煤炭资源综合利用研究概述

（一）煤炭资源综合利用研究概述

随着全球经济的迅猛发展，资源的消耗不断增大；而且一直以来人类对资源的过度开发和不合理利用使得资源枯竭、环境污染、生态破坏、自然灾害等问题日益突出，严重地阻碍了经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。人类在重新审视自己的社会经济行为和走过的历程之后，认识到通过高消耗追求经济数量增长和“先污染后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，必须努力寻求一条人口、经济、社会、环境和资源相互协调的，既能满足当代人的需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。

矿产资源是自然资源中的一种耗竭性资源。如何对矿产资源进行满足可持续发展的开发利用，已成为全世界人们所关注的问题之一。《中国21世纪议程》是在可持续发展新思想的指导下制定的，其中明确作出了关于矿产资源的合理开发利用与保护的相关规定。我国“十一五”资源综合利用指导意见指出：资源综合利用主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热、余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

许多学者对资源综合利用及相关方面的研究成果有很多。

1992年，关凤峻对矿产资源综合开发利用进行评价，从矿产资源利用合理程度和经济效益两方面的结合上，提出了一套系统的评价方法，并对各种方法间的有机联系做了阐述。

1993年，袁宗仪分析了我国矿产资源的状况，建立了我国矿产资源综合开发利用评价体系。

1994年，黄祖梁对我国矿产资源综合开发利用现状进行了阐述并提出了对策建议。

2000年，赵国浩、裴卫东和张冬明从可持续发展理论与实践相结合出发，选择煤炭工业作为对象加以研究，对可持续发展理论和实践进行了创新，对评价指标体系、评价方法等做了研究，实证性地对煤炭区可持续发展进行了系统评价。

2001年，赵国浩论述了煤炭资源经济评价理论与方法，建立了煤炭工业可持续发展评价指标体系。

2001年，邹胜谋和葛联合结合新桥矿业公司的实际问题，从强化技术管理和矿山资源综合利用方面提出整改措施。

2002年，夏佐铎和姚书振论述了矿产资源资产价值的构成，并系统地分析和构建了矿产资源价值分析模型。赵国浩探讨了煤炭资源优化配置系统理论、评价指标体系和评价方法，给出达到优化配置的相应对策。

2003年，张明慧[1]从经济角度构建了煤炭清洁生产和利用的综合评价指标体系，建立了对煤炭清洁生产和利用的评价分析方法——系统模糊综合评价法；并从技术政策、环境政策、经济政策等方面提出了我国推行煤炭清洁生产和利用的政策建议。

2004年，夏佐铎结合我国矿产资源资产评估的特殊性，把评估的对象类别、行为目的类别、价值类型、评估途径及方法、计价定位等方面有机地结合起来，首次提出了矿产资源资产评估体系。

2005年，罗大锋以铅锌资源的开发利用现状为例，分析了我国目前资源开发中所存在的一些问题，提出了我国实施全球资源战略的措施和对策。赵国浩论述了煤炭资源综合开发利用的研究内容，提出了煤炭资源综合开发利用的相关对策建议。覃觅从资源保护的角度提出对矿产资源的综合开发利用。

随着世界经济的发展以及可持续发展模式、循环经济理论的提出，人们越来越多地从这两个角度来分析矿产资源，尤其是煤炭资源的综合利用。

2006年，国家发改委《循环经济：模式分析与对策研究》课题组以循环经济理论为导向，针对煤炭行业，提出煤炭行业发展循环经济的模式和对策建议。

苗阳[2]以可持续发展理论为基础，对山西省煤炭资源可持续发展做了新的界定，并对山西省煤炭资源可持续发展的基本因素进行了系统的分析。

唐勇论述了发展煤炭循环产业经济，提高洁净燃料技术及资源的综合利用度，积极发展新型煤气化工业，提出碳—化学、汽油、柴油等替代燃料能缓减石油紧缺压力。从而保护生态环境，实现能源可持续发展，创造和谐生态工业。

王悦汉、汪理全和翟德元阐述了矿井开采技术新体系，即矿井开拓、准备方式、采煤方法和影响及其治理，由此提出了矿井的“掘、采、治”三元开采技术体系，构建了少污染的煤炭开采技术体系。

贺秀丽[3]将循环经济的理念与我国煤炭企业实际相结合，提出构建山西煤炭企业循环经济的发展与生态工业园，寻求煤炭企业的循环经济发展模式。

2007年，魏振宽、吴刚和朱超从生态经济视角出发，提出建设煤炭生态企业的初步设想。

蒋衔武、孙磊和张冬梅认为煤炭企业依据循环经济理论构筑循环经济发展模式是走新型工业化道路的必然选择。

赵国浩从资源管理的角度，论述了管理层面上的煤炭资源综合开发利用的研究内容，运用管理学原理和方法，从规划、控制、组织、技术进步、政策法制等方面提出煤炭资源综合开发利用的对策建议。

2008年，王岩从鹤岗矿区煤炭资源综合开发利用现状出发，对“三下”压煤及薄煤层、煤泥、煤矸石、煤层气、矿井水、粉煤灰和灰渣等综合开发利用方案进行了探讨，并提出了相关问题与建议。

沈明[4]提出介绍了平朔矿区在当地建设燃煤电厂应首选大型循环流化床锅炉炉型和对应发电机组，将煤炭副产品就地进行综合利用转化。

赵国浩探讨了煤炭资源优化配置系统理论、评价指标体系和评价方法，给出达到优化配置的相应对策。

对于矿产资源综合利用以及煤炭资源综合利用的研究还有很多，这里不再赘述。众多学者在资源综合利用方面的深入研究，为本章的写作提供了有价值的参考，也是本章所研究内容的理论基础。

（二）煤炭资源综合利用国内外概况

1．国外资源综合利用概况

据统计，世界人口平均增长率为2%～2．5%，而矿物原料的需求量却要增长5%～8%；世界人口每隔30～35年增长一倍，而世界矿产开采量则每隔15～18年翻一番。矿产资源综合利用已成为一个全球性的重要问题，国外对矿产资源的综合利用高度重视[5]。

首先，通过立法支持合理利用资源。美、日、法等经济发达国家为加强矿产综合利用工作，都已结合本国的具体情况制定了一些规章制度。如美国的《美国矿业和矿产条例》；德国1994年公布的《循环经济／废弃物法》，是把废弃物当做可利用资源纳入产品生产过程中的资源循环过程。

为确保国家经济安全的资源供应，有些发达国家提供资金建立专门机构支持矿业投资和开发研究。如法国的地质矿产调查局和日本的金属矿业事业团。

为吸取“先污染，后治理”的教训，发达国家形成了较完备的矿山环境管理和政策法规体系，矿山企业自觉进行环境保护。

其次，以技术为先导，提高综合利用水平。发达国家矿业发展趋向于管理集约化、科学化；发展矿产资源的高效、低成本、少污染的选冶加工短流程提取技术；低耗高效矿山装备的大型化、系列化；力求采、选、冶设备自动化和智能化，不断提高资源综合利用水平。如在露天采矿工艺方面，广泛采用陡帮开采、高台阶开采、间断—连续运输工艺或陡坡铁路—公路联合运输工艺等集成化技术，以达到大规模、高效率和低成本的目的。地下采矿基本实现了集中强化开采和规模化经营，以铲运机为核心的无轨采矿设备及工艺、连续出矿设备及工艺成为当今采矿技术发展的主流，基本实现了设备的大型化、液压化，促进了采矿工艺与技术向高阶段、大采场和高效率方向发展。

最后，许多国家都重视“二次资源”。随着矿产开采品位的降低，过去在选矿时丢弃的尾矿，已经被作为低品位的矿产或“二次资源”得以开发利用。世界各国矿业开发所产生的尾矿每年达50亿吨以上，随着矿业开发规模的增大和入选矿石品位的降低，这个数字还将逐年增大。至于累计堆存的尾矿，数量则更加巨大。这些尾矿，不仅占用大量土地，而且对环境造成严重污染。因此，尾矿的合理、充分开发利用已引起许多国家的极大注意。

国外将尾矿作为“二次资源”进行勘察评价，查明其化学成分、矿物成分、有用组分含量及赋存状态以及其储量等；同时大力开展选、冶的新工艺和新设备研究，从尾矿中分选和回收有用组分，建立一批二次选矿厂。如乌兹别克斯坦阿尔马雷克斑岩铜矿区从尾矿回收金属；美国一钼矿从含钨的选钼尾矿回收钨，使这一钨矿成为美国第二大钨矿；产金大国南非于1985年兴建了世界上最大的尾矿处理厂，从含金尾矿中回收金、铀等多种有用组分等。

2．国内资源综合利用概况

作为循环经济的重要内容，资源综合利用、废旧物资回收、环保产业等，一直是我国鼓励和支持的工作。为调动企业开展资源综合利用的积极性和主动性，国家制定并实施了一系列鼓励开展资源综合利用的优惠政策。

1996年国务院批转的国家经贸委等部门《关于进一步开展资源综合利用的意见》（国发［1996］36号），将资源综合利用确定为国民经济和社会发展的一项长远的战略方针。国家现行的有关资源综合利用税收优惠政策主要体现在以下文件：《关于企业所得税若干优惠政策的通知》（财税字［1994］001号）、《关于继续对部分资源综合利用产品等实行增值税优惠政策的通知》（财税字［1996］20号）、《关于继续对废旧物资回收经营企业等实行增值税优惠政策的通知》（财税字［1996］21号）、《关于印发固定资产投资方向调节税“资源综合利用、仓储设施”税目税率注释的通知》（国税发［1994］008号）等。国家将进一步研究、制定有关资源综合利用的价格、投资、财政、信贷等其他优惠政策。企业从有关优惠政策中获得的减免税（费）款，要专项用于资源综合利用。

为了更好地贯彻落实国家对资源综合利用的优惠政策，促进合理利用和节约资源，提高资源利用率，保护环境，实现经济社会的可持续发展，根据《国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用的意见》（国发［1996］36号）规定，国家发展改革委、财政部、国家税务总局组织修订了《资源综合利用目录》（2003年修订），原国家经贸委等部门发布的《资源综合利用目录》（1996年修订）同时废止。

为促进循环经济发展，加快建设资源节约型、环境友好型社会，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》，国家发改委研究制定了《“十一五”资源综合利用指导意见》，于2006年12月24日正式发布。

在国家政策引导和扶持下，我国资源综合利用规模不断扩大、利用领域逐步拓宽、技术水平日益提高，产业化进程不断加快，取得了良好的经济和社会效益，对缓解资源约束和环境压力，促进经济社会可持续发展发挥了重要作用。

首先，资源综合利用规模不断扩大。2005年，我国矿产资源总回收率和共伴生矿产资源综合利用率分别达到30%和35%左右；黑色金属共伴生的30多种矿产中，有20多种得到了综合利用；有色金属共伴生矿产70%以上的成分得到了综合利用；煤矿矿井瓦斯抽放利用率为33%。2005年资源综合利用量为7．7亿吨，利用率达到56．1%，与“九五”末相比增加了4．3个百分点。其中，粉煤灰和煤矸石综合利用率分别达到65%和60%，分别增加了7个和17个百分点。

其次，资源综合利用技术水平日益提高。我国资源综合利用技术装备水平不断提高，产业化进程不断加快。新型高效预处理技术和浮选药剂（其作用主要是提高煤表面的疏水性和煤在气泡上黏着的牢固度）的应用，促进了含金银多金属矿的综合回收。炉渣回收和磁选深加工技术的应用，使转炉钢渣、电炉炉渣等得到了广泛的综合利用；利废建材设备制造基本实现国产化，全煤矸石生产烧结砖技术装备已达到国际先进水平；粉煤灰综合利用向大掺量、高附加值方向发展；燃用煤矸石、煤泥等低热值燃料发电的循环流化床锅炉容量最大已达450吨／小时，不仅提高了废物利用效率和发电效率，也有效地降低了污染物排放。

再次，资源综合利用取得了良好的经济效益和社会效益。资源综合利用成为许多企业调整结构、提高经济效益、创造就业机会的重要途径，成为新的经济增长点，更是煤炭行业发展接续产业的重点。全国已涌现出一大批综合利用产值和利润占企业的总产值、利润过半的先进企业，实现了经济发展和环境保护的双赢。资源综合利用也有效增加了人口就业，2005年，煤炭系统燃用煤矸石发电装机已超过500万千瓦，可安排矿区就业5万人以上。

最后，激励和扶持政策日趋完善。国家相继出台了一系列鼓励资源综合利用的政策，尤其是税收减免优惠政策，极大地调动了企业开展资源综合利用的积极性。为贯彻落实国家资源综合利用的优惠政策，引导和规范企业开展资源综合利用和加强税收管理，开展了资源综合利用认定管理工作，并结合技术进步修订了《资源综合利用目录》，使国家在资源综合利用的税收、运行等方面的优惠政策真正发挥了引导和激励的作用。

（三）煤炭资源综合利用研究背景和意义

我国是能源消费大国，占世界商品能源总消耗量的8．6%，能源消费的CO2排放量占世界的11．2%，排放强度比世界平均水平高出30%。目前我国95%以上的一次能源、80%的工业原材料、70%以上的农业生产资料来源于矿产资源，矿产资源是人类生存、经济建设和社会发展不可或缺的重要物质基础。能源矿产是矿产资源的重要组成部分，在我国，煤炭又排在能源矿产之首，是我国最有保障和最主要的能源。煤炭工业由于特殊的行业地位，其发展问题有着极强的典型性。随着经济社会快速发展，工业各部门尤其是电力部门对煤炭需求量持续增加；在很长一段时间内，中国煤炭的基础能源地位将不会根本改变。

在我国长期的煤炭开发过程中，矿区是以煤炭资源的开发利用为主业，并带动和支持本地区经济和社会发展的典型经济社区，它们是煤炭赋存、生产和供应的基地，是整个煤炭工业系统中的基本组成部分。因此，矿区的发展不仅决定着自身的健康发展，而且直接影响煤炭工业的发展，进而影响全国的经济和社会发展。然而，我国众多矿区发展中积存了大量复杂的经济、环境和社会问题，严重制约着矿区本身乃至全社会的持续健康发展，迫切需要从理论和实践上寻求解决问题的途径，使矿区发展真正步入持续快速健康的良性轨道。

煤炭是可耗竭且不可再生的自然资源，煤炭资源开采中的浪费和使用中的低效率加快了我国本已稀缺的煤炭资源的消耗过程，并使脆弱的环境更加恶化。现有技术水平条件下的煤炭资源开采、加工和使用方式，对生态环境的污染和破坏具有突出的行业特征，主要表现在：煤炭开采对土地及植被的破坏、对地下水资源的破坏和污染、外排煤矸石对土地、河流及大气的污染；煤炭开采和加工排放废水对地下水源及江河湖海的污染；煤炭开采排放甲烷及煤田火灾对大气的污染；燃煤对城市大气的污染；等等。在我国，矿区生态环境破坏量大、面广、源头多，是产业经济中的重灾区，这无疑给煤炭工业的持续发展带来了极大的挑战。

由于煤矿的生产给生态环境带来的破坏性影响，对煤炭工业的可持续发展构成了严重的威胁，因而推进煤炭资源综合利用是煤炭工业可持续发展的必由之路。资源综合利用是对生产全过程不断运用一体化的预防性环境战略，以减少对人类和环境的风险。资源综合利用旨在发展经济的同时，最大限度地削减有害物质的排放，减少生产工艺过程中的原料和能源消耗，降低成本，提高经济、环境和社会效益，使三者和谐统一。

山西是能源资源大省，尤其是煤炭资源储量占全国的1／3，煤炭产出量占全国的1／4。2007年10月，山西省成为全国生态省建设的试点。资源综合利用是山西省推进生态省建设的重要手段，作为循环经济的重要组成部分已明确列入《山西生态省建设规划纲要》。山西省煤炭企业面临综合解决能源、可持续发展及环境问题等各类问题，要将以往的先污染后治理转变为生产全过程控制，必须借助资源综合利用这种强有力的措施。通过实施煤炭资源综合利用项目，将所有萌芽的问题尽量消除在源头，从而最大限度地利用煤炭的共伴生资源，实现煤炭资源的综合循环利用，使得工业环境的保护更主动、更彻底，能够收到事半功倍的成效，同时将在开发利用过程中产生最大的经济效益与社会效益。本章将以可持续发展、循环经济、产业生态学等理论为基础，通过分析煤炭资源开发利用中存在的各种问题，以系统分析方法为指导，建立煤炭资源综合利用系统模型。该模型提供了预测、检验和评价煤炭资源综合利用效果的一个工具，提供了从国民经济评价角度为防范项目风险优选系统方案的技术支持，对矿区构建煤炭资源综合利用循环经济系统具有重要的理论意义和实用价值。本章还将从资源管理的角度及构建产业链方面等提出对山西省煤炭资源综合利用的对策建议，在追求经济效益最大化的同时，完善资源综合利用的技术方法，使煤炭企业延长或拓宽煤炭相关联的产品链，有利于实现资源的综合利用及矿区的可持续发展。

（一）理论基础

1．可持续发展

20世纪70年代围绕“环境危机”、“石油危机”和罗马俱乐部提出的《增长的极限》，全球曾经爆发了一场关于“停止增长还是继续发展”的讨论。世界环境与发展委员会（WCED）经过长期研究，于1987年发表了《我们共同的未来》，在此报告中正式提出了“可持续发展”的定义。

可持续发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。

可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会的发展。可持续发展把发展和环境当做一个有机的整体，其基本内涵可概述为五个方面。

（1）可持续发展不否定经济增长。要达到具有可持续意义的经济增长，必须将经济增长方式从粗放型转变为集约型，减少经济活动所造成的环境压力，研究并解决经济发展过程中的扭曲与误区。

（2）可持续发展要求以自然资源为基础，同环境承载力相协调。“可持续性”可以通过适当的经济手段、技术措施和政府干预得以实现。要力求降低自然资产的耗竭速率，使之低于资源的再生速率或替代品的开发速率。

（3）可持续发展以提高生活质量为目标，同社会进步相适应。“经济发展”的概念远比“经济增长”的含义广泛。经济发展必须使社会结构与经济结构发生变化，使一系列的社会进步目标得以实现。

（4）可持续发展承认并要求体现出自然资源的价值。这种价值不仅体现在环境对经济系统的支撑与服务上，也体现在环境对生命支持系统的存在价值上。应当把生产中环境资源的投入与服务计入生产成本与产品价格之中，并逐步修正和完善国民经济核算体系。

（5）可持续发展的实施以适宜的政策和法律为条件，强调“综合决策”与“公众参与”。需要提倡根据周密的经济、社会、环境考虑及科学的原则、全面的信息和综合的要求，来制定各方面的政策并予以实施。可持续发展的原则要纳入经济、人口、环境、资源、社会等各项立法及重大决策之中。

2．循环经济

循环经济是对物质闭环流动型经济的简称。循环经济是在可持续发展的思想指导下，按照清洁生产的方式，对能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—消费—再生资源”的反馈式流程。其本质是一种生态经济。它要求运用生态学规律而不是机械论规律来指导人类社会的经济活动。基本要点是：以生态思维作为经济活动全过程的总体设计，使经济活动像生态系统那样，自我调节控制能量流动和物质循环，做到综合、反复利用资源，变以往末端治理污染为源头消除或最大限度减少污染，保护自然环境。循环经济的根本之源就是保护日益稀缺的自然资源，提高自然资源的配置效率从而产生最大的社会效益。

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（见图4－1）。在这种经济中，人们以越来越高的强度把地球上的物质和能源开发出来，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性的和一次性的，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（见图4－2），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。可以说，传统经济是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，这样最终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；而循环经济则将从根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。循环经济不但要求人们建立新的经济模式，而且要求在从生产到消费的各个领域倡导新的经济规范和行为准则。

图4－1　传统经济运行模式

图4－2　循环经济运行模式

发展循环经济是实现可持续发展的一个重要途径，同时也是保护环境和削减污染的根本手段。循环经济要求以“减量化（Reduce）、再使用（Reuse）、再循环（Recycle）”为社会经济活动的行为准则，每一个原则对循环经济的成功实施都是必不可少的。减量化原则要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的，在经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。在生产中，减量化原则常常表现为要求产品体积小型化和产品重量轻型化。此外，要求产品包装追求简单朴实而不是豪华浪费，从而达到减少废弃物排放的目的。再使用原则要求产品和包装容器能够以初始的形式被多次使用，而不是用过一次就了结。再循环原则要求生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。很显然，通过再使用和再循环原则的实施，反过来强化了减量化原则的实施。

循环经济涉及经济、社会、生态三个方面的和谐统一，追求的是人地和谐、共同发展的发展观。目前，循环经济的研究集中在宏观、中观和微观三个层次上。

（1）企业或部门层次上（微观层次循环或小尺度循环）。主要是以一个企业或者一个农村家庭为单位，使所有的资源、能源得到有效的利用，最终目标达到无害排放或污染零排放，这就是“微观层次循环”或者叫做“小尺度循环”。根据循环经济的理念，实施资源综合利用，从资源的开发—生产制造—消费使用—废弃物处理的全过程来评估产品对环境的影响程度，这就是循环经济的一个重要组成部分，是3R原则中的减量化的一个具体体现。减少产品和服务中物料和能源的使用量，实现污染物排放的最小量化，要求企业做到：①减少产品和服务的物料使用量；②减少产品和服务的能量使用量；③减少有毒物质的排放；④加强物质的使用能力；⑤最大限度可持续地利用可再生资源；⑥提高产品的耐用性；⑦提高产品与服务的强度。

（2）生态工业园区（中观区域层面循环或中尺度循环）。按照工业生态学的原理，通过企业间的物质集成、能量集成和信息集成，形成企业间的工业代谢和共生关系，建立生态工业园区（见图4－3）。按企业聚集类型分类，目前工业园区主要分为以单一大型企业为中心的工业园区、同类聚集工业园区和多产业工业园区三个类型。生态工业园区通过物质流和能量流的正确设计，模拟自然生态系统，形成企业间共生网络。园区内各企业内部实现清洁生产，做到废物源减少，而在企业之间实现废物、能量和信息的交换，以达到尽可能完善的资源利用和物质循环以及能量的高效利用，使得区域对外界的废物排放趋于零，达到对环境的友好。在这一模式中，没有了废物的概念，每一生产过程产生的废物都变成下一生产过程的原料，所有的物质都得到了循环往复的利用。这是建立在多个企业或产品的相互关联、互动发展基础上的。

（3）社会层面上（宏观层次循环或大尺度循环）。要求建立起与发展循环经济相适应的“循环型经济社会”。它可以最大限度地减少对资源过度消耗的依赖，保证对废物的正确处理和资源的回收利用，保障国家的环境安全，使经济社会走向持续、健康发展的道路。要使循环经济达到发展，光靠企业的努力是不够的，还需要政府的支持和推动，更需要提高广大社会公众的参与意识和参与能力。通过废旧物质的再生利用，实现消费过程中和消费过程后物质和能量的循环。

图4－3　生态工业园区企业间的共生关系

循环经济最终追求的是“大尺度循环”。即在整个社会经济领域，使工业、农业、城市、农村的生产和生活原料、产品、能量都达到循环利用，废弃物资源再生，甚至在工业、农业、生态之间也存在着交叉点、连接点，在交点上交叉起来充分利用，这就是大循环。如果整个社会物流过程中都实现了这个目标，那就是最终要建立的循环型经济社会。

3．产业生态学

作为产业生态学（Industrial Ecology，IE）最早的倡导者之一，时任通用汽车公司研究部副总裁的罗伯特·福罗什（Robert Frosch，1989）认为：“传统的产业活动模式——单个的制造过程，即获取原材料、生产产品、排出废弃物的模式——应该转化为一种更综合的模式，即产业生态系统。在这种系统中，能源和物质的消耗是优化的，产生的废物是最少的，一个过程的排放物将作为另一个过程的原材料。”将该过程表示如下（见图4－4）。

图4－4　传统产业活动模式到新模式的转化

随着时间的推移，人们对产业生态概念的论述和理解已渐趋一致。产业生态学可以概括为一门研究产业子系统与自然生态系统整体之间相互作用关系及其可持续发展的交叉学科。该学科总体上包含以下科学思想或观点，见表4－1。

表4－1　产业生态学学科所含思想或观点

（二）煤炭资源综合利用现状与问题

1．煤炭资源综合利用的发展

1994年3月25日国务院第16次常务会议通过了《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，确定了我国实现可持续发展的总体战略框架。《中国21世纪议程》对煤炭工业提出了一系列具体要求，如综合能源规划与管理、能源效率和节能、推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术、加强矿产资源保护等。至此，煤炭资源综合利用问题也被提了出来。

在“十一五”规划中，国务院通过的《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》提出“以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展的战略”，确立了煤炭是我国能源基石的原则。面对国家的要求和全球信息化的飞速发展，随着国家推进国民经济和社会信息化，在制定煤炭工业信息化“十一五”发展规划时，必须符合中央的发展战略，坚持和贯彻科学发展观，结合煤炭工业经济运行形势，促进煤炭工业健康、稳定、协调发展。煤炭资源综合利用则是实现这一目标的重要举措[6]。

近年来，随着我国煤炭产量的稳定增长，使国内煤炭供求出现了历史上少有的缓和局面，从而保证了国民经济持续、快速、健康的发展，煤炭工业布局也日趋合理。煤矿的技术、设备以及安全生产状况也发生了很大变化，统配煤矿的采煤机械化程度有所提高，煤炭的综合加工利用也有了新的进步，特别是在特殊凿井、“三下”采煤（水体下特殊开采、铁路下特殊开采、建筑物下特殊开采）、煤田综合勘探等许多技术领域已达到世界先进水平，很多重要的技术经济指标都取得了历史性突破。大多数煤矿从过去单一品种、单一经营的状况，开始向以煤为主，多品种、多种经营的方向发展。在煤炭工业发展的过程中，资源综合利用的创新理念也深入到生产中，成为众多煤炭企业可持续发展的重要因素之一。

煤炭资源综合开发利用正是针对过去煤炭企业粗放式的开发、简洗加工、低效利用、污染环境、效益低下的现状，以煤炭资源综合开采、深度加工、多元发展为基础，以获得最佳的综合效益为目标，按其煤炭资源的特性进行充分利用，从根本上改变以高耗资源、损坏环境为代价的局面。开展煤炭资源综合利用，能最大限度地提高煤炭资源利用效率，对煤层气、矿井水、煤矸石、粉煤灰等多种资源及废弃物，统筹规划、综合利用、变废为宝；开展煤炭资源综合利用，能拓宽煤炭产业面、拉长煤炭产业链，促进产业结构优化升级；开展煤炭资源综合利用，能减少污染、改善环境，促使煤炭工业走循环经济之路，并最终实现煤炭工业的可持续发展。

2．煤炭资源综合利用概况

我国人口众多，资源相对短缺，生态脆弱。资源存量和环境承载能力都已经不起传统经济形式下的高度资源消耗和环境污染。长期以来，煤炭在我国一次能源的消费中一直占70%左右，煤炭工业作为能源支柱产业在我国社会经济发展中发挥了巨大的作用。但随着国民经济的持续快速增长，我国对能源的需求日益增加，传统的“高度开采、高度浪费、低度利用”的能源开发利用模式不但造成了严重的资源浪费和环境破坏，更难以满足经济发展的需求。循环经济作为一种促使资源、环境与经济协调发展的先进发展模式，成为煤炭工业探索新型工业化道路的必然选择。将循环经济的理念与我国煤炭工业实际相结合，寻求煤炭工业循环经济发展模式具有重要的战略意义。以生态工业园为主要载体的循环经济的理论方法为“可持续发展”提供了有效途径。基于这种认识，要从战略上、理论上和政策上付诸实施，把循环经济的理论与方法纳入到煤炭工业发展的体系中来；我国正处于工业社会发展前期，只有走以最有效利用资源和环境保护为基础的循环经济之路，可持续发展才能得到真正实现。

以科学发展观为指导，以优化煤炭工业发展模式为核心，以清洁、高效、安全为目标，提高煤炭资源回收率和利用率，推广煤炭资源的综合利用，减少环境污染，促进煤炭工业可持续发展是煤炭行业发展循环经济的指导思想。煤炭工业发展循环经济的目标是：要立足于生产与消费过程中资源消耗的节约、废弃物减量化、资源化再利用和“零排放”，促进煤炭企业的经济效益、社会效益和环境效益的同步增长，实现矿区经济与环境的协调发展，最终建成经济发达、环境优美、社会和谐的矿区。判断是否实现这一目标的主要指标为：煤矸石为主的固体废弃物利用率要达到90%以上；矿井水为主的液体废弃物综合利用率要达到95%以上；土地复垦为主的生态环境美化率要达到90%以上；煤层气的利用率要达到90%以上。与此同时，要加大煤炭就地转化加工的比例，加大共伴生矿物的综合开发与利用，提高煤炭企业的经济效益。

2006年，国家发改委启动第一个以粉煤灰为原料的大型氧化铝项目。依据《铝工业产业发展政策》和《铝工业发展专项规划》核准了内蒙古蒙西高新技术集团有限公司年产40万吨粉煤灰氧化铝工程项目。该项目建设规模为年产氧化铝40万吨，完全以当地电厂粉煤灰为原料，建设内容包括氧化铝熟料烧成、拜尔法系统以及辅助设施。该项目的实施完全体现了发展循环经济的理念和要求，既有经济效益，又有良好的社会效益，对于发展循环经济、建设资源节约型社会具有十分重要的示范意义。

2007年，国家发改委印发了《关于2007～2010年煤矸石综合利用电厂项目建设有关事项的通知》，确定2007～2010年全国新建煤矸石综合利用电厂50座，总装机规模2000万千瓦。

3．山西省煤炭资源综合利用概况

开展资源综合利用，是我国的一项重大技术经济政策，对促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，实现资源优化配置和可持续发展具有重要意义。山西省已经确定把资源综合利用同调整产品产业结构相结合，引导扶持一批大的资源综合利用项目，采用技术先进的循环流化床锅炉，大量燃用中煤、劣质煤、煤矸石和煤泥等低热值燃料发电。近年来，山西省资源综合利用工作取得了积极进展。

（1）工业废弃物回收利用水平明显提高，利用领域日益扩大。2008年全省规模以上工业回收利用高炉煤气316．68亿立方米，回收热力208．59万百万千焦，利用煤矸石1466．61万吨，三项合计达843．93万吨标准煤。目前，省内已有煤矸石综合利用电厂60余家，各类煤矸石、粉煤灰新型墙材企业尽百家。工业废弃物在筑路、建坝、化工、保温材料生产等领域的应用技术进一步增强，应用范围进一步扩展。

（2）大力推进煤层气综合利用，煤层气开发利用成效显著。作为煤炭的伴生资源，煤层气的开发利用得到足够重视。目前，全省已形成煤层气年产能16亿立方米，年产量5．38亿立方米，利用量2．2亿立方米。利用领域涉及民用、工业燃气，汽车燃料用气等。井下煤层气抽采利用规模日益扩大，全省瓦斯年抽采量达19亿立方米，利用量4．5亿立方米，利用率24%。输气管网建设明显提速。

（3）单位产品能耗水平稳步下降，能源利用效率明显提升。2008年全省吨原煤生产综合能耗下降9．82%，炼焦工序单位能耗下降5．91%，吨钢综合能耗下降0．61%，单位氧化铝综合能耗下降9．54%，电厂火力发电标准煤耗下降1．85%，单位烧碱生产综合能耗下降16．97%，吨水泥综合能耗下降14．60%。2008年全省规模以上工业万元增加值能耗为4．88吨标准煤，同比下降9．33%，高耗能行业能耗得到有效的控制。

（4）废污水回用有较大进步，垃圾无害化处理率大幅上升。全省工业用水重复利用率由2005年的60%上升到2007年的94．57%，提高了34．57个百分点；大中型煤矿矿井水复用率由2005年的50%上升到2007年的55%，提高了5个百分点。2008年年末全省城市污水处理率达到65．3%，提高了2个百分点；城市生活垃圾无害化处理率达到45．2%，提高了9．9个百分点；集中供热普及率达到72．2%，提高了5．1个百分点。

4．山西省煤炭资源综合利用潜力

山西省经济结构以煤炭、炼焦、电力、冶金等传统产业为主体，各类工业固体废弃物排放量居全国各省区第一，具有独特的“二次资源”条件。加大对“二次资源”的综合利用，在一定程度上不仅可有效缓解资源约束压力，还可发展成为新的经济增长点。

（1）独特的二次资源，具备资源综合利用的良好承载平台。山西省作为全国最大的能源重化工生产基地，煤矸石、焦炉煤气、煤焦油、粉煤灰、冶金渣等工业可再利用资源量居全国第一，但利用水平却相对较低，为全省开展资源综合利用提供了充足的资源保障，且极易形成规模效益。目前，省内煤矸石累计储存量已达10亿吨，占全国总量的1／3，形成了300多座煤矸石山，且每年还以5000万吨的速度增长。焦炉煤气年排放量约120亿立方米，排空量多达80亿立方米，与“西气东输”输气量基本相当。电厂粉煤灰年排放量达2000万吨以上、冶炼矿渣年产生量1000万吨以上、矿井废水高达5亿吨。此外，全省废旧物质的资源化利用还处于初级阶段，城市垃圾分类、垃圾有机质能以及废玻璃、废轮胎、废家电等废物的回收利用率低于发达国家平均水平，利用潜力很大。农作物秸秆、禽类粪便等可再生能源的开发利用占农村生活和生产能源总数的比重不足10%，再生资源的开发利用尚有充足的余地。

（2）产业相近且易耦合，实施资源综合利用的比较优势突出。山西的主导经济产业大多属资源型产业，产业之间具有容易耦合的条件，为实施资源综合利用提供了良好的支撑。各产业在生产过程中产生的废物绝大多数具有极高的利用价值，较易回到本生产系统，或者为别的产业所利用。如煤矸石热值高，粉煤灰品质好，矿井水用途广泛等。在产业联动过程中，很容易融入资源综合利用的内容，特别是以煤为原料的焦化、电力、钢铁企业，在煤矸石、粉煤灰、废钢渣综合利用和废气、废水、余热回收等方面都有很强的关联性，为行业和企业走上资源节约与循环之路创造了便利条件。同时，资源型产业也构成了突出的资源型板块经济特色，煤炭及其焦化产业、冶炼及其铸造产业、铝土及铝工业、原镁及其镁合金工业、电力工业等，既是重污染型产业，也是资源综合利用发展的重要平台。随着世界能源供应结构的变化，以资源节约和综合利用为手段，促进煤炭资源的清洁利用和延伸煤化工产业链，必将成为山西经济建设最具成长前景和最重要的领域。

煤炭资源综合利用被看做是一项系统工程，建立矿区煤炭资源综合利用系统，对其进行系统分析，可以取得更好的经济、社会效益，促进煤炭工业可持续发展。

（一）系统分析方法

1．系统分析方法概述

系统分析方法来源于系统科学。系统科学是20世纪40年代以后迅速发展起来的一个横跨多个学科的一门新的科学，它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。它的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”，是科学思维的一个划时代突破。

系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统要素进行综合分析，找出解决问题的可行方案的咨询方法。著名的运筹学研究组织——美国兰德公司倡导了“系统分析”方法。兰德认为，系统分析是一种研究方略，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。

2．系统分析方法的步骤

系统分析方法的具体步骤包括：明确问题、确定目标、调查研究和收集数据、提出备选方案和评价标准、评估备选方案和提出最可行方案。

（1）明确问题。所谓问题，是现实情况与计划目标或理想状态之间的差距。系统分析的核心内容有两个：其一是进行“诊断”，即找出问题及其原因；其二是“开处方”，即提出解决问题的最可行方案。所谓明确问题，就是要明确问题的本质或特性、问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、问题的症状和原因等。明确问题是系统分析中关键的一步，因为如果“诊断”出错，以后开的“处方”就不可能对症下药。在明确问题时，要注意区别症状和问题，探讨问题原因不能先入为主，同时要判别哪些是局部问题，哪些是整体问题，问题的最后确定应该在调查研究之后。

（2）确定目标。系统分析目标应该根据客户的要求和对需要解决问题的理解加以确定，如有可能应尽量通过指标表示，以便进行定量分析。对不能定量描述的目标也应尽量用文字说明清楚，以便进行定性分析和评价系统分析的成效。

（3）调查研究和收集数据。应该围绕问题起因进行，一方面要验证在确定问题阶段形成的假设；另一方面要探讨产生问题的根本原因，为下一步提出解决问题的备选方案做准备。

调查研究常用的有四种方式，即阅读文件资料、访谈、观察和调查。收集的数据和信息包括事实（Facts）、见解（Opinions）和态度（Attitudes）。要对数据和信息去伪存真，交叉核实，保证真实性和准确性。

（4）提出备选方案和评价标准。通过深入调查研究，使真正有待解决的问题得以最终确定，使产生问题的主要原因得到明确，在此基础上就可以有针对性地提出解决问题的备选方案。备选方案是解决问题和达到咨询目标可供选择的建议或设计，应提出两种以上的备选方案，以便提供进一步评估和筛选。为了对备选方案进行评估，要根据问题的性质和客户具备的条件。提出约束条件或评价标准，供下一步应用。

（5）评估备选方案。根据上述约束条件或评价标准，对解决问题备选方案进行评估，评估应该是综合性的，不仅要考虑技术因素，也要考虑社会经济等因素，评估小组应该有一定代表性，除咨询项目组成人员外，也要吸收客户组织的代表参加。根据评估结果确定最可行方案。(www.xing528.com)

（6）提出最可行方案。最可行方案并不一定是最佳方案，它是在约束条件之内，根据评价标准筛选出的最现实可行的方案。如果客户满意，则系统分析达到目标。如果客户不满意，则要与客户协商调整约束条件或评价标准，甚至重新限定问题，开始新一轮系统分析，直到客户满意为止。

（二）建立煤炭资源综合利用系统分析模型

1．系统目标

鉴于上面已作阐述的煤炭资源开发利用中存在的突出问题，对矿区而言，有必要建立煤炭资源综合利用系统，全面分析影响煤炭资源综合利用的经济效益的因素，对煤炭及其相关资源进行统筹规划、合理配置；不断提高资源开发利用的技术水平，减少生产过程中产生的废物，节约资源并有效利用资源，争取少浪费少污染，甚至不浪费不污染，进而实现最优的环境效益和社会效益。煤炭资源综合利用系统的目标就是在保护生态环境的前提下，合理分配各转化方式用煤量，提高煤炭转化率；有效利用煤炭生产过程中产生的废气、废水、废渣，提高资源利用率，实现经济效益最大化。

2．影响煤炭资源综合利用经济效益的因素分析

影响煤炭资源综合利用经济效益的主要因素有：煤炭产量分配、转化成本、相关资源数量及利用率、最终产品售价和转化投资。转化后产品产量越大、售价越高、成本越低、投资越少，则效益越好。

（1）产量。煤炭转化产品的产量取决于转化率，而转化率又与转化方式和转化工艺有关。如选煤厂精煤产量与洗选工艺有关，洗选工艺常用的主要有重介质选煤和动筛淘汰选煤，前者比后者精煤产量高。又如煤炭液化工艺有间接液化和直接液化两类，其中煤炭直接液化工艺有美国的HTI工艺、俄罗斯的低压加氢工艺、德国的IGOR工艺和日本的NEDOL工艺。比较而言，煤炭直接液化比间接液化转化率高，而美国的HTI工艺又比其他直接液化工艺转化率高。而煤泥、煤矸石数量则按原煤设计生产能力的百分比计算（一般按45%计算）。

（2）成本。主要受以下因素约束：动力费（电费）、材料费、工资福利费、设备修理费和其他支出等。如经营成本主要有水电费、介质损耗费、工资福利费、设备修理费和其他支出等；煤炭直接液化经营成本主要有硫酸铁、石灰、甲苯、包装袋等投入物费用、水电费、工资福利费、设备修理费和其他支出等；发电经营成本主要有生产运行维修中耗用的材料、水处理化学药品、事故备品、低值易耗品、水费、工资福利费、设备修理费和其他支出等；煤化工经营成本主要有电费、材料燃料费、工资福利费、设备修理费和其他支出等。

（3）产品售价。主要取决于产品质量、市场供求和外部运输条件。具体来说，如果煤质好，交通运输便利，市场需求量大，售价高，那么煤炭直接外销效益肯定最好。因为它不需增加投资和成本。但是如果煤质不好或不能满足客户的要求，售价就低，这时必须建选煤厂，对煤进行洗选，以使洗选后的煤价上涨所带来的利润大于或等于增加的选煤厂投资和洗选成本。反之，如果洗选后的煤价上涨所带来的利润不足以弥补选煤厂投资和洗选成本时，则考虑煤炭液化成油品（前提是煤质适合液化）或煤化工、发电，哪种方式带来的利润大，就选用哪种。

（4）投资。影响因素主要有煤炭转化工艺设备选型、配套设施、环保设施、地价、当地经济发展水平等。投资和产量是密切相关的，一般来说，投资越大，产量越大，但它们之间不是线性关系，而是非降的阶梯形函数关系，因为一套煤炭工艺设备的转化能力是有限的，超出其转化能力的产量必须通过增加设备的套数来实现，而配套设施、环保设施的投资增加则不明显。如一套煤炭直接液化的设备年产50万吨油品，因此煤炭液化项目的规模就只能是50万吨的倍数，在设备套数不变的情况下，配套设施投资再增加，产量也不会增加。

3．煤炭资源综合利用系统建模

王建设、陈仲元、李慧民、侯渡舟等人建立的煤炭综合利用系统模型，只分析了煤炭本身的综合利用，并未考虑在煤炭开发利用过程中产生的废气、废水、废渣的综合利用。本章将对该模型加以改进，为煤炭及相关资源的综合利用建立模型。

设矿区第t年总产煤量为Qt，煤资源利用方式有直接外销、洗选、液化成油品、发电、煤化工共五种，其他可利用资源有煤层气、矿井水、煤泥、煤矸石，各相关参数如表4－2所示。

表4－2　煤炭资源综合利用系统模型各相关参数

设计算期为n年，则矿区煤炭资源综合利用的经济净现值为：

为了简化计算和便于方案比较决策，设建设期均为2年，计算期为20年（含建设期），各转化方式每年的产量、各相关资源数量和经营成本不变，即Qt＝Q，Qti＝Qi，Cti＝Ci，流动资金Fi在第三年初投入，第20年年末回收，社会折现率is取10%，则上式简化为：

由此得到矿区煤炭资源综合利用效益估算模型如下：

目标函数：

说明：经营成本Ci为净增值，不包括项目之间的内部转移费用；Im为矿区为煤炭综合利用能筹集到的最大资金量；Ie为煤炭转化项目的环保投资；a为环保投资占总投资的最低比例。设置的目的是保证环保设施的建设，从而保证环境尽可能地不受破坏。

上述模型是一个线性规划的数学模型。实际应用中应结合具体的项目情况求解，一般先根据煤炭产量、煤质及可能的转化方式、资金、外部市场需求、当地环境承载能力等情况，确定几个合理的产量分配方案，据此选择相应的转化工艺，然后估算各方案的投资、成本、流动资金，再根据市场及运输条件预测各转化产品售价，代入目标函数，分别求出满足约束条件的各方案的经济净现值。则经济净现值最大的方案就是最优的煤炭资源综合利用方案。

对某一矿区而言，经过技术论证后，可行的煤炭转化方案一般只有两三个，因此在实践中对此数学模型的求解，只需将满足约束条件的所有方案的参数求出，计算对应的ENPV，进行比较，则ENPV最大者为最优方案。

4．模型评价

（1）从目标函数可以直观看出，要提高煤炭资源综合利用的经济效益，必须尽可能地降低投资成本，提高转化产品产量和售价，而要提高产量，必须选择合适的转化工艺提高煤炭转化率和资源利用率。

（2）环保投资占总投资的最低比例a的设置迫使投资方树立环保理念，重视环保，保护环境，从而保证矿区循环经济的发展。

（3）该模型从侧面反映了煤炭资源综合利用系统的设计思路：煤炭产量、煤质、资金等限制→转化产量分配方案→转化工艺方案、相关资源利用方案→估算投资、成本、流动资金、售价→效益测算（ENPV）→优选确定方案（Qi）。

总之，综合利用煤炭资源要想提高经济效益，必须注重煤炭加工转化和资源综合利用、煤炭直销与就地转化并举，延长产业链，形成具有特色、有比较优势和竞争优势的产业结构和产品结构。在煤炭转化项目和产品的选择上，一是选择市场缺口大，“瓶颈”制约矛盾突出，发展前景广阔的产品；二是选择技术含量高的产品；三是选择有市场竞争力的产品。通过大规模开发建设和产业结构优化调整，建设一批带动作用明显的大型骨干项目，培植和引进一批具有较强经济实力的大型企业集团，形成一批在国内国际市场有较强竞争力的名牌产品。

（三）实证研究——山西朔州某矿煤炭资源综合利用

山西朔州某矿生产能力为140万吨／年，矿区服务年限为30年。到目前为止，该矿一直以原煤销售为主，产品结构单一，议价能力不高；在煤炭开采过程中，对煤层气、矿井水、煤泥、煤矸石等没有充分高效利用，使得矿区受到污染，周边生态环境遭到破坏。在可持续发展和循环经济的呼声越来越高的今天，整个矿区的发展也要朝着可持续和循环经济的方向迈进。

该矿计划总投资3690万元，发展煤炭转化及相关资源综合利用项目，其中环保投资200万元。在对现有开采利用技术、投资成本等资金状况分析之后，认为煤炭液化的转化方式对本矿不适合，由于煤炭液化投资大，成本高，生产能力为1万吨／年的煤制油项目需投资上亿元，对于一个年产百万吨的煤炭企业来说，是难以负担的；因此Q3方案作为不可行方案被排除，可行方案将从Q1、Q2、Q4、Q5或其组合中筛选。

在选择方案时，不仅要考虑矿区的经济效益，还要考虑社会效益和环境效益。为了满足矿区周边居民的燃煤需求，Q1方案是必选的，且直销量至少要达到原煤产量的45%；对于煤层气、矿井水、煤泥及煤矸石等资源的综合利用，不管选择哪种方案，都要将其列入规划中。在技术条件制约下，煤层气、矿井水、煤泥及煤矸石的利用率可达到87%、90%、85%。

在本案例中，仍遵循前述煤炭资源综合利用系统建模中的假设，即假设建设期为2年，计算期为20年（含建设期），各转化方式每年的产量、各相关资源数量和经营成本不变，即Qt＝Q，Qti＝Qi，Cti＝Ci，流动资金Fi在第三年初投入，第20年末回收，社会折现率is取10%，初始数据见表4－3，其他数据要根据方案选择进行估算。

表4－3　山西朔州某矿煤炭资源综合利用初始数据　单位：万元

注：因方案Q3已被排除，所以不在表中出现。

下面对各方案的组合ENPV进行计算，分别在电子表格中建立线性规划模型，用规划求解来得到各方案的最优ENPV，并比较这些ENPV，取其最大值所对应的方案组合。

对于Q1Q2方案组合，有如下约束：

直销比率≥45%

洗选比率≥45%

Q1＋Q2＝140，Q1、Q2均为非负。

将投资预算数据输入到电子表格中，如图4－5所示。

图4－5　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q2方案组合电子表格结构图

其中，B5：B6单元格是可变单元格，K20是目标单元格。且K20＝6．7881×B5×D5＋1．7355×B14×D5－0．9091×F14－0．8264×（G14＋I14）＋6．778×K14＋0．1486×（I14＋H14），对模型进行规划求解，得到最优的ENPV＝1002648．208，见图4－6。

图4－6　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q2方案组合电子表格计算结果图

同样，将其他方案组合的约束及投资预算数据输入到电子表格中，分别进行规划求解，结果如下：

Q1Q4方案组合，最优的ENPV＝489229．7854，见图4－7。

图4－7　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q4方案组合电子表格计算结果图

Q1Q5方案组合，最优的ENPV＝1057970．369，见图4－8。

图4－8　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q5方案组合电子表格计算结果图

Q1Q2Q4方案组合，最优的ENPV＝750382．136，见图4－9。

图4－9　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q2Q4方案组合电子表格计算结果图

Q1Q2Q5方案组合，最优的ENPV＝1022306．379，见图4－10。

图4－10　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q2Q5方案组合电子表格计算结果图

Q1Q2Q4Q5方案组合，最优的ENPV＝909158．0531，见图4－11。

对比这些方案组合的最优ENPV，最大值是由Q1Q5方案组合得到的1057970．369，因此对该矿区来说，最优的煤炭资源综合利用系统方案是直销与煤化工并进，同时兼顾煤层气、矿井水、煤泥及煤矸石等资源的综合利用。

图4－11　煤炭资源综合利用系统模型Q1Q2Q4Q5方案组合电子表格计算结果图

（一）创新煤炭资源管理模式

1．现有的煤炭资源资产化管理模式分析

国务院相继把山西列入煤炭工业可持续发展试点和深化煤炭资源有偿使用制度改革试点。山西省坚持推进煤炭资源整合和有偿使用相结合，率先在全国开展矿业权公开出让，并取得了一些成效。

以临汾市为例。作为山西“煤炭采矿权有偿使用”的试点城市，临汾市通过拍卖、转让等多种形式，对440座煤矿占有的11亿吨煤炭资源实行了有偿出让，收回价款16亿元。通过改革，临汾市煤炭行业发生显著变化：采矿权与经营权的统一，矿主抓安全生产的积极性高涨；扩大了规模效益，全市煤矿单井的年生产能力全部达到9万吨以上，出现了一些年产45万吨以上，甚至规模更大的乡镇煤矿；全市煤矿回收率已由改革前的不足30%提高到目前的70%左右。出让所得款项将用于关井补偿、资源合理开发利用、安全设施投入等。

针对煤炭资源综合利用管理中存在的一些问题，山西省煤炭工业局已向省政府提出建议：在推行采矿权有偿使用的基础上，按照“资源资产化管理，企业股份化改造，区域集团化重组”的思路，加快建立与煤炭行业特点相适应的“产权归属清晰、主体权责明确、经营方式规范、管理科学严格”的现代煤矿企业制度，逐步建立责、权、利相统一的煤炭资源综合利用管理新模式，促使煤矿企业采取科学合理的采煤方法，提高资源回采率，增加安全生产投入，以保证煤矿长远利益和最大利益。

2．煤炭资源管理体系创新

煤炭资源管理体系首先应有健全合理的法律保障。尽管有相关的法律法规，但现有的法律法规并不完善，许多内容描述的权、责、利模糊不清，在具体实施过程中容易被曲解，或者根本无法实施。应对现有的相关法律法规应该再次修订，以保证煤炭资源的合理有效、系统科学的管理。

其次，煤炭资源管理体系应实现科学化。煤炭资源综合开发利用是一项系统工程，山西省煤炭资源管理应从系统工程的角度出发，不仅考虑煤炭资源本身，还要考虑煤炭资源所依托的周边生态环境的管理；不仅考虑近期的煤炭资源供需平衡，还要考虑资源永续利用；不断优化煤炭资源配置方式，建立科学合理的煤炭资源及其周边生态环境的综合评估体系，完善煤炭资源管理体系，以科学的方法、系统的理论来指导煤炭资源管理实践。

不仅在大型煤炭企业，而且在中小型煤炭企业，推广、采用煤炭资源信息管理系统，运用现代化的技术手段，实现煤炭资源勘探、储量管理、开采开发、网对网调运等综合开发利用的信息化。可以建立大型信息化煤炭企业示范基地，以基地的示范作用为龙头，带动一批有条件的企业，并最终在整个煤炭行业形成一个完整的、相互独立又相互联系的信息管理系统，有利于提高资源管理效率，改善煤炭企业的安全生产能力，对煤炭工业可持续发展起到积极的推动作用。

3．煤炭资源综合利用管理制度、管理手段创新

煤炭资源是国有资源，政府在资源管理方面占主导地位，应建立有效的资源管理监管制度，着眼于煤炭资源综合利用管理的可持续发展，运用行政管理手段，充分发挥主体作用。在煤炭资源的勘探、开采、运输、使用等一系列过程中，逐步完善每一个环节的管理制度。制定煤炭资源勘探、开采规划，依法确定煤炭资源矿业权，建立资源补偿机制，逐步完善煤炭资源有偿使用制度；以市场需求为导向，加强对煤炭开采、运输企业的市场化管理；创新煤炭资源价格制度，由市场机制来配置煤炭资源；转变资源开发利用观念，改变煤炭资源的传统利用方式，正确引导和促进煤炭资源综合开发和有效利用。

不断创新煤炭资源综合利用管理制度和管理手段，是促进煤炭资源综合利用管理模式创新的必要途径。

（二）拓展与优化煤炭产业链

1．煤炭产业链的含义及构成

产业链是围绕某类产品或服务，以各种产业联系为基础而形成的涉及多个产业环节的链式结构。从范围上讲，不仅包含各参与企业的链接，而且还强调各参与企业所在行业之间的链接。从内涵上讲，不仅包括经济全球化背景下，在产业中的生产、贸易和服务功能的一体化趋势，还深化到产业链上物料供应、信息流动、产业组织形式、技术创新、价值实现与利益分配等各个方面的内容。产业链较之价值链、供应链等概念，涵盖的范围更广，内容更丰富，技术的创新与进步是产业链的发展与演化的重要驱动力。

产业链的本质是用于描述一个具有某种内在联系的产业群，它的基本特征是存在大量的上下游关系。在一条产业链上，上游环节和下游环节之间存在交换关系，上游环节向下游环节输送产品（可以是有形的物质产品，也可以是技术和服务等特殊商品），下游环节向上游环节反馈价值。

具体到煤炭产业，凡属于下列三种情况之一的产业群就可以称做产业链，如表4－4所示：

表4－4　煤炭产业链类型

因此，煤炭产业链是以原煤开采为基础，生产经营系列煤炭产品和与之相关联的下游产品或者从事相关的煤产品链条。根据国内外的经验，煤炭企业的产业链条构成如下：原煤及原煤经洗选加工成的多品种的系列煤炭产品；用动力煤及洗选加工产品等低热值燃料发电；建设大型坑口电站变输煤为送电；用炼焦精煤炼焦；煤焦油深加工生产煤化工产品及有机化工原料；煤炭气化、液化及开发煤基化工产品；用矿区电力发展高能耗产品；利用废渣及其他原料生产建筑材料；开采和利用共生伴生矿物资源和煤层气。同时还包括经营矿区铁路及专用线、公路、港口和航运，煤炭企业物流已经成长为降低成本提高效益的亮点。煤炭产业链条示意图见图4－12。

图4－12　煤炭产业链条示意图

2．煤炭产业链的作用分析

煤炭产业链的构建、延伸、升级为煤炭企业的可持续发展提供了充足的条件，为创建矿区内外经济耦合协同发展构建了一个科学有效的平台，最终达到经济、环境、社会的和谐统一。煤炭产业链的作用如下：

（1）能达到经济、环境、社会三者的协调统一。评价21世纪经济发展的合理性，需要考虑可持续发展的三个维度，即从经济角度、社会角度与环境角度进行三维整合。按可持续发展模式的要求，在经济方面要创造更多的价值；在环境方面要减少负面影响；在社会方面要解决充分就业。煤炭产业链把经济发展、环境保护、社会进步统一起来，从三维单向的发展走向三维整合的发展，从而达到“三赢”的目的。在煤炭资源综合利用产业链中，生产所需资源和能源供给的内部化，污染物的减量与资源化，新的经济形态等，为矿区开辟了新的经济增长空间。而且每个阶段的物质资源都尽量做到了物尽其用、物尽其能，充分、有效地利用了资源，实现了资源的优化配置和资源效益的最大化。同时把传统的环境保护从生产的末端向前推进到生产的源头和全过程，实现了从原材料到产品整个生命周期的有效环境管理，做到了用经济活动的形式从事环境保护，提高了环境保护的经济效益。由于产业链的延伸与拓宽，不仅增加了产业内的从业人员，而且还会带动第三产业的发展，增加第三产业的服务人员。

（2）为产业集群提供了基础和空间。培育生成区域产业集群对一个区域持续发展的重要作用，可以说已从许多国家的实践上得到了验证。因此，发展产业集群也是实现矿区可持续发展的有效途径。构建煤炭资源循环利用产业链，除为了实现经济、环境、社会“三赢”目标之外，还能起到吸引相对于矿区生态产业共生体系的外界上下游企业、社区建设及服务等行业的进入。从这一点上说，煤炭资源循环利用产业链能为矿区逐步培育产业集群创造基础条件，并提供产业物流空间。

（3）为区外经济耦合协同发展系统提供平台。矿区的历史发展轨迹和理论研究已经证明：一个内部互相独立的、条块分割的“孤岛式”运行系统和“坐吃山空”的发展模式是无法长期生存和演进的。因此，必须通过与区外系统耦合，才能达到区域经济社会的协同发展，最终实现矿区转型和可持续发展目标。

耦合是指两个或两个以上的系统或运动方式之间通过各种相互作用而彼此影响以至于联合起来的现象，是在各子系统间的良性互动下，相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系。煤炭资源循环利用产业链与区域经济发展这两个系统通过各自的耦合元素产生相互作用彼此影响，并通过“异性互补、关联扩张”的耦合元素产生相互作用，进行资源整合、结构调整和资产重组，最终将矿区融入区域经济社会之中。所谓“异性互补、关联扩张”即矿区为实现可持续发展的目标，充分利用市场配置资源的基础性作用，打破地区和行业的界限，根据产品、服务、技术、市场、管理、信息等方面的关联度，联合区域内相关企业及农业部门、居民生活区、信息服务部门等，形成一个自然、工业和社会的复合体。

3．构建优化煤炭产业链的模式

构建煤炭产业链的模式要遵从可持续发展和循环经济模式的特点，体现两个方向的优点，要加大技术创新力度，研究与开发适合本矿区地质条件的采掘工艺，提高工效，降低成本，构建产业链主导核心竞争力；符合煤炭产业链延伸方向，即煤炭企业以煤为基础，煤和非煤相关产业并举的多个价值主链的综合高效型企业；以煤炭资源为基础的价值链延伸方式符合矿区的发展模式。

煤炭产业链是把产业系统视为生物圈的有机组成部分，在生态学、产业生态学等原理的指导下，按物质循环、生物和产业共生原理，通过对产业链横向纵向的系统优化耦合而形成的高效率、低消耗、无（低）污染、经济增长与生态环境相协同，具有和谐的生态功能的网络型、进化型产业体系。煤炭产业链构建应根据矿区资源状况和矿井分布情况，通过产业间的物质集成、能量集成和信息集成，形成产业间的工业代谢和共生关系。

（1）生态背景分析。生态背景分析主要指矿区经济结构与物流、能流、信息流情况的分析。在此基础上还要开展技术关联与耦合研究。否则，构建煤炭资源综合利用产业链就失去了可靠的基础。

（2）纵向主导产业链的构建。从现实情况来讲，煤矿区是以煤开采为主的区域，因此应以煤炭和煤系共伴生资源的开采加工作为纵向主导产业链。以煤炭资源为基础的产业链纵向延伸方式有以下几种：“煤炭—电力—市场”、“煤炭—电力—电解铝—市场”、“煤炭—气（液）化—市场”、“煤炭—气（液）化—化工—市场”、“煤炭—焦化—市场”、“煤炭—建材—市场”、“煤炭—电力—路（港、航）”综合开发模式（见图4－13）。从长远来看，随着国民经济的发展和矿区产业结构调整及市场需求状况的变化，矿区可根据实际情况，进行科学预测和充分论证，最终确定具有经营特色和市场竞争力的主导产业群。

图4－13　产业链纵向延伸综合开发示意图

煤炭企业要加大科技投入，在自己的主价值链上形成核心技术；建立完善的现代市场营销体系，为价值链的延伸开拓更广泛的市场空间，把竞争的重点由国内转向国际，进行产业组合和价值链的优化，理顺物资、人才、资金、技术、信息流动渠道，使有限的资源得到有效配置，进而提升资源价值转化率；提高企业管理水平，使企业组织在不断学习中适应快速变化的外部市场环境。

（3）横向耦合共生产业链的构建。在确定好主导产业链后，根据食物链的“加工环”设计（生产环、增益环、减耗环、复合环）、食物链的“解链”设计、“加工环”设计等原理，使各种副产品、各种次级资源实现循环利用。矿区以煤炭和煤系共伴生资源的开采加工作为主导产业链，可横向耦合多条共生产业链。根据煤炭开采生产所排放的废物特征、矿区的资源条件和外部环境，有的矿区可在主导产业链的基础上，延伸出“煤层气—发电”、“煤层气—工业燃料、化工原料、生活燃料”、“煤矸石、煤泥—热电厂—热电”、“灰渣、矸石—建材厂—建材产品”、“煤矸石—充填复垦—土地资源”、“矿井水—水处理站—供水”等多条横向耦合共生产业链（见图4－14）。

图4－14　横向耦合共生产业链示意图

可以看出，通过产业的纵向横向耦合，各种在业务上具有关联关系的产业链聚集在一起，一个生产过程产生的废物是另一生产过程的生产原料，这些生产过程或产业链依照顺序形成纵横交错高效率的资源循环利用产业网状体系，既提高了经济效益又从根本上改善了生态环境。

4．煤炭产业链的拓展与优化

在矿区中，矿业是核心产业，关联产业是由矿业废弃物派生出来，通常为废石料加工企业、尾砂综合利用企业以及利用与煤相关的产品进一步深加工而形成的相关企业，并以此形成一个工业生态群落。

目前，许多煤炭企业都有自己简单的产业链条，这些简单的产业链条虽然在某种程度上延长了原煤价值链，且增加了企业效益。但是，一方面由于链条短而单一，给企业带来的利润没有充分利用，另一方面，简单产业链并没有减少排放废物对环境的影响。因此，矿区要实现经济的可持续发展，必须进行产业结构多元化的调整，同时要充分考虑并发挥技术创新的作用。矿区技术创新作用则集中体现在矿区进行产业链外延和内涵延伸的过程中，其实质是煤炭企业成功进行产业结构的升级和产业链的深化过程。

（1）矿区外延式产业链延伸。指在实现矿区产业多元化的过程中，涉入不同于矿区现有经济生产过程和产品以外的其他产业，在这些产业中，有些与矿区现有经济发展存在密切联系，有些相对于矿区的现有经济来说，则是全新的产业。我国矿区现有的经济结构显示，矿业经济结构过分侧重于经济的纵向联系，而横向联系则严重不足，造成矿区产业结构抵御市场风险的能力相应脆弱。

从我国矿区目前的实践来看，这种产业链的延伸主要是借助资本运营完成的。矿区充分利用资本市场提供的便利条件，通过企业的收购、兼并、参股、入股等多种方式涉入新的产业。在矿区外延式产业链的延伸过程中，矿区技术创新的作用主要体现在其为矿区资本运营所起的基础作用上。矿区通过技术创新，提高了生产效率及产量，降低了生产成本，可以为矿区积累更多的用于运营的资本，进而从事资本市场的运营；在提高了生产效率的同时，也节约了原有产业的人力资源，这也为矿区从事其他非矿产业创造了条件；并且提高了矿区的生产规模，相应地提高了矿区进行资本运营的规模，也扩大外延式产业链的延伸规模。

矿区外延式产业链的延伸作用主要有两个：第一，通过发展与矿区现有经济存在联系的产业，可以有效地促进矿区现有经济的发展，加强矿区现有产业同其他产业的联系，尽可能地减少市场交易费用，使矿区在外部产业的有效配合下，扩大生产，实现规模效应。第二，通过这种产业链的延伸，矿区能够涉足新的产业，可以为矿区寻找和培育新的产业，以便使矿区在以矿为主的产业衰退时，这些产业能过渡成为替代产业或新的主导产业，从而为矿区经济的平稳过渡创造条件，实现矿区经济的可持续发展。

（2）矿区内涵式产业链延伸。从矿区产品和矿区生产过程着手延长产业链，成为矿区可持续发展的另一重要途径，这种源于矿区原有经济生产的产业链延伸称为内涵式产业链延伸。内涵式产业链延伸，将原属于区外的生产过程合理地引入矿区或者通过技术创新增加矿区的生产过程，提高矿区产品的加工程度，增加了原有产品的技术含量，也相应增加了产品的附加值，有助于提高和改善矿区经济效益。所以，如果说外延式产业链延伸是为了解决矿区产业链过窄的问题，是从横向解决矿区产业问题，那么内涵式产业链延伸则主要是从纵向着手，解决矿区产业链过短的问题，二者相辅相成。

目前，矿区的内涵式产业链延伸方向主要集中在煤炭资源的综合利用方面。对资源进行综合利用，通过对煤进行筛分、洗选、型煤、配煤等加工过程，降低了煤燃烧时对环境造成的污染，而且也增加了煤产品的价值。矿区通过对原煤的洗选，去掉煤中的有害杂质，并生产出具有各种质量规格的煤炭产品，这样既可以保证煤炭的质量，适应用户的不同需求，经济有效地利用资源，又可以避免煤的无效运输，减少运力浪费。同时，煤炭矿区的综合利用还包括利用与煤共伴生矿。加强煤系地层中共伴生矿产资源，如高岭土（岩）、膨润土、油母页岩、石膏等矿物的开发利用，合理地配置生产要素，发展共伴生资源的深加工，对于矿区开拓新的经济增长点、提高经济效益具有重要作用。煤炭使用形式的转化技术是目前煤炭多用途利用的突破点。

（三）创建煤炭资源综合利用示范工程

依法科学合理地划定煤炭资源规划矿区和对国民经济具有重要价值的矿区，严格有序综合开发；建立煤炭资源战略储备制度，对特殊和稀缺煤种实行保护性开发。按照国家的产业政策，煤炭生产企业围绕矿区的总体目标，选好重点项目，建设具有特色的支柱产业；利用自身的优势和条件，确定煤炭资源综合利用发展战略和目标，集中力量，重点突破，坚持不懈地抓好骨干项目建设，逐步做到横向扩展，纵向延伸，构筑具有不同矿区特点的煤炭加工、转化、利用的多联产业循环经济发展模式。

以大屯煤电公司为代表，走“煤炭—电力铁路运输”的发展模式；以太原煤气化公司为代表，走“煤炭—洗选—炼焦—制气及城市煤气输配管理”的发展模式；以永荣矿务局为代表，走“煤炭—矸石发电—建材—化工”的发展模式；以焦窑煤矿为代表，走“煤炭—电力—建材—冶炼”的发展模式；以新矿集团为代表，打造“煤炭—电力—建材”、“煤炭—选煤加工—焦化”、“煤—甲醇—烯烃”、“煤—液化—油品”、“盐矿—盐化工”、“煤炭生产—选煤加工—新兴建材—建筑房地产”六大产业链条。

现有的衰老矿区要像萍乡矿业集团那样，依靠发展煤炭综合开发利用求生存，扭转了亏损的被动局面；正处于青壮年时期的矿区要像兖州矿业集团那样，充分利用国家优惠政策，发展煤炭资源综合开发利用，增加煤炭资源经济效益和社会效益，增强煤炭企业发展的后劲，形成具有自己特色的发展思路。

煤炭资源综合利用的重点是抓好煤矸石综合开发利用、煤炭洗选加工与煤矿环保产业，其中以煤矸石综合开发利用为重中之重。以煤炭洗选、煤矸石综合利用为龙头，横向发展，纵向延伸，形成煤炭的延伸增值产业链，形成煤炭资源综合利用良性循环。山西省应积极建设一批洁净煤示范工程、煤层气资源综合利用示范工程、煤矸石综合开发利用示范工程、共伴生矿资源综合利用示范工程等；积极开展液化、气化等用煤的资源评价，稳步实施煤炭液化、气化工程，加快低品位、难采矿的地下气化等示范工程建设；建设以清洁生产、绿色制造、绿色化学等新型工业化道路为特征的科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的生态工业园区。采用先进的燃煤和环保技术，提高煤炭利用效率，减少污染物排放。按照高效、清洁、充分利用的原则，开展煤矸石、煤泥、煤层气、矿井排放水以及与煤伴生资源的综合开发与利用。大力发展煤炭产品的深加工和综合利用技术，延长产业链，努力培育煤电、煤化工、煤建材、煤焦化、煤气化和液化等优势产业，大力发展冶金焦炭、煤焦油、焦炉煤气等行业，带动以煤炭为基础的新型能源化工产业发展。

煤炭资源是不可再生的可耗竭资源，对其进行合理的开发和利用是保护煤炭资源和生态环境的有效途径，对实现煤炭工业可持续发展具有重要的实践意义。煤炭资源综合利用是可持续发展战略指导下的一种全新的资源利用方式，是实现矿区经济效益、社会效益和环境保护的有力保障。

本章以资源综合利用的基础理论和方法为指导，融入可持续发展、循环经济和产业生态学的理念，分析了煤炭资源综合利用中存在的问题。把煤炭资源综合利用看做是一项系统工程，运用系统分析方法，建立了矿区煤炭资源综合利用系统的线性规划模型；并将模型运用于山西朔州某矿区进行实证分析，得出该矿区煤炭资源综合利用方案，为矿区的可持续发展及发展循环经济提供了理论依据，具有实践意义的参考价值。

本章从资源管理的角度，对山西省煤炭资源综合利用提出了对策建议：认为要建立法制化、科学化的资源管理体系，建立健全资源综合利用管理制度，创新煤炭资源管理模式，促进煤炭资源的综合利用。以可持续发展、循环经济和产业生态学的理论为指导，构建了纵向主导和横向耦合的煤炭产业链模式，并对其进行内涵式和外延式拓展，以优化煤炭产业链条，提高煤炭资源综合利用效益。同时要大力建设煤炭资源综合利用示范工程，促进煤炭工业可持续发展。

[1]张明慧：《煤炭清洁生产和利用的经济分析及对策研究》，硕士论文未发表，2003年。

[2]苗阳：《山西省煤炭资源可持续发展利用研究》，硕士论文未发表，2006年。

[3]贺秀丽：《山西煤炭企业循环经济的发展与生态工业园的构建》，硕士论文未发表，2006年。

[4]沈阳：《平朔矿区煤炭综合利用的思考》，中国煤炭技术与设备网（http：／／www．ccte．org．cn），2008年。

[5]中国国土资源网（http：／／www．clr．cn／front／chinaResource／read／member－info．asp？ID＝92953）。

[6]中国矿业网（http：／／www．chinamining．com．cn／report／default．asp？V＿DOC＿ID＝1348）。