矿业循环经济(衰老矿井循环经济模式的构建) 老龄矿山循环经济模式的构建
矿山企业与其他企业相比，一个明显的特点就是矿山企业生命周期或服务年限受地下资源储量限制，资源储量多，矿山企业服务年限长，生命周期就长；反之，资源储量少，矿山企业服务年限短，生命周期就短。衰老是矿山企业生命周期的最后阶段，衰老矿井不仅有残留资源需要开采，而且有大量围绕资源开采、加工、利用的能力资源需要二次开发利用，更有大量的地上、地下基础设施资源需要开发利用。我国20世纪50－60年代建设的矿山中，2/3进入中衰退期，12%的资源城市矿产资源已经不多，400多座矿山面临闭坑的威胁。据统计，有459个国有重点煤矿已报废，预计到2022年，中国报废矿井将达到541处。报废矿井主要分布在我国的老矿区，特别是东北地区和西南地区。这些衰老、已关闭或荒芜矿井的资源如何开发利用，不仅是关系到企业效益、生态效益的问题，而且更是关系到社会稳定等社会效益的重大问题。为此，以循环经济理论为指导，以资源再开发利用为目标，本文就衰老矿井循环经济模式的构建进行探讨。 一、矿山企业特征 （一）矿山企业生命周期 由于受自然条件、资源储量等条件限制，矿山企业生命周期由勘探设计、矿井建设、投产达产（成长）、稳产（成熟）、衰退5个阶段组成：勘探设计阶段是矿山企业的起点，虽然这一阶段没有产值，但是却带来希望；矿山建设是矿山企业形成期，虽然这一阶段不会为社会创造价值，但由于矿山企业投资巨大，需要产品种类繁多，会对当地及相关产业产生巨大拉动作用；投产达产期，矿山企业已经具有向社会提供资源的基本能力，虽然这一阶段产量低，产值小，效益差，但是产出资源意味着矿井建设成功，意味着以矿山企业为骨干的产业辐射体系正在逐步形成；稳产期是矿山企业的黄金阶段，这一阶段不仅能够为社会提供大量资源，而且也以矿山企业为核心形成一个较为完整的产业体系，这对地方经济的拉动作用随着产业体系的不断完善将越来越强；衰退阶段，随着资源枯竭，主业规模萎缩，围绕主业发展起来的辅助产业越来越弱，矿山企业进入了低谷阶段，但这一阶段也为转型带来了发展机遇。矿山企业的生命周期如图1所示。
图1 矿山企业生命周期 （二）矿山企业发展规律 受资源储量、自然条件等限制，矿山企业呈现生命周期发展特征，要先后经过勘探、建设、成长、成熟、衰退几个时期，当矿山企业发展到成熟期后，进行以资源开采为主的多元化经营会大大延迟衰退期的到来，实践证明，多元化发展是多数矿山企业发展的选择；当进入衰退期后，矿山企业要么选择产业转型，要么选择关闭，转型或关闭是矿山企业发展的必然结果，因此，矿山企业发展遵循一定的规律。矿山企业发展一般经过资源开采、加工利用业为主，非资源开采业为辅；资源开采加工利用产业与非资源开采产业并行发展；非资源开采业为主，资源开采加工利用产业为辅；基地产业转型，主业转型4个发展阶段。经过不断发展蜕变与转型，最终原来资源开采基地蜕变成其他产业，区域经济由原来矿业经济转变为其他类型经济。 （三）矿山企业发展特点 矿山企业发展具有以下特点： 1、建设周期长，投资量大。由于矿产资源赋存于地下的特点，使得矿山企业在投产之前必须经过勘探设计、矿井建设等复杂阶段；同时矿山企业厂址选择严格受到矿产资源赋存的地理位置的制约，矿山企业绝大部分在远离城镇，交通、通讯、动力等协作条件很差的边远地区建设，通常需要长距离修路、架电、取水，因此其建设周期较长，需要的投资大。 2、对相关产品需求种类多，需求量大。从勘探设计到矿井建设，需要各种能源、建材、机器设施设备的投入，同时由于矿山企业建设周期较长，因此对这些相关产品需求量非常大。 3、对相关产业辐射作用大。矿业是社会生产链中的重要一环，矿产品不仅本身有其价值和使用价值，而且对其他相关产业有很强的效益传递功能和广泛的经济辐射效应，矿业的发展带动许多上下游产业的发展，如以开发煤炭化学深加工系列产品为切入点，推进煤化工产业的发展；以煤矸石综合利用为切入点，推进电力、建材产业的发展等。 4、生产与生产性建设并行。一般工业企业基本建设完成后就可以外购原料，连续生产，不存在继续搞基本建设的问题，只需要流动资金来维持企业的再生产，而矿山则不同，在开采过程中，随着开拓矿量的减少及开采对象的耗竭消失，矿山需要不断地向外围扩展或向深部延伸，包括露天矿的扩展剥离和井下的开拓延伸，以开辟新的作业场所，弥补耗竭的储量，只有这样才能保持矿山正常生产。当矿山全部采完，为了保持矿产品的供需平衡，需要重新基建，延续或接替生产能力。 5、生产环节多，组织复杂，并且随着开采水平延伸，生产环节不断增加。由于矿产资源本身的特点，开采加工过程比较复杂，生产环节较多，并且随着开采深度增加以及开采水平延伸，使得生产复杂程度不断提高，生产环节不断增加。同时，目前随着循环经济的发展，企业资源循环利用的意识不断增强，矿山企业不再仅仅局限于矿物的开采加工及综合利用，而是不断拓展产业链，高效利用宝贵资源，充分利用废弃资源，变废为宝，生产环节也随之增加。 6、受自然条件影响大，选址、生产都将受自然条件影响。矿产资源分布不均匀，这是由地质成矿规律造成的，不可能在任何地方都能找到矿产资源，因此矿山企业在选址和生产时受到矿产资源赋存地理位置的制约。 7、矿山就是社会，具备城区的基本功能。由于矿产地多处于山区或老少边穷地区，矿山企业的建设和发展基本上没有可以依托的城市，所以在计划经济时代矿区都办成了功能齐全的小社会，它不仅包括矿产品开采、加工、利用的工业区，还包括矿区人口居住区、农业区、商业区、公共事业区和休闲娱乐区等等，城中有矿，矿中有城，城矿结合，矿山已经具备了城区的基本功能。 8、矿山生产对生态环境影响程度大。矿产资源与土地、水、森林、草原、动植物、海洋资源紧密相连，矿产勘探开发本身就是对上述自然资源与环境的直接破坏，加之矿山在全国星罗棋布，分布面广，所以对生态环境的破坏具有广泛性，是大范围的污染源；同时矿山企业生产要排放大量污水、废气，污染环境，煤矸石堆放逐年累积，占用大量耕地资源，这都对生态环境造成了严重影响。 9、工农关系紧密。受自然条件和矿产资源分布的影响，矿山企业大多数分布在远离城镇的郊区和农村，因此要搞好矿山企业，实现协同发展，必须正确处理好工、矿、农三者之间的关系，矿山企业要以农业为基础，支持矿业和工业的发展，促进农村发展和矿区发展的相互交融，建立社区型矿山发展模式，使矿区生产和生活交融在一起。 除此以外，矿山企业发展还有远离城镇；半工半农；农村发展与矿区发展交融在一起；三农与四矿交融在一起；生产与生活交融在一起等特点。 （四）矿山企业空间分布 受自然资源储存禀赋条件限制，矿山企业一般呈以下几种方式分布：①线性分布，就是以某城镇为中心或端点，所有矿井成一条线分布开来，如图2所示；②环状分布，就是以某个城镇为中心，所有矿井围绕着这个城镇呈环状分布，如图3所示；③集中分布，就是矿井与城镇融在一起，相互交叉分布，形成城矿融合的格局，如图4所示；④网络分布，就是矿以某个城镇为基点，成网状分布，如图5所示；⑤不规则分布，就是矿井无规则地分布在某个区域，如图6所示。 图2 线性矿井分布 图3 环状矿井分布 ![]()
图4整合矿井分布图5网络矿井分布图6非正规矿井分布图(五)矿山企业与城镇的区位关系分析。由于矿山分布方式的不同，矿山与城镇的结合方式一般分为三种:①矿山与城市独立发展，即矿山远离城镇，甚至在偏远山区，形成一个独立的共同体，如图7远郊或村庄的A、B、C、D矿山。目前，我国大多数矿山企业。②矿山与城市是近邻，即矿山位于城镇的毗邻区。虽然相对独立，但在经济、文化、产业等方面又相互影响。而且随着城镇的扩大，矿区的开发可能会将矿区扩大为城镇的一个区，如郊区的E、F矿如图7所示；③矿城交融发展，即矿内有城，城内有矿，相互交叉，实现城镇与矿区的经济、文化、产业融合发展，如图7城市中心的G、H矿(●表示矿址)。 图7 矿井与城镇位置关系 （六）衰老矿井发展规律 衰老矿井是矿山企业发展的最后阶段，经过多年发展，资源已经枯竭，矿井产量及规模急剧萎缩，矿山企业生存时间已经所剩无几，资源开采能力过剩，资源加工能力、利用能力等由于资源产量下降而出现过剩，通风、运输、排水、供电、压气等能力出现过剩，各种设备、设施配置能力出现过剩，各种基础资源面临闲置的危险。除非矿井关闭后荒芜，通常情况下，衰老矿井发展蜕变规律是资源枯竭、主业萎缩、基地转型、产业转移。衰老矿井表现出来的这种规律为研究其循环经济发展提供了依据。为建立衰老矿井循环经济发展模式，就必须首先分析衰老矿井的资源情况。 二、衰老矿井资源分析 处于衰退期的矿山企业，其资源主要有以下9种： （一）残留矿产资源。一般认为，当矿井剩余可采资源量不足设计储量15%时，就可以确认矿井进入了衰老期。衰老矿井有超薄矿层、特殊情况压占资源、边角矿产资源、遗留煤柱、保护煤柱、深部矿产资源、正常储存资源等。进入衰老期后，剩余资源大部分为边角煤量。比如在晋、陕、内蒙古接壤的煤炭资源富集区里，受经济条件所限，除神华集团神东公司较早采用机械化综采技术外，绝大多数煤矿采用的都是房柱式开采，即在煤层中纵横开采宽5－10 m的无支护煤房，同时留设5－10 m的方型煤柱以支撑顶板和上覆岩层，约有2/3以上的煤炭以残留煤柱、护顶煤的形式丢弃于井下。煤柱随着矿井的报废而残留井下，形成大量的呆滞煤柱。一些煤柱残留较多的矿井，回采率仅为20%左右。这种情况下，就会残留大量的矿产资源。 （二）伴生共生资源。大部分矿山都是以开采主要资源为主进行生产，而对量少的伴生共生矿产资源没有进行合理开采，综合利用。这些资源有油页岩、高岭土、硫铁矿、钒钛等，并且大多数矿井都有水资源存在。①油页岩，又称油母页岩，一种高矿物质的腐泥煤，为低热值固态化石燃料。色浅灰至深褐，含有机质和矿物质；有机质的绝大部分不溶于溶剂，称油母。油页岩是人造石油的重要原料。经低温干馏可得页岩油、干馏气和页岩半焦。我国油页岩储量丰富，约有2亿万t。②高岭土是一种主要由高岭石组成的粘土。长石经过完全风化之后，生成高岭土、石英和可溶性盐类；再随雨水、河川漂流转于它处并再次沉积，这时石英和可溶性盐类已分离，即可得高岭土。高岭土在瓷坯中所占的份量最大，是生产瓷器的良好原料。③硫铁矿是一种重要的化学矿物原料，主要用于制造硫酸。以硫铁矿为原料制取硫酸，其矿渣可用来炼铁、炼钢。 （三）尾矿。矿产经过选别、综合利用处理后，其主要有用组分富集成精矿，而其它残留物质称尾矿。尾矿中主要有用组分的含量称为尾矿品位，尾矿品位是选择经济合理选矿方案，评价矿石可选性的重要参数。据推算，中国矿山现有尾矿总量达80亿t左右。 （四）开采加工利用的设备设施资源。开采加工利用设备设施是按设计生产能力进行配置，但随着矿产资源储量减少，矿产资源产量逐步萎缩，原来配置的各种设施设备能力得不到充分利用，按原来生产组织方式运行，许多设施设备出现闲置、空运行状况，衰老矿井普遍存在“大马拉小车”的现象。 （五）人力资源。人力资源分为管理人员、技术人员和一般人员三类，衰老矿井的人力资源结构严重不合理，主要体现在：经营管理人员短缺；职工文化程度普遍不高；生产一线工人少，辅助后勤人员多；人力资源流动率高，专业技术队伍不稳定。原来围绕矿物开采加工利用培养起来的大批专用型人才和劳动力，随着衰老矿井生产规模的缩小而被闲置起来，出现劳动力资源的过剩和浪费。 （六）固体废弃物资源。矿物开采加工利用过程中产生的固体废弃物由于暂时没有找到用途而被闲置起来。这些资源主要包括煤矸石、煤泥、炉渣等。据有关资料显示，我国煤炭工业目前的煤矸石和煤泥等固体废弃物综合利用率仅为50%。 （七）土地资源。土地资源包括采矿活动形成的塌陷区，尾矿、固体废弃物堆存所占土地，物料存放所占土地资源，地面工业广场所占土地等。在矿井关闭前不对这些土地资源如何开发利用进行规划，就会使这些土地在矿井关闭后荒芜，造成土地资源的浪费。 （八）地面基础设施资源。地面基础设施资源有道路，供水、供电、供气、供暖、排污等管道和线路及其他设施，还包括生活、办公、生产、娱乐、卫生、文教、科研、商业服务等活动开展所用建筑物，也包括地面公园等公共活动场所，这些设施资源都将随着矿井的衰老和关闭面临闲置和荒废的危险。 （九）地下基础设施。地下基础设施主要包括各种巷道、硐室及固定的生产、采掘、提升、运输、通讯、排水、供电、通风、压气等设施设备。对于衰老矿井来说，由于设备的老化、固定资产的陈旧，维修和管理费用不断增长，对地下基础设施的再利用成为衰老矿井的重要问题。 （十）水资源。水资源主要包括地下水（矿井水）、工业污水、生活污水、地表水、塌陷区积水等。矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水，矿井水在开采过程中排放量相对稳定，作为水资源其水量是有保证的，矿井水水质状况随矿山开采的品种、类型、方式以及矿山所处的区域和地质构造等的不同有较大的差异。按水质分，矿井水主要可分为五类：洁净矿井水，含悬浮物矿井水，高矿化度矿井水，酸性矿井水和特殊污染型矿井水。不同水质的矿井水只要经过相应的工艺处理，都可达到生活饮用水和工业用水的标准。 （十一）其它资源。除了以上10种主要资源外，还有许多其它资源也会随着矿井的衰老和关闭出现闲置或者得不到充分利用的情况。 上述资源随着矿井生产规模缩减，利用率越来越低，最终将随着主业关闭而失去应用价值，尤其是远离城镇的矿山企业，在这方面表现的尤为突出。 三、衰老矿井循环经济模式的构建 衰老矿井不同于其它矿井，对资源的开发利用必须充分挖掘其经济性。同时，随着开采技术、工艺的创新提高，衰老矿井的一部分原废弃的资源也是完全可以起死回生、重新利用的。因此，衰老矿井循环经济发展的基本思路应该是挖掘矿产资源潜力，延长服务年限，赢得资源开发利用的转型时间；立足现实，融入区域，再次创业，提高资源综合利用、再利用程度。 （一）矿产资源开采加工利用 1、加大资源勘探力度，努力探查新储量。首先，应该清楚矿井剩余资源的状况，根据矿井剩余资源的数量和条件制定合理的开采方案，保证剩余资源的科学开采。其次，采用先进技术，对矿山多年技术资源进行分析，寻找新储量，为延长矿井的生命周期及服务年限创造条件。 2、采用新技术，提高回采率。通过技术革新及改造，研究新巷道布局方式，开拓方式，减少对资源的压占量，减少资源开采布局浪费量，采用先进回采工艺减少开采过程中浪费量，提高回采率。 3、采用新技术、新工艺提高资源回收量。衰老矿井一般会存在薄煤层多，边角煤多，遗留煤柱多，难采煤层多，压占煤炭资源多等情况，借助循环经济发展模式，就是研究新设备、新工艺开采超薄层资源、特殊压占资源、边角资源、遗留资源等，如煤炭行业螺旋转技术、以矸换煤技术等极大地提高煤炭资源回收量。 4、研究共生伴生矿物开采加工利用技术。研究共生伴生矿物开采加工利用技术，大力发展共生伴生矿物综合利用产业，横向拓展产业链，延长矿井服务年限。发展循环经济要以煤炭及其共、伴生资源—矿井水、煤矸石、高岭土、硫铁矿等为物质基础，以解决大规模动态平衡利用煤矸石的数量扩张为切入点，以深度处理利用矿井水为突破点，延伸资源代谢流程，拓宽市场输入输出通道，发展与当地经济紧密结合的工业生态网络。以煤矸石资源综合利用为突破口，带动其他相关产业的发展，发展矸石（煤泥）电力、扩张矿区建材、推进生态重建，利用煤矸石覆土造田，能够取得显著的经济和社会效益。 5、矿物利用加工模式。为使矿物加工利用产业设备设施能力得到充分利用，首先控制矿产资源规模，以满足加工、利用能力为界，提高这些设备设施利用能力；其次对外进行合作，外购资源进行加工利用；最后，对加工利用设备设施进行改进，开发新用途，加工其他矿产资源。 6、大力发展尾矿利用产业。开发新技术，研究新设备开发利用尾矿，延长矿产资源加工利用产业的生命周期。开发利用好长期累积的大量尾矿，可以实现“变废为宝”，也可以有效缓解资源和环境压力。 （二）产品、废弃物利用 将各种副产品和废弃物资源进行集成，依据各种资源的特点，对其进行加工和利用，大力发展新技术，积极采用生态工业技术和设备，设计和改造生产工艺流程，形成无废、少废的生态工艺，使上游产品所产生的“废物”成为下游产品的原料，减轻甚至避免环境污染，节约资源和能源，实现经济增长和环境保护的双重效益。积极开发副产品、废弃物的新用途，尤其是高附加值的用途，变废为宝，提高综合效益。如可将煤炭并采中产生的废弃物如煤矸石直接用于井下充填，或者是用来制砖，还可以作为原料进行发电等，这就将原来没有价值的废弃物充分利用起来，另外对煤泥、粉煤灰、炉渣、地热、余热等资源开发利用，对工业污水、矿井水、生活污水、地表水的综合开发利用，都可以取得良好的经济效益、生态效益和社会效益。 （三）设备设施利用 加强设备设施管理，提高设备设施利用率，减少闲置率；其次，采用高科技手段实施自动控制，采用满负荷集中运行机制，既减少设备空运行及无效运行的时间，又能够节约电力、油等能源；最后，采用先进控制技术、节能技术，减轻设备设施运行中对能源的浪费。 （四）人力资源利用 人力资源的浪费是最大的浪费。但在循环经济研究中从未将其纳入研究范围中来。衰老矿井，由于生产规模萎缩，劳动力资源剩余，部分下岗失业，部分在岗也处于半失业状态，大量人员的闲置造成了对劳动力资源巨大浪费。为提高劳动力资源利用率，衰老矿井应采取以下几种方式解决：①组织劳动力资源对外输出。就是按照劳动力资源特点进行分类，通过包工方式对其他企业，甚至是国外矿山企业进行劳动力输出；②进行主业转移，开辟新的生产基地，为劳动力资源再利用开辟新途径；③对劳动力资源进行“转业”培训，开辟新就业途径，就是通过对劳动力资源有组织、有计划的培训，使劳动力掌握新技术、新知识、新经验、新工艺，进而转向其他产业就业。 （五）地面基础资源开发利用 衰老矿井基础资源包括：土地、道路、通讯、供电、供水、供气、供暖、排污等设备设施，也包括各种各样用途的地面建筑物，一旦矿井关闭，如不开发利用，这些资源将被闲置，这些资源能否被利用，不仅与资源用途有关，也与矿井与城镇的空间关系有关，更与矿井发展的历史过程有关。因此，衰老矿井地面基础资源利用应与矿井所处地理位置及历史相结合，具体利用模式如下（图8）。 图8 矿井位置与发展模式关系 1、远离城镇矿井。远离城镇的衰老矿井，随着主业萎缩或关闭，大量人员将撤离，不宜发展相关的其他产业，因此建议对各种土地资源进行复垦，对地面基础设施资源进行改进，发展高效农业，利用土地及相关设施发展种植养殖业，利用地下设施储备水资源，为种植养殖所用，将地面建筑设施逐步改造为农副产品加工场点，大力发展农副产品加工业，除加工自己种植、养殖的产品之外，以公司加农户方式加工周围农产品，带动周围农村经济发展。 2、离城镇较近矿山。对于离城镇较近的矿山，在经济上，文化上，产业上与城镇交往较多，并逐步融入城镇中，因此，对于这样的衰老矿井，建议将其发展成所在城镇的一个区，彻底实现社会职能分离，依据非矿山产业发展情况及相关产业发展前景，发展电力、机械、化工、电子、农产品加工等产业。 3、城镇结合的矿井。城镇结合的矿井与城镇之间的关系比离城镇较近的矿井更为紧密，城镇将来发展会将矿井包含进来，因此，这类衰老矿井有以下几种发展思路：①发展房地产业，就是对土地进行复垦后，陆地开发房地产，水域开发为水上公园；②发展相关产业实施转型，就是根据所在城镇及非矿产业发展状况，发展相关产业，实现产业转型；③发展矿山旅游业，就是对矿井地下地上资源进行改造，将其发展成为公园，大力发展矿井观光旅游。 4、城镇与矿井交融一体的矿井。与城镇融合一体的矿井就是所谓的矿中有城，城中有矿的矿井，这类矿井与城镇已经融合在一起，衰老后，尤其是关闭后，其基础资源利用具有得天独厚的优势：①进行产业转型，就是根据非矿产业发展情况及前景，结合所在城镇产业布局情况，发展相关产业，实施产业转型；②发展房地产产业，就是对土地进行复垦后，发展商品房；③依据所在城镇商业网点、服务网点分布情况，结合周围居住人口情况，根据交通情况、发展相关商业或服务业；④发展矿山旅游业，就是对矸石山、塌陷区进行改造，对地下地面设施进行改进并建造有关景点，发展矿山旅游业。 通过上述多种发展模式，再次开拓基础资源的利用价值，做到物有所值，物尽其用。 （六）地下基础设施利用 地下基础设施能否得到再次开发利用，取决于矿井水涌出量，矿井深度、矿井基础设施坚固程度，地质构造等情况，可以采用以下措施开发利用： 1、对开采深度大，矿井水涌出量大的矿井，建议将其开辟为地下水库，涝时向井下充水，旱时从井下抽水，供当地工业、农业、居民生活用，作为水源地使用。 2、对开采深度浅，矿井水涌出量低，尤其是单峒开拓矿井，建议按以下途径开发：①物资储备。就是将其开辟为战略物资储备地，如油库等。②地下观光旅游。对各种设备设施、工作面、掘进头、地质构造、巷道、上下山、铜室等进行改进，供观光使用。③做养殖地。种植养殖适合黑暗、潮湿情况下生长的动植物。④无用废弃物储存。可以用来暂时储存CO2、SO2 、含N类物质、矿渣等垃圾或具有放射性的物质和有害气体等，但在储存这类物质时要注重采取封闭措施，防止造成对地下水的污染。 3、对开采深度大，矿井水涌出量低的矿井，根据具体情况进行开发利用。 四、结论 本研究介绍了矿山企业特点、发展规律，对衰老矿井资源情况进行了分析，然后提出了衰老矿井资源开发利用的基本途径。对衰老矿井发展循环经济做了有益的探索，为衰老矿井，尤其是关闭矿井资源开发利用指出了一条可行之路。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
