生产国和消费国，并受经济、技术发展水平和能源资源禀赋的限制，形成了以煤炭为主的供应格局。作为一次能源消费中占70%的煤炭，对中国产业结构升级和经济增长进程的地位和作用十分突出。保证煤炭工业及其产业链的可持续发展，是关系到中国国民经济又好又快发展的大事。中共十六大明确提出，把可持续发展放在十分突出的位置。十六届三中全会提出，坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展。十六届五中全会又提出，坚持以科学发展观统领经济发展全局，把经济社会发展切实转入全面协调可持续发展的轨道。科学发展观的提出为我国能源实现可持续发展奠定了思想基础。

（3）发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会对煤炭能源的发展提出了新要求。循环经济是以资源的高效利用和循环利用为核心的经济模式，发展循环经济是中国走新型工业化道路的内在要求。中国是世界第一产煤大国，煤炭产量占世界的37%。煤炭是中国的主要能源，分别占一次能源生产和消费总量的70%左右，在未来相当长的时期内，中国仍将是以煤为主的能源结构的国家。随着煤炭工业经济增长方式的转变、煤炭用途的扩展，煤炭的战略地位仍然十分重要。与其他主要采煤国家相比，中国煤炭资源开采条件属中等偏下水平，可供露天矿开采的资源极少，除晋、陕、蒙、宁和新疆等省区部分煤田开采条件较好外，其他煤田开采条件较复杂。综合考虑经济结构调整、技术进步和节能降耗等因素，预测2010年全国煤炭需求总量为26亿吨。

2．煤炭资源开采规模优化研究意义

本章研究的目的是遵循煤炭工业发展规律，确立煤炭资源开采规模模型，指导煤炭政策制定，以促进经济又好又快发展。其意义在于：

（1）对实现煤炭工业健康发展具有重要促进意义。煤炭作为基础能源，在中国经济生活中具有不可替代的重要地位，煤炭供应不足会影响国民经济的稳定与快速发展，煤炭积压又会影响煤炭工业的正常生产，煤炭生产与消费相适应是市场经济发展的基本要求。所以，煤炭工业的生产决策不仅影响到企业的经济规模、经济优势的发挥和竞争活力，还会影响到整个煤炭工业的健康发展。如何确立合理科学的煤炭最佳开采规模，提高规模效益和核心竞争力，客观要求通过对开采规模的研究，找出有利于煤炭工业生产要素合理配置的市场需求，结合实际制定科学合理的煤炭工业发展政策，增强国家整体竞争力，促进经济发展。因此，对煤炭开采规模的研究是一项十分重要的工作。

（2）对推动煤炭资源型城市健康发展具有重要的战略意义。对煤炭资源的开发利用所产生的技术进步需求，会直接推动煤炭资源型城市的社会技术进步，进而降低煤炭工业及其他相关行业的生产成本，减少污染，提高当地经济增长的质量和效益，且煤炭资源开采规模的确立，有助于健全当地的工业体系，构建经济、社会、资源与环境相互协调的可持续发展模式。

（3）对提高中国“十二五”能源规划的科学性具有借鉴意义。煤炭工业是中国工业体系的重要组成部分。“十二五”期间，煤炭工业能否健康发展，关系到全国经济社会发展目标的顺利完成。建设节约型社会，是党中央从中国经济社会发展和中华民族兴衰的历史高度所作出的具有全局性和战略性的重大决策。而节能是节约型社会的重要组成部分，合理开发利用煤炭资源，建立以节约煤炭资源为重点的能源节约体系，对于建设节约型社会，具有特别重要的意义。煤炭是中国的主要能源，除了用做生活燃料外，还用于发电炼焦化工等生产建设。中国近几年虽然治理滥采现象，但此现象仍有发生，且有些地方还较为严重，使中国煤炭资源受到一定程度的破坏。煤炭为非再生性资源，开采一点就会少一点。本章在对煤炭资源开发利用进行分析研究的基础上所提出的对策建议，对于如何节约煤炭资源、建设节约型社会，具有一定的现实指导意义。因此，研究中国原煤开采数量变化并模拟其动态模型对于煤炭资源实现有计划的合理开采利用是十分必要的。

（二）煤炭资源开采规模优化国内外研究现状

1．煤炭资源开采规模优化国外研究现状

19世纪末，西方世界掀起的自然保护运动，把对非再生资源过速、过度消耗的担心纳入主要目标。经济学家对自然资源的有限配置利用的研究，最早可追溯到19世纪中期Faustmann（1849）、Jevons（1866）等人对森林再生及煤炭资源短缺等问题的探讨。此后，Pigou（1932）以大气吸收废气能力为对象的经济分析，以及Gray（1913）和H．霍特林（Hotelling，1931）对如何以有限的矿产蕴藏确保未来持续性消费问题的研究，均是自然经济学领域的经典文献。

H．霍特林是美国早期的数理经济学家，他首次用数学模型的方法对可耗竭资源最优利用进行刻画。他于1931年在《政治经济学》杂志上发表了其经典论文《不可再生资源经济学》，论文的出发点是不变的资源存量，主要论据如下：①在不变的资源存量假设下，在完全竞争情况下，他直接给出了资源产品净价格（单位租金）的递增率应该等于社会贴现率的公式，然后把这个公式带入时间路径模型，证明按照这个方式开采可以达到社会价值现值最大化（最优）；②他认为像石油这样的自然资源有公共财产的性质，政府应该通过税收等手段干预；③他第一个分析了垄断对可耗竭资源最优利用的影响，提出了垄断将推迟不可再生资源耗竭时期的论点。此后，对不可再生资源的研究主要集中在两个方面：第一个议题具有规范性特征，即在消费者偏好及开采技术固定的情况下，不可再生资源如何才能有限开采利用，在不同时期的需求相互竞争下，该资源如何进行最佳配置。第二个议题为实证性质，即在市场经济条件下，资源的可及性、市场结构及政府针对矿产资源开采与消费所采取的租金、税收、补贴及价格管制政策，将如何影响资源的跨期生产与消费决策。H．霍特林的研究奠定了非再生资源经济学的坚实基础，其结论被称为H．霍特林规划或不可再生资源经济学的基本原理。

20世纪70年代，世界范围内的两次石油危机以及80年代中后期由于化石能源的大量使用而导致的全球气候变暖、环境恶化，使寻求解决问题的理论与对策的行动呈现出前所未有的迫切性。在可持续理论受到广泛关注的情况下，许多著名经济理论学家将注意力重新转向非再生资源的有效配置问题。Dasgupta于1979年、1982年、1989年相继出版了《经济理论与不可再生资源》、《资源的配置》、《不可再生资源》；Conrad和Clark于1987年出版了《自然资源经济学》；Solow于1986年发表了《自然资源的代际间配置》；Hartwick于1977年在美国《经济评论》上发表了《代际公平与不可再生资源租金的投资》等。这些有代表性的论著从理论和方法上对可耗竭资源的最佳配置进行了深入的研究。

Dasgnpta和Heal（1974）所创立的有关可耗竭资源最优消耗率模型在描述路径的同时，也刻画了可耗竭自然资源作为社会生产函数的基本参数对经济持续增长的制约问题。最优的资源消耗和社会持续经济增长其实是一枚硬币的两面。这两方面能否和谐取决于如下几个方面：①资源开发利用量R是否是消费品的生产所必需的；②技术进步是否可以通过发展替代品，使资源成为生产消费品的非必需要素；③对于新资源的发现是否存在不确定性，资源和资本品之间的替代性是否存在不确定性。

越来越多的经济学家也开始致力于煤炭等不可再生资源的最优开采模型研究，并取得了一些重要成就。William D．Schulze通过建立动态规划模型，系统分析了由于不可再生资源的利用而导致的对自然环境的积累性破坏，并且分析了这种破坏对资源最优开采路径的影响。Y．H．Farzin通过构建一个资源的一般性竞争模型，考察了技术进步对资源稀缺性测度的影响。Partha和Joseph研究了一项新技术在时间到达上的不确定性对可耗竭性资源开采规模的影响。通过引入技术进步因素，Anne Epaulard分析了技术不确定性对最优开采规模的影响。Philip F．Roan分析了生态约束对煤炭工业最优产量的影响，指出随着环境松弛影子价格的增长，煤炭工业将会损失矿产品的经济租，并使得矿产品的有效开采期缩短。Y．H．Farzin认为可耗竭资源最佳的时间节约路径不同于非采掘资源，其中最大的差别在于国家财富的最初构成。

在美国，国家资源委员会负责控制煤炭资源的使用，内政部土地管理局负责煤炭资源的租借。美国资源管理实施办法规定，对联邦公有土地煤炭资源实施租借方式，对煤炭资源已勘探清楚并进行了资源评价的矿区，采用招标方式确定开采者；对煤炭资源尚未探明及未进行资源评价的矿区，实行勘探和开采优先的办法。

2．煤炭资源开采规模优化国内研究现状

20世纪80年代末，我国国务院发展研究中心课题组率先研究了自然资源核算等问题。由于该项目的研究是许多相关研究的先导，得到了美国福特基金会的资助。该项目的研究在综合性资源定价、资源折旧、资源核算纳入国民经济核算体系等方面取得了重要成果。1992年，国家统计局对原有的国民经济核算制度进行了重大改革，初步形成了具有中国特色的新国民经济核算体系，该体系将包括矿产资源核算在内的资源核算表作为卫星账户逐步纳入统一核算体系中。1992年巴西环境和发展首脑会议以后，特别是1994年《中国21世纪议程》颁布之后，资源管理作为可持续发展概念中的核心问题之一，在国内引起了广泛、高度的关注。中国《科技导报》、《世界环境》、《中国人口·资源与环境》等有重要影响且辐射面很广的核心期刊相继开展了有关方面的讨论。国家有关部门对矿产资源的管理极为重视，多次开展联合调查，组织专家进行学术讨论，并对矿产资源资产化管理等问题进行立项研究。对这些相关问题的讨论对于研究矿产资源的可持续利用概念以及在可持续发展前提下的最适耗竭理论的研究起到了非常积极的促进作用。

在这种大背景的影响下，中国许多学者也积极地投入到该领域的研究。魏晓平、王新宇（2002）认为矿产资源是自然界中有限、稀缺、可耗性资源，其开采利用无疑会导致最终存量为零，从理论上讲达不到持续利用。那么如何界定矿产资源的可持续利用，使其开采利用既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成威胁，已成为可持续发展理论与实践研究关注的热点问题之一。目前较为一致的看法是：在人类有意义的时空尺度（更准确地说是在某种矿产资源耗竭之前）找到具有经济价值的可替代资源，并成功地向替代资源过渡，从而使矿产资源的耗竭不再影响经济、社会、资源、环境的协调发展，这意味着矿产资源达到了持续利用。一般来说矿产资源的开采利用在客观上有一定的限度，它不以人的意志为转移。若对资源开采利用强度超过了这一客观尺度，将威胁到人类社会的生存与发展，因此研究矿产资源的持续利用就是研究其最适耗竭问题。

王峰、吕渭济、杨德武（2004）以煤炭工业的适度发展为出发点，在全面分析了中国煤炭工业的特点以及煤炭工业与其他产业的经济技术联系的基础上，建立了煤炭工业多目标动态投入产出优化模型。应用计量经济学方法确定了该模型的系统参数，求解模型并对最优解进行了分析。同时，应用马尔可夫模型修订直接消耗系数矩阵，以反映煤炭消耗的变化，并探讨了在修订过程中参数变化对其他投入产出指标所造成的影响。

赵国浩和王浣尘（2000）认为，对不可再生资源而言，在各个历史时期合理分配资源使用量，应满足在考虑不可再生资源之间的有效配置的替代；以及可再生资源合理替代不可再生资源的条件下，不可再生资源的开采速率不应大于其可开发储量的增长速率，或不超过寻求替代品的可再生资源的替代速率，实现不可再生资源的最优耗竭，使资源利用净效益现值最大化。

以上的研究方法、结果和经验，对于研究煤炭资源的开采规模具有重要的借鉴意义。

（一）煤炭工业可持续发展理论

1．可持续发展的基本内容

可持续发展是一个涵盖人口学、经济学、生态学和系统科学等多学科的更高层次的理论系统，涉及的领域、空间和时间十分广泛。“可持续发展”一词最初出现在20世纪80年代中期，“布伦特兰报告”以及经济合作发展组织的一些出版物，较早地使用了这一词汇。挪威首相布伦特兰夫人在1987年世界环境与发展委员会上所作的报告《我们共同的未来》中提出，可持续发展是“既满足当代人的需要，又不损坏后代人满足需要能力的发展”。

可持续发展的基本内容有：人类应坚持与自然的协调发展；当代人在追求今世的发展和消费时，应当努力尽快发展经济，满足人类日益增长的基本需要，但经济发展又不能超出生态环境的承载力；在经济发展的同时，注重保护资源和改善环境；在能源特别是不可再生能源的开采及利用上，人类不仅要考虑到现在，而且必须要考虑到未来，必须实现能源利用的可持续发展。

2．煤炭工业可持续发展理论概述

（1）煤炭工业可持续发展内涵。首先要遵循可持续发展的宏观界定，其次还要体现煤炭资源的特点和煤炭工业的特点。煤炭资源的不可再生性和有限性决定了煤炭工业有其固有的生命周期：勘测期→开发期→发展期→成熟期→衰退期。因此从时间上看，煤炭资源是不可永久持续利用的，煤炭工业可持续发展的主要含义是在积极寻求可替代能源的同时，尽量延长煤炭资源的可用时间，增加煤炭资源利用效率，提高其经济效益，从而为子孙后代留有更加广阔的生存时间。而且，煤炭工业是国民经济的基础产业，具有典型的行业特征。从空间上看，煤炭工业可持续发展主要集中在煤炭工业和煤矿区范围内，其最终目标是实现煤炭工业的矿区、经济、资源和环境的协调发展。

因此，煤炭工业可持续发展是在确保为国民经济各行各业提供品质洁净、数量充足的煤炭、煤油品、电力和煤炭化学品的同时，运用市场机制，依靠科技进步，提高煤炭资源的利用率，减缓煤矿区生态环境的恶化，实现煤炭工业的矿区、经济、资源及环境的协调发展，让有限的且不可再生的煤炭资源既能满足当代人生存和发展的需要，又能满足后代人在寻找可替代能源之前生存和发展的需要。

赵国浩在其《中国煤炭工业与可持续发展》一书中概括出其具体概念：煤炭工业所属矿区的经济发展、社会进步、资源的开发利用与环境保护相互协调，并向社会提供洁净燃料、原料及电力。在运用市场机制、依靠科技进步及寻求可代替资源的基础上，调控煤炭资源的最佳耗竭率，使煤炭工业的发展既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害。

（2）煤炭工业可持续发展的构成要件。

①资源利用的可持续。要求当代人尽可能谨慎地对待煤炭资源耗用，以便在被可替代资源所替代之前，人类能够持续地使用这种资源；资源利用的可持续性要求煤炭在开采过程中尽可能减少浪费，提高资源回收率，尽可能减少对其他资源的连带破坏和浪费（如土地、水等）。资源利用的可持续性还要求煤炭及其产品在利用过程中充分节约、提高使用效率，通过技术进步充分挖掘既定的煤炭资源中的“附加值”。

②环境生态的可持续。煤炭的开发和利用对人类环境产生了多种有害的影响，煤炭工业可持续发展应将“保持良好的生态环境”作为基本的约束，在决策中，将环境风险列为指标之一；在开发和利用过程中推行“洁净生产技术”，向社会提供清洁的能源及相关产品。

③经济发展的可持续。它关注的是作为一个行业的长期利益，其中一个重要问题是煤炭产量的持续性。煤炭的有限储存特点决定了区域煤炭开采产量存在一个由增长到衰退的过程，从而直接影响其经济状况；经济持续性的另一个重要方面是煤炭开采的可获利性。在市场经济中，因社会包袱沉重、级差地租悬殊、产品价格倒挂、生产成本递增等原因而不能获得足够利润的煤炭矿区是不可能自我持续的。

④人口与社会的可持续。持续的人口应考虑到矿区的环境资源承载力，持续性的社会方面强调满足人的基本需求和较高层次的社会化需求。社会可持续概念具有平等含义，包括代际公平和代内公平。代际公平指为后代保护煤炭资源基础，保护他们从资源利用获得收益的权利和机会；代内公平是指煤炭开采和煤炭利用活动的收益和代价在国家之间、区域之间和社会集团之间公正公平的分配。在现实条件下，有两类不平等问题应引起注意，首先是“出力区”和“收益区”的不平等。煤矿是“出力区”，在市场经济条件下，煤矿成为最艰苦、环境最恶劣的区域。相反，一些煤炭下游产品工业则是“收益区”，它们使用的煤炭是一种对生态不进行任何补偿的产品，这样就引导出第二类不平等，即煤炭工业与其他行业之间的不平等。在资源环境价值扭曲的情况下，对煤炭开发和资源破坏的收益大部分转嫁到其他部门中去，所以应实行“收益者分摊制度”，即使用煤炭产品的下游工业企业（实际的收益者）应承担一部分资源补偿费和环境治理费。

（3）煤炭资源可持续开发利用的条件。

①资源开采不可逾越开采通量限制。煤炭资源的总储量及蕴藏量，是一个物理概念，代表资源的最高极限，煤炭资源的开采绝不能达到其极限。而通量是强调经济体系中的资源流通量，通量限制是资源的最大开采利用量，是资源开采利用应满足的极限约束。若X（t）、X分别为资源的开采量、通量极限，则应满足：

煤炭资源开采的通量极限并非生态系统的临界值。在一定时期内，如果这一通量超过了新探明储量及可替代资源的补充量，短时间越界不会使煤炭资源立即枯竭，但长期如此，则会使资源消耗殆尽。

②废物排放不可逾越环境吸纳通量极限。煤炭资源开采过程中排放到环境中的废物也有一个限量，这些废物包括废水、废气、固体废弃物等，它们进入自然环境进行降解、吸收和转化。自然环境吸纳废弃物的总量及单位时间有效降解转化量也有一个极限。这个废弃物排放量不得超过这个极限。

③煤炭资源环境损耗量与补偿量动态平衡。对于煤炭资源这种非再生资源来说，其开采利用率（资源折旧率和资源损耗率）不应大于已探明的储量（折合成开采量）增长率和可再生资源的替代率。除此之外，资源开发利用中产生的污染物排放不应高于回收利用、环境吸收或转化为无害物的速度，对环境的破坏能为环境所自我恢复。

④储备足够的后备资源。当人口、经济以不可持续的速度获得资源或排放污染物时，社会经济便处于一种超限运行状态。极限源于系统反馈的滞后性，即系统的决策者没有得到极限已被逾越的消息。只有资源库存有积累时，超限才有可能，累积的可采储量会暂时支撑过量的开采。如果只是简单地关注可采储量的绝对量，而忽略新探明储量的变化趋势以及可替代资源的替代率，结果就会超限。因此，短期应密切关注可采储量的变化与长期关注新探明储量增量趋势，二者并重，才能保证资源的可持续利用。

⑤减缓煤炭资源开采速度。开采速度越大，物理惯性就越大，不仅滞延报警信号，而且也滞延对这些信号的反应，从而使系统进入一个不安全的状态。如果越限再得不到及时控制，资源可采储量将以非线性负指数变化趋势接近于临界值，一旦超越这一临界值，资源品质会越来越低，开采成本将大幅上升，于是将需求迅速逐出市场。

（二）循环经济理论概述

1．循环经济内涵

20世纪60年代，美国经济学家鲍尔丁提出了“宇宙飞船理论”，他指出，地球就像一艘在太空中飞行的宇宙飞船，要靠不断消耗和再生、滋生有限的资源而生存，如果不合理开发资源，肆意破坏环境，就会走向毁灭。这是循环经济思想的早期萌芽。

循环经济就是在可持续发展的思想指导下，按照清洁生产的方式，对资源及其废弃物实行综合利用的生产活动过程。它要求把经济活动组成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程；其特征是低开采、高利用、低排放。本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。

与传统经济相比，循环经济的不同之处在于：传统经济是一种由“资源—产品—污染排放”所构成的物质单向流动的经济。在这种经济中，人们以越来越高的强度把地球上的物质和资源开发出来，在生产、加工和消费过程中又把污染和废物大量地排放到环境中去，对资源的利用常常是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地变成废物来实现经济的数量型增长，导致了许多自然资源的短缺与枯竭，并酿成了灾难性的环境污染后果。与此不同，循环经济倡导的是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组成一个“资源—产品—再生资源”的物质反复循环流动的过程，使得整个经济系统以及生产和消费的过程基本上不产生或者只产生很少的废弃物。只有放错了地方的资源，而没有真正的废弃物。简而言之，循环经济是按照生态规律利用自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向，它是实施可持续战略必然的选择和重要保证。

2．循环经济的基本原则

（1）减量化原则。这是循环经济的第一原则。它要求在生产过程中通过管理技术的改进，减少进入生产和消费过程的物质和能量流量，因而也被称为减物质化。换言之，减量化原则要求在经济增长的过程中为使这种增长具有持续的和与环境相容的特性，在生产源头的输入端充分考虑节省资源、提高单位生产产品对资源的利用率、预防废物的产生，而不是产生废物后再进行治理。

（2）再使用原则。循环经济第二个有效的方法是尽可能多次，以及尽可能多种方式地使用人们所买的东西。再使用原则要求产品和包装容器能够以最初形式被多次使用，而非一次性用品。通过再利用，人们可以防止物品过早地成为垃圾。

（3）资源化原则。循环经济的第三个原则是尽可能多地再生利用或资源化。资源化原则要求生产出来的物品经过消费（生产性消费或生活性消费）后，能重新变成可以利用的资源，而不是垃圾废物。要求尽可能地通过对“废物”的再加工处理（再生）使其作为资源再次进入市场或生产过程，以减少垃圾的产生。

3．煤炭工业如何走循环经济道路

煤炭工业走循环经济发展道路，关系到中国的能源安全，是落实科学发展观的必然要求，是建设和谐社会的必然要求。在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，把单位国内生产总值能耗消耗降低20%左右作为经济社会发展的主要目标之一，表明建设以资源节约和环境友好为重要主题的和谐社会是中国现代化进程中今后一段时间的中心任务。在城镇化、工业化仍然处于高速发展阶段时，又要走资源节约的道路，是中国亟待破解的一个难题。因此，如何在科学发展观的统领下，研究煤炭工业的循环经济发展模式和运行机制，对于各级政府机构的管理决策和煤炭工业的发展规划有着重大的现实意义和指导意义。

（三）生产理论

生产理论是管理经济学中的一部分，经济学中的生产理论帮助企业的经理人员在一定的技术条件下，决定如何最有效率地把生产预期产出量的各种投入要素结合在一起，这个技术包括可采用的生产过程、设备、劳动和管理技能以及信息处理能力等。

1．生产函数

生产理论以生产函数概念为核心，生产函数把在一定技术条件下给定数量的各种投入要素与所能生产的最大产出量联系起来。它可以用数学模型、图表或图形等形式来表示。它的一般表示式为：

式中：Q为产量；x1，x2，…，xn为诸投入要素，如原材料、设备、劳动力等。

技术的变化，如引进技术化程度更高的设备或用技术工人代替非技术工人，会形成新的生产函数。研究生产效率的高低，就是要研究如何用最少的投入生产出同样多的产出，或用同样多的投入生产出最大的产出。

在决定如何把各种投入要素组合起来生产预期产量时，通常把投入要素分为固定投入要素和变动投入要素。固定投入要素就是在一定时期内不管生产量是多少，数量都不变的投入要素。不管生产水平是高还是低，用于固定投入要素的成本必定发生。变动投入要素就是在生产过程中其数量随预期生产量变化而变化的投入要素。

短期生产就是存在一种（或多种）投入要素的时期，这意味着企业要增加产量必须使用更多的变动投入要素与既定数量的固定投入要素相结合。如对应一个汽车装配工厂中固定的规模和生产能力来说，企业只能通过雇用更多的劳动（如让工人加班或增加工作班次）才能增加产量。

随着相关时期（规划期）的延长，固定投入要素也会成为变动投入要素。在一个大约六个月的规划期内，大多数煤炭企业都能够获得增建厂矿能力或订购更多的制造设备，因此生产设施将不再是固定要素。如果在延长的规划期内，所有的投入要素都是变动的，这个时期就叫做长期生产。

由于某些投入要素在短期内是固定的，所以企业能得到的投入要素组合仅仅是全部投入要素组合的一部分。但在长期中，所有的投入要素组合企业都能得到，因此企业在长期中增加产量，既可以使用更多的劳动（加班或雇用更多的工人），也可以增加设备或扩建工厂，这要取决于哪一种劳动和工厂设备规模组合在生产预期产量时更有效率。

2．规模经济

在生产开始扩张的阶段，由于大规模生产具有明显的规模上的好处，称为规模经济。实际上，每个企业均是各种不同价值活动的集合体，这些活动包括科研开发、采购、生产、行销以及种种其他活动，而每一个有价值的活动均存在规模经济效益，因此，规模经济效益至少包括以下几个方面：生产的规模经济、采购的规模经济、广告的规模经济、财务的规模经济、管理的规模经济。

在一定限度内规模经济存在的主要原因是“成本的不可分割性”。规模上的好处表现在：可以实行专业化分工，提高工人的技术水平，从而提高了工人的平均生产效率；可以进行协作劳动，从而抵消各个劳动者在劳动能力上的差别，为企业提供了平均性质的劳动；可以采用更加先进的机器设备，并充分地发挥作用，节约劳动力，降低单位产品的消耗；随着规模增大，资本不断扩张，这有利于生产要素的集中，提高要素的利用效率，节约单位产品成本；可以聘请高级技术专家，开拓并保持产品领先地位，增强竞争能力。根据科斯的分析，市场和企业是两种不同的资源配置方式，而且可以互相替代，企业组织管理规模的扩大一方面可以节约交易费用；另一方面又增加组织管理成本。企业之所以存在规模经济，是由于企业规模增长节约的交易费用大于组织管理费用的增加所致；可以对副产品综合利用，综合经营，降低产品成本；可以增强垄断能力，使在要素市场上购买要素和产品市场上出售产品处于有利地位等，从而获得规模上的好处。当规模经济占主导地位时，规模报酬是递增的。

但也不是规模越大越好，当生产扩大到一定规模以后，迟早会出现规模报酬递减。由于规模过大而引起的产量或收益的减少称为规模的不经济。规模不经济的主要原因是规模过大后管理层次过多，不易协调，缺乏灵活性，难以管理，引起效率下降；对生产要素的需求过大，而引起要素价格上升；由于技术极限的存在，劳动分工协作的效率会受资本、技术等生产要素的限制，且随着规模的扩大，由劳动分工协作带来的可变成本的节约会大于由此而引起的固定成本的增加；当企业规模增长时，管理的复杂程度、组织协调工作量会大幅增加，而由于企业家极限的存在，这将会影响组织管理的效率；企业规模过大，管理人员难以了解、监督、评价职工的劳动效率，这必然造成激励机制的弱化，不得不用增加人员、提高工资的办法维持劳动生产率。当规模不经济占主导地位时，就会发生规模报酬递减的现象。

由于规模经济和规模不经济的存在就导致了规模报酬的变动。规模报酬是指：在技术水平和要素价格不变的条件下，当所有投入要素都按同一比例变动时，产量的变动情况。当所有的要素按同一比例变动相当于生产的规模在变动，生产的规模变动必然会引起产量的变动，规模报酬就是研究生产规模变动与生产变动之间的关系，假设只有两种投入L、K，且按同一比例δ＝dX／x变动，产量的变动为μ＝dQ／Q，则生产力弹性Ee＝μ／δ，根据生产力弹性的大小，可将规模报酬分成以下三个阶段：

当Ee＞1时，即μ＞δ，生产处于规模报酬递增阶段，产量增长的速度大于投入增加的速度，规模的扩大带来了生产效率的提高，如图2－1（a）所示。

当Ee＝1时，即μ＝δ，生产处于规模报酬不变阶段，产量增长的速度等于投入增加的速度，生产效率与规模大小无关，如图2－1（b）所示。

当Ee＜1时，即μ＜δ，生产处于规模报酬递减阶段，产量增长的速度小于投入增加的速度，规模扩大使生产效率下降，如图2－1（c）所示[3]。

图2－1　规模报酬

大规模地进行煤炭开采需要有大量专业设备的固定投入以及大量的销售费用，因而其规模经济性是比较显著的。举一个浅显的例子，假如有一个已经圈出的综采工作面，其地质可采储量为100万吨，该工作面每月出煤10万吨，也就是说10个月能采完。假如把这个工作面改为炮采的话，那每月出煤1万吨，也就是说要100个月才能采完。由于地压力的作用，巷道的维护费用是一笔不小的开支。因此，炮采的巷道维护成本是综采的10倍。

（一）煤炭工业壁垒状况分析

从长期看，进入和退出市场的难易程度是决定市场性质的关键因素。如果新企业进入市场特别困难，现有企业在价格和产量决策方面就会有较大的自由。也就是说，行业的进入壁垒越高，进入越困难，进入的煤炭企业也就越少，从而也就越容易产生垄断；反之，进入壁垒越低，进入越容易，进入的企业也就越多，产生垄断的可能性也就越小。

1．煤炭工业的进入壁垒分析

煤炭工业的进入壁垒是较为复杂的，具体表现为不同规模、体制的企业以及在不同的历史时期，企业所面临的进入壁垒是不一样的。尽管从理论上讲，大规模地进行煤炭采选需要有大量专属的固定投入以及大量的销售费用，因而其规模经济性也应该是比较显著的。但由于煤炭开采成本受煤层埋藏深浅以及地质构造的影响较大，在一些煤炭赋存条件好的地区，开采规模要求不高，既不需要较高的技术和工艺，也不需要专门的设备和专业的技术人员，国家对其在资源、环境保护等问题上也没有严格政策限制和监督制度，这样使得小煤矿很少甚至根本就不承担大量的外部成本，只要投入少量资金即可出煤并赚钱，特别是在低成本掠夺式开采的条件下根本不受规模限制。因此，在某种程度上规模经济和必要资本量没有对小煤炭工业的进入产生阻碍作用。再有，中国过去一个阶段的煤炭工业政策在一定程度上促进了小煤炭工业的“繁荣”。

乡镇、个体中小型煤矿过低的进入壁垒使得中国煤炭产量极为分散，煤炭产量当中有一半是小煤矿靠原始落后的方式开采出来的，其中非法产量占30%。小矿与大矿之间剧烈的资源争夺战，为现代化矿井建设和大规模机械化开采留下了深深的隐患，并进一步恶化了中国煤炭市场的供需失衡，导致了中国煤炭工业效率极低的规模结构，影响了中国煤炭工业的国际竞争力。

2．煤炭工业的退出壁垒分析

煤炭工业一批资源枯竭、成本畸高，长期亏损、扭亏无望的企业在种种因素的作用下仍不能顺利地从产业内退出，一些煤矿在成本价格倒挂的情况下还拼命开采，这在某种程度上反映出了中国煤炭工业的确存在着较高的退出壁垒。造成煤炭工业退出壁垒的因素总的来说有两大部分：其一是经济因素，如沉淀成本和职工的解雇费用等；其二是社会因素，即从社会角度来看影响企业退出的因素。由于大规模进行煤炭开采需要大量的固定资产投资，并且这种投资的专用性很高，加之中国的资本市场不是很发达和煤炭工业的长期不景气，使得煤炭工业的退出会形成大量的沉淀成本，这样在一定程度上影响了企业的退出行为。此外，煤炭工业长期以来走的是一条粗放式成长道路，企业退出时需要重新安置大量的工人就业，一些老矿还要安置大量退休职工，在社会保障制度不完善的情况下这不仅仅是一个经济问题，处理不当还会引起较大的社会震动，影响社会稳定。另外，大部分煤矿工人的知识水平较低，技能较为单一，即使能够重新就业也要支付较高的转换成本。所有这些问题都会制约着煤炭工业的退出行为。

（二）中国煤炭资源开采利用的正效应分析

煤炭资源的开发利用会促进社会经济的发展，甚至改善生态环境。矿业会成为一个地区的支柱性工业之一。煤炭的开采利用会带动和保障相关产业的发展，如电力等相关产业的优势和环保等非煤产业的发展，形成了多级产业链，解决一部分就业问题；煤炭开发促进了以煤为中心的工业产业的形成，改善了拆迁农民的居住条件，推动了城市布局、规划及建设等。同时煤炭生产能提高当地农民的收入，拉动地方的消费，改善农民的生活和生存条件，提高当地农民文化素质，促进农村社会经济的发展。煤炭生产确保了国家的能源安全，促进了科技创新，推动了现代化发展；一些先进的煤炭工业采取一些先进的技术对矿区进行恢复，使矿区原有生态环境得到改善。

（三）中国煤炭资源开采利用的负效应分析

环境、资源及可持续发展已成为全球性的问题。根据中国国情在现有工业技术条件下，更多地占有、使用自然资源仍是解决贫困问题、增强国力不可替代的条件。但是，发展的内涵不应该是纯粹的眼前经济增长，而应是经济、社会及生态环境三者共同的和谐发展及互动，即可持续发展。以消耗自然资源及牺牲环境的发展方式带来的经济增长优势是暂时的，甚至是虚置的，隐藏其后的代价也是巨大的。

由于煤炭工业自身产业结构的因素、“关井压产”政策的影响和中国能源政策中一些不利于资源保护的做法以及中国煤炭资源赋存条件和勘探程度等原因，不能忽视伴随着经济增长的各种负面效应对中国社会及生态环境造成的危害。

1．煤炭资源现状不容乐观

虽然中国煤炭资源总量潜力巨大，总蕴藏量居世界第三位，但是由于人口众多，人均占有量低于世界平均水平。而且煤炭资源勘探程度低，经济可采储量少，尚未利用资源中可供建井的可采储量严重不足，探明剩余可采储量为1842亿吨，大多分布在干旱缺水、远离消费中心的中西部地区，总体开采条件不好。已查明资源中精查资源量仅占25%，详查资源量仅占17%。中国尚未利用的资源量为6563亿吨，其中，精查为617亿吨，详查为1086亿吨，普查为1500亿吨，找煤为3400多亿吨，找煤资源量占50%。找煤资源量是一种勘探程度很低的资源量，不确定性很大，不能作为规划的依据。根据煤炭资源综合评价，可供大中型矿井利用的精查资源量仅为300亿吨左右；优等详查资源量约为420余亿吨，精查勘探选择的余地不大，相应的普查资源也不足。

2．煤炭资源浪费严重

现阶段中国的煤炭资源开采，一方面供应紧张；另一方面，在资源现状不容乐观的情况下又存在着严重浪费的现象。

（1）中国已利用煤炭资源量3469亿吨，大型矿井占用资源量约680亿吨，中型矿井利用资源量为300多亿吨，而小型矿井利用资源量达2500多亿吨，其中，乡镇小煤矿占用资源达2200多亿吨，而且很多是优质资源。而现实生产中，小型煤矿回采率仅占10%～15%，乡镇煤矿资源回采率仅占10%，大中型矿井资源回采率也不高。目前国有大型煤炭企业一般采用机械化综采或普采，追求高产量而“吃肥丢瘦”，采厚丢薄，回采率最高不到50%，一般在30%左右。

资料显示，中国在1949～2003年，累计产煤约350亿吨。根据有关煤炭资源专家的初步估计，煤炭资源消耗量已超过1000亿吨，扔掉的资源几乎是被利用资源的2倍。近年来，西部煤炭开采中，大量矿井存在“吃菜心”的开采方式，综采支架一般是4．8米高。而包括陕北、内蒙古、新疆的煤矿煤层都很厚，在新疆的一些煤层平均厚度达50～60米，许多开采企业不论煤层是十多米还是几米，都只是吃肥丢瘦地从中间开采一趟，大量资源就这样浪费了。这一过程白白扔掉了650亿吨的煤炭资源，接近中国目前全部尚未占用的煤炭精查储量。

（2）由于目前煤炭生产实行粗放型开采，所以在煤炭开采的同时，与煤层共生的一种资源——煤层气被白白浪费，同时也加大了煤炭的开采成本。中国目前探明煤炭资源保有储量约为10000亿吨，而在－2000米以上煤层气储量达到350000亿立方米，是不可忽视的第二煤炭资源。据统计，中国每年采煤所浪费的煤层气100亿立方米，并且由于煤层气（瓦斯）的存在，煤炭开采企业要花费大量人力物力进行通风以实现安全生产。

（3）煤炭作为一种可耗竭性资源，由于缺乏有力的行业管理和宏观调控，加之煤炭资源产权关系不清所产生的不可持续的管理行为，使煤炭资源在开采中被严重浪费，也造成对煤炭资源未来开采效益的损失，即产生了煤炭资源开采的用户成本。同时，由于无序及过度开采，使部分矿井服务年限减少，造成了投资效益的损失及煤炭工人下岗问题。以内蒙古自治区西部煤都——乌海地区为例，国家为发展地区经济，将能源开发的重点移至西部，并投巨资相继建成许多矿井，但是大部分矿井出现了建成投产之时就是停产关井之日的局面。原因很简单，一方面，设计前可行性研究分析不全面，煤质及外销不对路；另一方面，主要是周边小井的无序开采，使本来完整配套开采的井田不适合现代化大规模开采，造成矿井服务年限减少。另外，造成成千上万的工人由于停产失业而下岗，给国家造成双重的损失，即投资收不回来工人又下岗并形成许多社会不安定因素。

（4）在国有煤矿生产能力有限，煤炭市场供不应求的情况下，地方政府为发展当地经济，纷纷抢项目争资金，一批乡镇小煤矿及个体小煤矿应运而生，客观上改善了煤炭供需状况，促进了国民经济的发展，同时也产生了负效应：小煤矿投资少，技术力量薄弱，设备简陋，管理水平低，回采率只有15%左右，造成煤炭资源的严重浪费且安全事故频繁发生。由于传统体制问题的“经济行为政绩化”现象诱导或强迫了地方政府的短期经济行为，近视地、片面地追求眼前与局部利益，纷纷抢上小煤矿，甚至对一些非法开采的小煤窑也睁只眼闭只眼，造成了煤炭资源的乱挖滥采。同时，由于煤炭资源的实际产权（所有权）与名义权（开采权）的脱离，使某些乡镇小煤矿及个体小煤窑肆无忌惮地对国有大矿“围追堵截”，争夺资源，使国有大矿服务年限减少，既浪费了煤炭资源又增大了社会就业压力；由于煤炭价格的放开，煤炭买方市场的形成，煤炭工业之间价格竞争战的白热化，许多煤矿为降低生产成本，人为地降低回采率，地质条件好则采，差则丢，也造成了煤炭资源的浪费。

3．煤炭安全生产形势严峻

市场需求、利益驱动使得大中小煤矿普遍存在超能力生产的现象。这也成为矿井事故频发的重要原因。发生事故的已不再总是安全生产隐患严重而千夫所指的“小煤窑”，国有大型现代化矿井也事故不断。2004年“10·20”河南大平煤矿瓦斯爆炸事故，148人死亡；2005年“2·14”辽宁孙家湾特大瓦斯爆炸事故，214人死亡；2006年11月25、26日两天，竟接连发生了3起特大或特别重大煤矿瓦斯爆炸事故，共造成83人死亡；2007年3月18日，山西晋城市一煤矿发生21名矿工遇难的特大安全事故。而且事故发生后，该矿未及时上报，并破坏现场，致使大规模抢险救援被延迟了至少44个小时。这些触目惊心的矿难，固然与生产力发展水平和安全保障技术有关，但许多事故的发生更加具有人为所致的“人祸”色彩。

4．生态环境问题严重

长期以来由于煤炭工业生产技术落后，在计划经济时期形成的生态环境观念淡薄，采用高度开采、高度排放、低度利用的生产模式，使得煤炭资源开采造成严重的生态环境破坏。

（1）煤炭资源开采对土地资源的破坏。在煤炭开采及其基建过程中，由于对土地的直接挖损、地面塌陷和煤矸石、灰渣、尾矿的堆积、压占等原因，不可避免地要侵蚀大量的土地。土地被毁不仅直接破坏了绿色植被，破坏了地表景观，造成区域环境状况的不断恶化，影响了农林牧业生产，危及农业基础，而且致使土地利用率降低，并加大了水土流失和沙漠化，影响了生态环境，有悖于中国人口多、耕地少的国情，使中国本身人均占有耕地面积日益减少。据调查测算，井下每开采万吨原煤造成的土地塌陷，少的有0．5亩，多的达8亩，平均一般为2～3亩。随着被侵蚀的土地日益扩大，人均耕地不断下降和各种社会经济条件的变化，征地、搬迁、安置越来越难，经济赔偿和征地搬迁费用大幅度上升，国家和企业都深感不堪重负。大量固体废弃物污染也是问题之一，一般煤矿的固体废弃物主要有煤矸石、露天矿剥离物、煤泥、粉煤灰和生活垃圾等。这些固体废弃物占用大量土地，影响生态，破坏景观。煤矸石自燃会污染大气，据统计，矸石山周围地区呼吸道疾病发病率明显高于其他地区。矸石山淋溶水有时呈现较强酸性或含有有害、有毒元素，污染周围的土壤和水体，使土壤中的微生物死亡，成为无腐解能力的死土，同时有害物质的过量积累，还会造成土壤盐碱化、毒化。

（2）煤炭资源开采对水资源的污染和破坏。在煤炭开采过程中，为了保证采矿安全，需要进行人为的疏干排水。伴随着煤炭开采的延伸，全国煤矿每年排出大量的矿井水使矿区地下水位不断下降。以致引起矿区水文地质构造变化，易形成以煤矿为中心的地下降落漏斗，采空面积增大后，从而破坏了浅中深层地下水源的补给、径流、排泄运动规律和储存条件，使煤层以上的地下水，以致地表水，通过渗漏到矿井，而煤矿的排水将疏干煤系地层以上的地下水，造成整个矿区内井、泉水位下降、干枯，地表径流减少、断流，进而使水利设施报废、水质污染，从而使本来缺水的地区供水更加困难。而大量未经处理的矿井水直接外排进入江河、湖泊、水库、地下水等水体，而这些未经处理的矿井水中含有大量的悬浮物、硫化物、化学需氧量和生化需氧量等污染物，不仅浪费了宝贵的水资源，而且对矿区周围的水环境造成了污染。不少矿区井泉干涸，在半干旱的西部矿区还有可能诱发荒漠化，进一步加剧水资源的短缺、影响区域的社会经济发展。除此之外，堆积越来越多的煤矸石不仅压占大量的土地资源，而且经降水的淋溶和冲刷也将煤矸石中含有的大量有害物质（尤其是重金属离子）带入了水循环系统中，造成周围环境的水体污染。受到严重污染的水不仅失去其作为资源的经济价值功能，而且直接影响工农业生产和国民经济建设发展的能力，最终严重地危及人民群众的生命安全。

（3）煤炭资源开采对大气的污染。煤炭的大规模开采和使用带来一系列的环境问题，除了对土地、水体造成危害外，同时对大气污染也十分严重。从我国大气污染状况分析，降尘量、总悬浮微粒浓度和二氧化硫浓度等主要指标，都大大超过国家规定标准和世界各国主要城市的污染水平。由于我国是以煤炭为主要能源的国家，民用煤的耗量约占原煤产量的一半，燃烧方式又落后，因此我国主要属于煤烟型大气污染。据有关文献报道，长期接触年平均浓度超标的烟尘和二氧化硫的居民肺癌发病率高，尤其是煤矿矿区燃煤量大以及煤矸石自燃，使矿区职工和家属肺癌发病率更高，而且呼吸道系统和常见疾病明显增多。

（四）中国煤炭资源流通过程中存在的问题

中国煤炭资源的基本特征：一是储量丰富，但地区分布极不平衡。大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的94%，以南的广大地区仅占6%；若以大兴安岭—太行山—雪峰山一线为界，以西地区资源量占89%，以东仅占11%；新疆、内蒙古、山西和陕西四省区占全国总资源量的81．3%，东北三省占1．6%。正是由于这种煤炭资源的地区分布不平衡，造成了中国煤炭工业的分布不平衡，那就是大型煤炭工业大多分布在北方及西北，而南方却以中小型煤炭工业为主。二是中国煤炭资源与区域经济发展状况明显呈反向分布的特征。从总量上看，经济发达地区煤炭资源贫乏，经济落后地区煤炭资源丰富。煤炭资源集中在北部、西部，经济发达地区则集中在东部和南部沿海地区，从而形成了北煤南运、西煤东运的格局。由于煤炭产地与煤炭主要消费地之间的距离较远，造成煤炭工业成本增加，同时由于受到交通运输的制约，使得煤炭工业尤其是大型企业受到很大限制，不利于煤炭工业的发展。这就造成煤炭资源的流通成本增大和流通过程中的负效应。

①煤炭资源的需求量在一定时期是守恒的，但随着现代化开采技术的日益发达，开采量不断增大也加重了运输过程中铁路公路的超负荷运行，使铁路运输拥挤紧张和公路现状每况愈下，严重制约其他行业的正常发展。

②就全国而言中西部地区拥有的铁路公路量比较少，这就形成煤炭资源大量外运的“瓶颈”制约，由于这种制约，使原本紧张的运输业更是雪上加霜，紧张无序的矛盾愈演愈烈。

③由于简陋的运输条件，使煤炭资源这种易污染品在运输途中损失浪费加大，污染加重，公路两侧是黑黑的长带，铁路沿线更是黑尘飘扬，给沿途人民带来严重的环境污染。

（一）煤炭资源开采具有地区自然垄断性

由于煤炭形成的环境不同及地质构造的变动作用决定了煤炭的赋存状况。中国煤炭资源主要分布在西部、北部，这种集中分布状况也决定了煤炭开采的规模经济显著。当然，由于煤炭开采成本受煤层埋藏深浅以及地质构造的影响较大，在一些煤炭赋存条件好的地区，开采规模要求不高，加之国家对资源、环境等问题上的监管体制与政策不完善，从而造成了大量小煤矿的掠夺式开采，它们根本就不受规模限制。这一方面是由于政策的监管不完善造成的；另一方面也与国家过去的产业政策——鼓励社会资金的进入有关。随着中国煤炭开采深度的不断增加，那种煤炭赋存较浅的条件将会越来越少，也就是说对开采规模要求不高的资源量将会越来越少。目前许多小煤矿之所以在规模经济不显著的条件下开采能有很大的生存空间，是因为它们把大量成本转移给了其附近的大煤矿，如依附于大煤矿的通风系统、排水系统等。大煤矿正是由于承担了附近小煤矿的绝大部分成本，同时被小煤矿抢占许多有利资源，因而也不能体现其规模经济。有许多大煤矿就是这么被小煤矿拖垮后，随着大煤矿的倒闭，小煤矿也随之消失。

（二）地区煤炭资源开采规模的博弈分析

利润最大化是每一个煤炭企业不断追求的目标，在激烈竞争的煤炭市场上，众多较小规模的煤炭企业从自身利益出发，采取种种措施来争取更大的利润，提高企业在煤炭市场中的地位，从而使企业不断壮大，立于不败之地。一般的做法就是不惜加大投入，不断扩大产煤量以使企业利润增加。然而盲目的增产，不仅不能增加企业利润，反而会使企业成本增加，利益受损，严重影响企业的进一步发展。更有甚者，企业之间为了争夺市场份额而加大产量的竞争，会造成社会公共资源过度利用、低效率使用和浪费。

1．n个煤炭企业连续产量的古诺寡头模型

根据煤炭资源的地区自然垄断性，可以认为在同一地区的煤炭市场上有n个煤炭企业生产同质产品，每个煤炭企业可以通过产量、价格等竞争策略来争夺煤炭市场的份额。每个煤炭企业都是同时制定自己的竞争策略，或者虽然不是在同时作出决策，但后决策者在决策时对先决策者的决策一无所知。考虑n个煤炭企业销售相同产品的寡头市场产量博弈问题，由于市场容量有限，市场出清价格（煤炭全都能卖出去的最低价格）是投放到该市场上煤炭总量的递减函数，产品总量为n个煤炭企业各自产量的总和，假设n个煤炭企业可各自自由选择自己有能力生产的任何产量，煤炭企业之间既不存在相互的协商，也不受相互的限制，并且它们是在同一时间决定各自的生产产量，即是严格意义上的完全信息静态博弈。至此，n个煤炭企业间接按照以下方式作出产量决策。

将上述问题看做一个博弈，那么n个煤炭企业就是其中的n个博弈方。它们可以选择的策略就是自己要开采和投放市场的产量，再假设产量是连续可分的，由以上假设可知，这是一个各博弈方同时决策的博弈，需要知道各博弈方的收益情况。设煤炭企业i的产量为qi，则n个煤炭企业的总产量就是Q＝，根据前面的讨论，已知市场出清价格P是总产量的线性递减函数，即

这样，煤炭企业i的收入就为：

再假设煤炭企业i生产单位产量的成本为固定的C（即没有不变成本，边际成本等于平均成本等于常数C），则其生产qi单位产量的总成本为C×qi。因此，煤炭企业i生产qi产量的收益为：

为使得煤炭企业收益最大，应根据纳什均衡定义求纳什均衡点。根据完全信息静态博弈纳什均衡点的定义，虽然本博弈中n个博弈方有无限多种可选策略，但是只要n个博弈方的一个策略组合（q＊1，q＊2，…，q＊n）满足其中的产量为其他所有博弈方的最佳决策，就构成一个纳什均衡，即各煤炭企业收益均最大时的产量组合。(www.xing528.com)

这样问题就归结为求，因此只要能使各式各自对qi的导数为0，就一定能实现上式的最大值。求导数所得方程组的解就是本博弈唯一的纳什均衡。

2．地区煤炭产量的博弈分析

（1）现以某一地区为例，运用博弈分析中的古诺寡头模型来对该地区煤炭企业的决策产量进行剖析。从煤炭企业独立决策和联合起来共同决策两个方面来分析个体利润和共同利润最大化的状况，指出如果企业更多考虑合作，即联合起来决定产量，其效率将会得到大大提高。

假设该地区共有三家煤炭企业，共同生产煤炭以供应本地区煤炭的需求。煤炭总产出量为Q万吨，煤炭的市场出清价格P为总产量的减函数，即

再假设各煤炭企业生产单位产量的成本为固定的500，则生产qi单位产量的总成本为500qi。因此，三家煤炭企业收益为：

再求各煤炭企业收益的最大值：

式（2．10）～式（2．12）求最大值的三个式子都是各自变量的二次式，且二次项的系数均小于0，因此只要能使以上三式各自对q3的导数为0，就一定能实现最大值。令：

解之得该方程组的唯一一组解（万吨）。因此，策略组合（75，75，75）是本博弈唯一的纳什均衡，也是本博弈的结果。即根据上述分析，模型中独立同时作产量决策，以自身最大利益为目标的三家煤炭企业都会选择生产75万吨煤炭产量，最终市场总产量为225万吨，市场价格为575元／吨，三方各自收益（利润）为5525万元，总收益为16575万元。

（2）反应函数方法求解煤炭产量博弈的纳什均衡点。在无限策略的古诺模型中可以采用这样的思路，即先找出每个博弈方针对其他博弈方的所有策略（或策略组合）的最佳对策，然后再找出相互构成最佳对策的各博弈方策略组成的组合，也就是博弈的纳什均衡。只是其他博弈方的策略现在有无限多种，因此各个博弈方的最佳对策也有无限种，它们之间往往构成一种连续函数关系。

在上面的讨论中，对煤炭企业二和三的产量q2、q3，煤炭企业一的最佳对策产量就是q1，就是使自己在煤炭企业二和三在生产q2和q3的情况下利润最大化的产量，即q1是最大化问题

的解。令u1对q1的导数＝0，不难求出：

这样就得到了对于煤炭企业二和三的一个可能的产量，煤炭企业一的最佳对策产量的计算公式是煤炭企业二和三产量的一个连续函数，称这个连续函数为煤炭企业一对煤炭企业二和三产量的一个“反应函数”（Reaction Function）。同样的方法，可再求出煤炭企业二对煤炭企业一和三产量q1和q3的反应函数以及煤炭企业三对煤炭企业一和二产量q1和q2的反应函数：

由于这3个反应函数都是连续的线性函数，因此可以用三维坐标上的3条直线来表示它们，如图2－2所示。

图2－2　古诺模型的反应函数

在3个反应函数对应的3条直线上，只有它们的交点（75，75，75）代表的产量组合，才是相互对方的最佳产量构成的，R1（q2，q3）上的其他所有点（q1，q2，q3）只有q1是对q2和q3的最佳反应，q2和q3不是对q1的最佳反应，而R2（q2，q3）和R3（q1，q2）上的点则刚好相反。根据纳什均衡的定义，（75，75，75）是该古诺模型的纳什均衡，并且因为它是唯一的一个，因此该博弈的结果与上面根据纳什均衡定义得到的结论是一样的。

（3）下面再从三个煤矿总体收益最大化的角度做一次产量选择。先根据市场条件求实现总收益（总利润）最大的总产量，设总产量为Q，则总收益为：

容易求得使总收益最大的总产量为150万吨，最大总收益为u＊＝22500万元。

将其结果与三个企业独立决策，追求自身而不是共同利益最大化的博弈结果相比，不难发现此时总产量较小，而总利润却较高。因此从三个企业的总体来看，根据总体收益最大化确定产量效率更高。换言之，如果三个企业更多考虑相互合作，联合起来决定产量先定出使总收益最大的产量后，各自平均生产，则各自可分享到的收益为7500万元，比只考虑自身利益的独立决策行为得到的收益要高1975万元。

（一）煤炭资源开采规模的影响因素

煤炭资源开采规模确定的正确与否，直接关系到国家经济建设的基础。影响煤炭资源开采规模的因素很多，既有煤炭工业内部的资源条件、地质条件、开采技术条件，又有运输能力、煤炭需求状况等外部约束条件。

1．煤炭储量

埋藏在地下具有开发利用或潜在利用价值的煤炭数量，称作煤炭资源量。经过一定的地质勘探工作，确定符合国家规定的储量计算标准，并具有一定工业开发利用价值的煤炭资源量称作煤炭储量。埋藏在地下的煤炭资源是不可再生的有限资源。一般情况下，煤炭储量是在预测煤炭资源量的基础上，随着煤田地质理论和探测技术水平的提高、勘察资料的积累和对成煤条件认识的深化，煤炭储量是逐年有所增加的。如2007年国土资源调查及地质勘察发现新增原煤储量为406．2亿吨。煤炭累计探明储量减去生产矿井已经采出和损失的储量并计算了因多种因素引起的储量变化之后，所余下的称为煤炭保有储量。煤炭开采率的高低直接决定着煤炭开采的浪费程度。

煤炭资源开采量在图形上普遍表现为像钟形一样的曲线，即开采量逐渐增加至最大值，然后是短期峰值，并逐步下降。之所以会出现这样的情况，是因为煤炭资源的储量是一定的，总有一天会消耗殆尽。煤炭工业与其他企业最大的不同点之一是煤炭工业的生产资源是有限的、不可再生的。企业在生产过程中不仅消耗人力、物力，而且还消耗其生产资源本身。不同点之二是煤炭工业的大部分基本建设投资均用于井下巷道的建设，形成煤炭工业特有的固定资产，这些固定资产随着矿井的使用、井下煤炭资源的枯竭而报废，其残值几乎为零。因此，煤炭工业生产能力应与其资源储量相适应。

2．价格

煤炭价格是煤炭生产供给的核心问题。煤炭供给需求关系决定着其价格的高低。从供给方面看，针对目前煤炭需求量较大的情形，地方和乡镇煤矿都扩大了生产规模；从需求方面看，中国各行业都处于经济增长时期，特别是电力、冶金、建材、石化等主要耗煤行业，其需求不断增加，价格一路上扬，生产和销售利润已经得到极大改善，将刺激各类煤炭生产企业继续增产，促进煤炭产量增加。未来煤炭价格走势主要受供需关系、价格管制及煤炭成本驱动等影响。从目前的供求关系看，需求略大于供给，这给煤炭价格上扬带来了一定空间。

3．成本（内部成本＋外部成本）

除了煤炭价格外，生产者更为关注的就是开采成本，煤炭开采成本是煤炭工业为开采煤炭产品所发生的相关支出费用，由于煤炭开采存在着严重的外部性，所以其成本应为经济成本，即生产中使用经济资源的总代价，包括两部分：内部成本和外部成本。内部成本即企业在经营过程中所发生的一切实际支出和资本的折旧；外部成本是指由于煤炭开采活动给未直接参与该活动的他人和社会公众带来的成本。本节仅指因煤炭开采造成的地面或建筑物塌陷、水土流失、生态恶化、环境污染等生态环境成本。目前的煤炭开采成本仅对发生的部分直接费用进行了核算，并没有反映出生态环境成本，直接导致煤炭产品成本失真，带来的一个突出问题是煤炭开采过程中和使用过程中的浪费。

4．技术水平

开采技术水平主要是指煤层赋存条件对现有开采技术的适应程度，包括矿井内地质构造破坏程度、煤炭埋藏的稳定性、煤层倾角、开采深度、矿井水文地质条件和煤层瓦斯涌出量等。技术因素是影响开采外部性的最重要的因素之一。掠夺式的开采方法、缺少必要的环保技术措施和安全技术措施，会导致资源浪费、环境污染和安全事故，使社会承担资源成本、环境成本和安全成本。对于地质构造复杂的井田，由于煤层破坏严重，很难形成适于机械化开采的工作面，工作面单产低。煤层倾角和煤层埋藏的稳定性对产量确定影响较大，如对急倾斜煤层或煤层赋存不稳定的井田，开采工作相对较为困难。开采深度也是一个重要的影响因素，矿井水文地质条件和煤层瓦斯涌出量从安全生产的角度对产量的确定也较为重要。如果井田内煤层瓦斯涌出量大，所需风量大，通风能力可能成为限制产量的主要因素；若矿井涌水量大，为减少排水年限，可适当加大开采能力，缩短开采年限，减少排水费用。

如果将与外部性相关的开采方法、开采工艺、环保技术和安全技术的先进性用一个综合的“技术水平”来表示，那么，较高技术水平必然对应较低的外部成本。然而，较高的技术水平需要较大的投资，这样，较高的技术水平又对应较高的生产成本。仅从表面上或短期来看，采用较高水平的技术，会使总成本增加，但从长远利益看，这部分费用投入的目的是间接降低成本。

5．外部运输能力和市场需求

煤炭属于大宗货物，而且我国煤炭生产地区和主要消费地区在空间分布上存在着较远的距离。煤炭企业大多位于经济发展较为落后的偏远地区，生产出的煤炭产品需要运输到经济发达地区加以利用。因此煤炭工业外部的运输能力是限制企业生产能力的一个重要外部因素。运输环节就成了连接煤炭生产和煤炭运输消费的重要桥梁。运输价格和运输能力直接关系到煤炭的生产供给能力、煤炭产品的中间成本和终端价格。煤炭从生产到消费，中间需要运输环节，这是煤炭产品实现其价值的必要环节。由于煤炭数量大，价值相对较低，因此运输等中间费用在煤炭价格中占有很大的比例。只有当生产规模和外部运输能力相适应时，才能够保证生产出的煤炭产品能够完全被利用，充分发挥其价值。

铁路是我国煤炭的最主要的运输方式，由于铁路运输能力一直相对不足，煤炭生产增长速度过快，就会给铁路运输带来很大的压力，有时需要国家出面组织抢运煤炭的行动，以保证对电力、钢铁建材等重点行业的煤炭需求。所以，要实现煤炭产业完全市场化，促进煤炭产业健康发展，一个关键就在于运输能力的提升。加强运输能力建设对于降低煤炭价格，推进煤炭产业市场化改革具有重要的意义。

另外，矿井生产能力的确定也要考虑煤炭市场需求状况，应极力避免出现由于产销不平衡所引起的落地煤自燃发火，既浪费人力、财力，又浪费煤炭资源，造成企业严重亏损的现象。

考虑到外部运输能力可以改善，煤炭市场需求量在不断变化，而矿井生产规模一经确定，生产设备一经选定就很难进行调整、更换。因此若确定的矿井生产规模上限值是由可采储量所决定的，则需对其进行适当扩大，保证其有一定的富余系数，以适应外部条件的变化。

6．能源政策性因素

煤炭资源的勘探和开发，受到能源政策的影响和制约。煤炭企业和政策制定者都关注着煤炭资源的开采寿命。如煤炭资源的勘探必须到国家国土资源管理部门申请获得探矿权；煤炭资源的开发必须要获得国家矿业部门的开采许可证；等等。随着煤炭产业规范化发展，煤炭产业进入条件日益严格是必然的趋势。20世纪80年代以前，中国煤炭工业基本上是国有统配煤矿一统江山。1980年《关于1980、1981年国民经济计划安排的报告》中提出煤炭开发将采取多种方式，能源建设的主体由以国家为主改为多种经济成分共同发展。1983年国务院发出通知，鼓励各行各业办矿，鼓励群众办矿。多种国有经济成分共同发展对煤炭增产效果很明显，尤其是乡镇煤炭的发展使煤炭生产由国有大型煤矿为主逐步转向为国统矿、地方国营矿和乡镇煤矿三分天下，最终演变为乡镇煤矿占据半壁江山，成为煤炭生产主力军。

1985～1994年的10年间，国有重点煤矿产量年均增长了2．17%，地方国营矿年均增长1．51%，乡镇煤矿年均增长幅度为7．84%。这也同时造成了中国煤炭工业规模偏小，企业集中度低，小企业众多。自1994年起中国煤炭库存就已超出合理库存量。到1996年历时11年的煤炭工业总承包管理体制终止，煤炭完全由市场定价。而到1996年煤炭供大于求的问题已经比较严重。由于煤炭供大于求导致了煤炭生产秩序比较混乱、煤炭生产企业竞争过度、煤炭资源浪费严重等一系列问题，煤炭生产政策也发生了根本性的变化，由原来鼓励生产扩张转向限制煤炭产量。1997年以《煤炭法》和《矿产法》为法律依据，在全国范围内组织开展了大规模的依法整顿煤炭生产秩序的活动，使非法办矿，违法办矿，违法开采初步得到遏制。

1998年国务院再次决定压缩煤炭产量。这使得中国煤炭工业的集中度有了一定程度的提高。到2000年底，中国煤炭工业集团化取得了一定的进展。在中央直接管理的44家国有特大型企业中，煤炭企业有神华集团；在国家的120家企业集团试点中，煤炭企业有兖州矿业集团公司；在全国520家国家重点企业中，煤炭企业有34家。

2000年以来，通过关井压产，强化安全监察，一大批破坏、浪费资源，安全没有保障的小煤矿被关闭取缔。通过实施关闭破产，一批资源濒临枯竭、扭亏无望或者生产高灰、高硫煤的国有煤矿（矿井），相继进入或陆续完成关闭破产法律程序，退出煤炭生产领域，国内煤炭供求失衡状况暂时得以缓解。再加上受国际石油价格大幅上升的影响，中国煤炭工业出现了一定程度的复苏。现阶段中国正处在煤炭管理体制改革阶段，所以煤炭开采规模受国家政策的影响非常大。

（二）影响因素间的关系

通过以上影响因素的分析，不难发现影响因素之间存在着各种相互关系，并最终体现到价格和成本两个方面。根据经济学原理，在价格不变的条件下，成本增加，生产者供给将减少，将会使市场失衡，导致供不应求，结果，价格又将上升，价格上升将增加供给，重新回到均衡状态，即

而成本的变化主要取决于开采率、累计开采量及技术水平变化，即

一般而言，随着煤炭的不断开采，开采难度逐渐加大，其开采成本不断增加且以递增的速度增加；同时，随着技术水平的不断提高，刚开始可能会增加成本，但长远来看，会降低其开采成本及边际开采成本，即

文中C′x＝aC／ax，C″xx＝a2C／ax2，其他同理。

累计开采量为各期开采之和，即

企业一般按照利润最大化原则选择开采技术水平。采煤企业是否选择高水平的技术，完全取决于其是否承担前面所谈及的外部成本，如果企业可以不承担或只承担很小部分外部成本，企业无疑会选择较低的技术水平。反之，则必须选择高技术水平。

煤炭是有限的、不可再生的自然资源，随着开采利用而逐渐减少，直到耗竭殆尽，长远来看是不可能持续利用的。分析煤炭开采的可持续发展程度，应从其可供消耗的时间长短比较其相对的可持续性。之所以引入相对的概念，一是由于煤炭资源虽然总体上是有限的，但并不能得到确切的地质总储量，在对已掌握的地质资源量进行开采而不断地消耗减少进程中，也随着地质勘探的进行和勘察手段的进步又有所增加，即随着时间的推移而不断地发生变化，只能根据某一时期掌握到的资源量加以估算分析。二是煤炭作为化石矿物燃料在其燃烧中对自然环境有较大的污染，人们力图用新的洁净能源取代，加上它的不可再生性，也需要以其他能源取代。在替代能源出现之前，煤炭资源不被耗竭，便可认为是达到了可持续发展的要求。而这一时刻发生在多少年之后却难以预测，因此只有从相对延长煤炭可供开采的年限来增加煤炭开发的可持续性。

（一）煤炭开采规模优化模型

1．模型的建立

如果一块煤田的地质可采储量为QR，累计生产量为QP，剩余可采地质储量为QS，三者之间的关系为：QR＝QP＋QS。地质可采储量的采出率：RD＝QP／QR。定义剩余可采储量与地质可采储量之比为剩余可采比，用RS表示，则有RD＋RS＝1，且0≤RD≤1；0≤RS≤1。由于随着采出时间的延续累计采煤量QP是持续上升的，因此，其对应的可采储量QR趋于下降，可采储量采出率的时间函数必然趋于上升，而剩余可采比的时间函数趋于下降。分析煤炭可采储量与累计生产量之间的关系可以发现，可采储量的采出率的上升规律符合下列方程：

式中：a、b为拟合系数。由煤炭地质可采储量的采出率与剩余可采比的关系方程，可以得到剩余可采比的时间函数为：

由式（2．24）可以得到累计煤炭开采量的时间模型为：

因为煤炭生产的累计产量是瞬时产量的积分，则对式（2．26）求导数可得到煤炭开采的瞬时产量函数：

为了求得煤炭开采的最高产量及其发生时间，对式（2．27）中的时间变量再次求导，并令其等于零，即

由于1＋bt－a≠0，所以b（a－1）t－a－（a＋1）＝0，即煤炭最高生产量的发生时间为：

将式（2．29）代回到式（2．28）得到煤炭最高年产量为：

将式（2．29）代回到式（2．26）得到达到最高年产量时的累计产量为：

由于利用累计产量方程积分求得的瞬时产量方程，在进行累计产量瞬时化时特别复杂，而且利用实际产量替代瞬时产量进行预测的误差很大。因此，在实际预测过程中常采用两期累计产量的差额进行年度生产规模预测，预测方程为：

2．模型参数的确定

进行最高产量及其发生时间的确定，首先必须要确定参数a、b，由式（2．24）得到下列关系方程：

两边取对数得到：

可见，煤炭生产的累计产量与地质可采储量的倒数差的对数，与时间变量的对数为线性关系，应用线性回归分析可以很容易求得线性方程系数。把回归参数a′和b′代回到原公式，便可得到累计产量方程参数a、b，从而可以确定累计产量和年度生产量预测方程的表达式。

3．实例分析

山西省同煤集团轩岗煤电公司刘家梁矿已探明储量为34483万吨，探明可采储量为16393．6万吨，自2003年来的年开采量见表2－1。

表2－1　刘家梁矿年开采量　（2003～2008年）

下面利用Excel为工具来计算参数a、b。

表2－2　计算回归方程的一些参数

为了计算累计产量方程的参数，按上述方法构造回归方程，利用Excel中的LINEST函数求得a′＝－1．1841和b′＝－4．5971。因为已知QR＝16393．6（万吨），将数据代入原式可得到：

利用式（2．29）求得煤炭最高产量的发生时间为：

利用式（2．30）求得最高产量为：

（二）用线性规划优化煤炭工业开采规模

1．线性规划模型描述

在企业生产和经济管理等领域中，人们常会遇到这样的问题，如何从一切可能的方案中选择最好、最优的方案，在数学上把这类问题称为最优化问题。如何解决这类问题，在当今市场经济环境下，是一个关系到国计民生的重要问题。

线性规划（Linear Programming）是理论和方法都比较成熟，并具有广泛应用价值的一个运筹学分支。在运筹学的发展过程中，线性规划给了工业运筹学一个重要的援助，它已经被广泛应用于生产企业、化工、交通、邮电、建筑、医药等经济管理的各个领域。企业、政府部门的许多工作都使用了线性规划方法，并且均取得了丰硕的成果。如果一个问题的限制条件可以写成某些决策变量的线性方程组或线性不等式组，目标可以写成决策变量的线性函数，那么这个问题的数学模型就是线性规划问题。线性规划法是研究如何将有限的人力、物力、设备、资金等资源进行最优计划和分配的理论方法。这种方法广泛地用于解决一些问题，原因主要有三个：①在各个领域中有大量的问题可以用线性规划模型表示或至少可以用线性规划模型近似表示；②存在可用的求解线性规划问题的有效方法；③通过线性规划模型，利用灵敏度分析（Sensitivity Analysis）易于处理数据的变化问题。

企业管理是一种典型的复杂系统，利用模型描述这类系统是一件非常困难的工作，为此在建模和求解过程中对研究对象作出一些简化是非常必要的，这也是各类线性模型受到重视和广泛应用的原因之一。线性规划模型受到重视和得到广泛应用的现实表明，尽管经济系统非常复杂，但应用线性模型仍然能够描述和解决大量的实际问题。为了研究问题方便，本章将研究对象限定为那些可以用线性规划模型描述的系统。

对于求取一组变量xj（j＝1，2，…，n）使之既满足线性约束条件，又使具有线性特征的目标函数取得极值的一类最优化问题称为线性规划问题。线性规划模型建立须具备以下条件：一是最优目标。问题所要达到的目标能用线性函数来描述，且能够使用极值，即最大或最小值来表示。二是约束条件。达到目标的条件是有一定限制的，这些限制可以用决策变量的线性等式或线性不等式来表示。三是选择条件。有多种方案可以供选择，以便从中找出最优方案。线性规划问题的一般数学模型如下：

其中，式（2．36）称为目标函数；式（2．37）称为约束条件。

xj（j＝1，2，…，n）称为决策变量；Cj（j＝1，2，…，n）称为价值系数或目标函数系数；bi（i＝1，2，…，m）称为资源常数或约束右端系数；aij （j＝1，2，…，n；i＝1，2，…，m）称为技术系数或约束系数。

2．建立煤炭资源开采规模的线性规划模型

在建立线性规划优化模型过程中，最重要的并不是了解如何求解线性规划模型，甚至可以说，在如何求解的问题上可以不做要求，而最重要的是要善于针对面临的内、外具体实际情况，建立起实用的模型。那么，先要弄清以下几个方面的问题：第一，必须明确目标函数；第二，必须明确约束条件；第三，必须明确单位利润。煤炭资源的储量随开采过程而减少，煤炭资源的初始储量给定，开采成本随储量下降而上升。

建立煤炭资源开采规模的线性规划模型的过程如下：

（1）目标函数。

式中：E为煤炭企业总盈利（万元／年）；Pi为第i矿原煤售价（元／吨）；Ci为第i矿原煤成本（元／吨）；Qi为第i矿原煤产量（吨）；D为生态环境总补偿费用。

（2）煤炭资源储量约束。

式中：Qimin为第i矿开采量下限值（吨／年）；Qimax为第i矿探明可采储量。

开采量下限值，即最小开采规模，是指在正常技术经济条件下，保证煤炭企业有一定收益的最小生产规模。煤炭企业的生产成本是由固定成本和变动成本两部分组成的。固定成本是指在一定范围内不随产品产量变动而变动的费用。如固定资产折旧费、行政管理费、管理人员工资等。变动成本是指在产品成本中随产品产量变动而变动的费用。如材料费、动力费等。煤炭企业生产应保证生产煤炭产品所获得的收入除抵偿其生产成本支出外还能够获取一定的利润。

设利润率为r，则单位产品的利润R利＝P×r，故最小规模为：

式中：Qimin为最小开采规模，单位为万吨；Cd为生产固定成本，单位为元；P为吨煤售价，单位为元／吨；R税为吨煤税金，单位为元／吨；R变为吨煤变动成本，单位为元／吨；R利为吨煤利润，单位为元／吨。

（3）技术水平约束。

式中：qij为第i矿第j个工作面的生产能力（吨／年）；m为第i矿内最大可能同采工作面数（个）。

（4）运输能力和市场需求约束。

式中：Vi为第i矿外部运输能力（吨／年）。

（5）生态环境约束。

上文分析了因为煤炭资源开采带来的生态环境问题。具体由煤炭资源开采造成的环境成本如图2－3所示。就煤炭资源地区而言，生态环境状况趋好或变坏，与该地区煤炭资源开采规模及生态环境恢复治理投入强度高度相关。“先破坏、后保护；先污染、后治理；先耗竭、后节约”，永远不可能实现可持续发展。所以，要保持煤炭资源地区生态环境能够满足人类社会可持续发展的需要，必须在现有的生态环境治理技术和可能的物质投入强度基础上，把煤炭资源开采引发的破坏限制在生态环境可承受的限度之内。也就是在生态环境约束条件下的煤炭资源开采规模。煤炭资源与生态环境状况密切相关，必须在开采过程中就将二者综合考虑，及时采取措施，来限制和减少煤炭开采的负效应，才能真正实现煤炭资源的可持续利用。

式中：B1为土地资源破坏补偿费用；B2为水资源破坏补偿费用；B3为大气污染补偿费用；B4为人体健康损害补偿费用；B5为生态退化补偿费用。

（6）政策约束。

式中：G为政策限制的开采规模（吨）。

图2－3　煤炭资源开采的环境成本

（一）煤炭资源可持续开采利用的基本思路

由于煤炭资源开采的负效应是私人成本脱离社会成本而产生的，所以消除负效应的基本思路应该是使企业私人成本与社会成本相一致，使生产者把负效应计入成本。实现上述思路的基本方法有两种，第一种是管制手段，即政府部门用行政命令及法规条例的形式，控制或强迫企业将负效应计入社会成本；第二种是经济手段，即政府部门利用市场机制，促使企业自发地控制负效应。经济手段包括税收（收费）制度，用税收（收费）来弥补私人成本与社会成本之差，使私人成本与税收（收费）之和等于社会成本；经济手段还包括把外部性当做一种特殊的“产品”建立一个外部性产权市场，以克服市场失灵或市场缺位。因为在经济学中，外部性的本质是产权界定的不确定。如在煤炭开采中，煤炭资源及土地所有权属国家，而煤炭企业只有开采权，即实际产权属国家，名义产权属企业，当实际产权与名义产权脱离，企业无须承担其开采行为的全部后果时，就产生了煤炭开采的负效应，因此，明晰的产权界定对外部性优化有重要意义，所以，建立外部性产权市场，也是解决外部性问题有效的经济手段之一。

（二）完善资源管理政策

煤炭资源是一种本身具有价值的资源性资产，廉价甚至无偿占有资源是造成浪费的重要根源。世界先进产煤国都十分重视煤炭资源的管理，对煤炭资源管理有着严格的立法，并建立完善的管理体系，通常采用采矿租地，并实施资源勘探和采矿许可证制度。美国煤炭公司开采煤炭，在煤炭资源方面需缴纳多种费用：一是土地使用费，即土地的出租费；二是权利金，即矿产资源费，无论资源好坏都要交，可称绝对资源地租，按净收入的百分比缴纳，露天矿交12．5%，井工矿交8%；三是红利，可称相对资源地租，各矿缴纳的数量不同，资源条件好的多交一些，资源条件差的不交或少交。

落实科学发展观，实现煤炭工业全面、协调、可持续发展，必须改善中国的煤炭资源管理政策。中国煤炭资源现行的有偿使用制度，是通过征收资源补偿费和资源税实现的。但是这两种形式是以煤炭产量或销售收入为征收基础，不能真实反映资源本身的价值，没有体现出煤炭资源资产化管理和资源有偿使用的全部内涵，不利于提高资源回收率，也不利于促进资源的有效利用。在市场经济条件下，国家作为资源所有者不应该放弃收益权，应该明确煤炭资源的产权关系，即对采矿权有偿出让，使实际产权与名义产权相统一，这是解决煤炭开采中资源浪费及争夺资源问题的根本途径。必须对煤炭资源实行资产化管理，以合理的资源价值为基础，建立高效的资源市场运行机制，通过资源资产市场和价格的杠杆作用，促进煤炭资源的合理配置，达到既保护资源又发展生产的目的。首先，根据《矿产资源法》，煤炭开采企业必须向国家缴纳资源税及资源补偿费，针对目前部分煤炭工业人为降低回采率和挑肥拣瘦开采煤炭的做法，必须考虑把此项税收与资源回采率挂钩，实行等级差异的税收办法，形成煤炭资源节约的激励机制。其次，根据煤炭产品的含硫量及含碳量，征收硫税及碳税，刺激煤炭工业实施“绿色营销”战略，提高煤炭洗选率，向社会提供低硫、低灰、高发热量的商品煤，即以质计价。最后，应调整提高目前偏低的排污收费标准，以刺激煤炭消耗企业加大环保投入，实现清洁化生产。

同时可采取的制度包括可交易的土地塌陷许可证的“拍卖”制度和可交易的废气排放许可证的“拍卖”制度。可交易的许可证“拍卖”制度，要求政府首先要依据一定的标准，对负效应的总量预先设定，将其产权化，创造出“土地破坏权”及“大气污染权”，然后，政府通过企业之间的谈判将已产权化的负效应“拍卖”给企业。这样，煤炭生产利用的两大主要负效应就“内部化”为企业的生产成本。政府用许可证的拍卖所得费用对负效应的受害第三方进行补偿及大气污染的治理与土地的复垦。同时，企业间通过许可证的自由交易，使那些拥有低成本高效率负效应削减技术的企业有充分表现的机会，而这方面较弱的企业也不必勉强为之忍受奇高成本。这种制度的优点在于，通过政府向企业的拍卖交易行为，发挥宏观管理的优势实行了总量控制；通过企业之间的自由交易转让，发挥了市场调节作用，为企业提高负效应削减技术水平提供了动力机制。

（三）加强管理和行政干预

事实证明，计划对外部性问题的解决上发挥了市场所缺乏的至关重要的功能。通过计划、预见来预测及防止外部性影响的成本要比事后解决低得多。保持煤炭资源的最佳开采规模是一项系统工程，需要财政、金融等部门配合，涉及的经济政策、环境、资源、产业政策也要全面清理和配套，各职能部门和企业在其中的定位都需深入细化。在煤炭资源的开采利用问题上，政府应根据中国煤炭资源的分布及煤种特点制定煤炭资源开发的全国性的统一计划及战略，建立煤炭资源的核算体系及节约体系，要做到适度开发，合理利用。为此，各部门要协调配合，着力制定、实施切实可行的激励政策，同时要加大政策落实力度。积极利用市场经济的调节手段，采取诸如价格、税收和财政等经济政策，激励和刺激循环经济的发展。如为鼓励企业多节约自然资源、多利用再生资源，应大幅提高自然资源税，加大对再生资源利用的税收优惠。

在投资政策上要向国有大型煤炭项目倾斜，在银行信贷部门，应加大对循环经济项目的支持倾斜力度，尤其是向煤炭洗选及精加工项目煤层气开发项目，洁净煤生产技术、液化技术及煤炼油技术的研究及开发等项目倾斜。另外，实行项目决策终身制，对那些设计失误、决策失误等人员和部门，只要还在中国境内存在，只要项目实施而达不到原计划的经济效益，就要严肃追究其法律责任，只有这样，方能有效规范中国能源市场和提高中国基本建设投资质量。要重视项目的审批，在投资项目评价中，不但要进行财务评价，还要进行国民经济评价及环境的、社会的综合评价。对不符合社会、环境评价的项目，应坚决不予批准或予以关停。政府要采取有力的行政手段，对非法开采的小煤窑及回采率极低造成煤炭资源严重浪费的煤矿、排污严重超标的小型燃煤电厂予以坚决关停；同时，应制止煤炭市场的恶性循环价格竞争，完善煤炭市场管理体系及价格体系，坚决打击社会上的“倒煤现象”，让那些从中渔利的非法倒煤者真正“倒霉”。

（四）提高煤炭资源流通过程的管理水平

加强宏观调控是实现资源优化配置的最有效手段，从而可避免市场运作带来的盲目性和无序性，国家应该建立专职部门，规范和协调各地区的煤炭资源流通，使煤炭产品结构和性能符合最佳效益的利用和配置。第一，根据地理条件，由国家调整行业的产业结构，打破行业垄断，在经济合理的条件下，将煤炭资源就地转化为电力等其他产品，以减少运输成本和在途煤损；第二，实施运输业的绿色长廊，增加对公路和铁路的污染收费，强制实施封闭运输，外国发达国家大部分采用环保型的集装箱式的运输方式，从而大大减少污染，中国也必须向这方面发展；第三，由政府制定煤炭统销政策，规范价格体系，使产供销自成体系，即产用直接见面，减少中间多余的流通环节，从而净化煤炭市场。

（五）制定和实施技术政策

煤炭消费对环境造成污染虽难以完全避免，但它可以洁净利用。洁净煤技术是指煤炭在开发利用过程中，旨在减少污染与提高利用效率的加工、燃烧及污染控制等技术，是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放的污染控制在最低水平，达到煤的高效、洁净利用的技术。发展洁净煤技术，对环保、节能、资源综合利用等社会公益事业有重大促进作用，国家必须尽快出台对洁净煤技术基础研究、科技攻关及示范项目的立项和经费予以重点扶持的政策。

要把提高煤炭资源回收率、保护生态环境作为煤炭工业政策的核心标准，建立科学的储量管理体系，避免企业为追求产量和经济效益，破坏煤炭资源的整体可采性，最大限度地减少资源浪费。加大推进高产高效、集约化生产政策的力度，加快大型煤炭生产基地的建设。加强中小煤矿的管理，强化中小煤矿的技术改造政策，促进煤炭工业的技术进步与产业升级。新建煤炭矿区要从规划、设计入手，既规划设计煤炭、洗选、发电、建材等的能源生产主线，也要配套规划设计土地复垦、矿井水利用等的资源开发副线，选择先进的生产工艺、技术与装备，提高资源回收率、减少煤炭生产过程中废弃物的产生与排放，形成循环经济的良性发展模式。打破行业、部门的界限，实现煤电、煤化工的有机联合，实行相关产业联营，推动坑口大机组火电、热电联产和集中供热的发展。延长煤炭工业链，将煤炭转化成电能、气体燃料、液体燃料等洁净能源和化工原料，实现煤炭资源价值的梯级利用、能量转化率。鼓励煤炭企业在开采煤炭的同时，对共伴生的矿产品、煤层气、矿井水等多种资源及废弃物统筹规划、综合开采、加工利用，以拓展企业的生产链并且减少资源浪费。

世界主要产煤国露天开采都占有很高的比重，而中国由于煤层埋藏较深，露天开采比重很低。中国现有矿井平均开采深度为400米，适合露天开采的储量不到7%，这是导致中国露天产量比重低的主要原因。露天开采有利于资源回收，减少资源浪费。露天矿的回采率很高，一般都达到90%以上，神华集团准能公司回采率高达98%。中国煤炭资源平均回收率在40%左右，按未来17年煤炭产量与资源回收率测算，如果资源回收率从目前的40%提高到50%，可节约煤炭储量200亿吨。由此可见，现阶段，从开采方式入手，重视露天开采，提高露天产量在煤炭总产量中的比重，是在没有形成资源管理的有效体系的情况下，实现保护开发煤炭资源的一种有效途径。露天开采劳动条件好，安全高效。中国露天矿百万吨死亡率仅为国有井工矿的3%。这充分体现了科学发展观的以人为本思想。露天矿生产能力大，产量往往在千万吨以上。在2003年国家公布的高产高效矿井中，露天矿上榜率很高。露天矿的这一特点有利于贯彻国家提出的大型煤炭基地战略，实行大集团开发，优化资源配置，提高企业效益，增强抵御风险能力。另外，露天矿还具有建设周期短，开采成本低，吨煤投资低，劳动生产率高等优点。随着露天矿开采、土地复垦一体化研究的进展，露天矿对环境的破坏程度也大大减少。

中国煤矿安全事故频发，原因复杂。要从根本上改变煤矿的安全状况，应该转变思维，实施大集团、多元化的开发战略，提高市场准入门槛，关闭安全隐患严重的小煤窑；加强安全立法，建立高效的煤矿安全监察机构体系；严惩事故责任人；努力提高煤矿的整体装备水平。

随着社会经济的发展，对煤炭资源的需求与日俱增，但煤炭资源的储量有限，人类正面临资源枯竭的严峻挑战。同时煤炭资源的不合理开采利用带来了严重的生态环境问题，各级政府把煤炭资源的合理开采利用作为社会经济发展的一个核心部分来考虑，急需新的理论来指导政策的制定。本章研究的目的是遵循煤炭工业发展规律，确立煤炭资源开采规模模型，指导煤炭政策制定，以促进经济又好又快发展。

本章首先综述了煤炭工业可持续发展理论、循环经济理论和生产理论的主要观点，从不同角度阐述了建立煤炭资源开采规模模型的必然性，为本章的研究进行了理论上的准备。其次，针对煤炭市场的现状分析了煤炭行业的进出壁垒状况；总结了目前煤炭资源开采的正负效应、煤炭资源流通过程中存在的问题。再次，结合煤炭资源开采利用现状，基于博弈论的知识以及管理经济学和可持续发展理论，对地区煤炭资源开采规模进行博弈分析。表明各煤炭工业联合起来决定产量，进而达到各煤炭工业利益和总体利益最大化的目标。之后对煤炭资源开采规模的影响因素展开了研究，影响因素很多，既有煤炭工业内部的资源条件、地质条件、开采技术条件，又有运输能力、煤炭需求状况等外部约束条件。并在此基础上构建出煤炭资源开采规模优化模型，建立煤炭资源开采规模的线性规划模型。最后，提出有效的管理对策建议，帮助决策者了解确定煤炭资源开采规模的重要性、迫切性，系统地认识有关煤炭资源开采规模的科学的理论和方法，为其进行煤炭资源科学管理提高理论依据和实践指导。

[1]徐康宁：《自然资源高价时代与国际经济秩序》，《新华文摘》2008年第14期。

[2]国家统计局：《中华人民共和国2007年国民经济和社会发展统计公报》，《人民日报》2008年2 月29日。

[3]谭劲松：《我国煤炭企业规模研究》，中南大学硕士论文未发表，2003年。