張?zhí)K陽（1.神華集團有限責(zé)任公司博士后工作站,北京市東城區(qū),100011; 2.清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,北京市海淀區(qū),100084）

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千萬噸級礦井評價體系研究與實踐

張?zhí)K陽1,2
（1.神華集團有限責(zé)任公司博士后工作站,北京市東城區(qū),100011; 2.清華大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,北京市海淀區(qū),100084）

摘要為推動國家“十三五”經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,促進煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,神華集團公司基于所屬的千萬噸級礦井群,提出了建設(shè)世界一流示范礦井的目標(biāo)。本文通過運用系統(tǒng)工程理論和戰(zhàn)略思維方法,結(jié)合模糊綜合評價法對千萬噸級礦井的評價體系展開深入研究,構(gòu)建了由6個一級指標(biāo)、21個二級指標(biāo)構(gòu)成的千萬噸級礦井評價體系,為建設(shè)世界一流示范礦井奠定了基礎(chǔ)。運用該評價體系對神華集團所屬的某千萬噸級礦井進行綜合評價,得出評價結(jié)論并應(yīng)用于該礦井的工程實踐。同時,該評價指標(biāo)體系在指導(dǎo)煤礦的運營和發(fā)展,衡量和建設(shè)世界一流礦井的評價方面也具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞千萬噸級礦井 系統(tǒng)工程 模糊綜合評價

我國作為世界采煤大國,2015年煤炭總產(chǎn)量已達到36.85億t,目前已建成安全高效煤礦406處。在國家特大型能源基地建設(shè)中,神華神東千萬噸煤礦及千萬噸煤礦群建設(shè)模式使我國煤礦建設(shè)的總體水平有了很大發(fā)展,極大地縮短了與發(fā)達國家的差距。近年來,按照國家建設(shè)世界一流企業(yè)的總體部署要求,神華集團公司的煤炭板塊在世界一流礦井建設(shè)方面進行了積極的探索和研究,其目的就是要把我國煤礦的建設(shè)提高到國際領(lǐng)先水平,引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向,使神華煤炭板塊真正做強做優(yōu)。在目前的形勢下,建設(shè)世界一流礦井具有十分重要的意義:一是可以大幅提升我國煤礦建設(shè)的總體水平;二是通過建設(shè)實踐,形成一套現(xiàn)代化煤礦建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,提高我國煤炭工業(yè)在世界上的話語權(quán);三是可以推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和技術(shù)進步;四是可以轉(zhuǎn)變企業(yè)發(fā)展方式,提高經(jīng)濟效益,實現(xiàn)礦業(yè)開采與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

煤礦建設(shè)是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程。如何建設(shè)和評價各項技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)先的千萬噸級礦井,進而對世界一流礦井的建設(shè)和評價提供借鑒和參考,都是值得深入研究的課題。本文基于系統(tǒng)工程的相關(guān)理論,結(jié)合神華集團所屬的某千萬噸級示范礦井工程實踐,就一流煤礦建設(shè)的評價體系做了一些有益探索。

1　世界一流礦井評價標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建

1.1煤礦建設(shè)和管理是一項復(fù)雜的巨系統(tǒng)

就煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)而言,它涵蓋了采掘、通風(fēng)、供電、排水和運輸?shù)榷鄠€子系統(tǒng),是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。煤礦的生產(chǎn)規(guī)模主要受到開采自然條件、技術(shù)裝備和人員素質(zhì)等因素的影響;煤礦經(jīng)營的狀況則取決于生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理及企業(yè)生存環(huán)境等諸多因素。另外,煤礦生產(chǎn)活動不可避免的會對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。具體來說,其復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下三個方面:

（1）開采技術(shù)復(fù)雜。受煤礦水、火、瓦斯、煤塵、地質(zhì)構(gòu)造等自然條件的限制,在不同開采技術(shù)條件下,采煤和掘進工藝及其主要裝備手段不盡相同,煤礦生產(chǎn)及災(zāi)害防治技術(shù)也十分復(fù)雜。

（2）管理組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤礦生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)多,有采掘管理、運輸管理、通風(fēng)管理、供電管理、通訊管理和安全管理等。煤礦生產(chǎn)經(jīng)營與外部經(jīng)營有著千絲萬縷的聯(lián)系。以煤礦為單位的管理,具有典型的差異性和相互依賴性。

（3）煤炭企業(yè)生產(chǎn)與生存環(huán)境制約因素多。煤炭企業(yè)普遍面臨的問題是開采不可再生煤炭資源與建立永續(xù)利用生態(tài)環(huán)境之間的矛盾,此外還受到市場環(huán)境、企業(yè)競爭和地企關(guān)系等制約因素。

1.2評價理論體系構(gòu)建

系統(tǒng)工程的理念一般是用定量和定性相結(jié)合的系統(tǒng)思想和方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)的問題。系統(tǒng)工程的基本方法就是用數(shù)學(xué)模型或者邏輯模型來描述系統(tǒng),通過模擬反映系統(tǒng)的運行,求得系統(tǒng)的最優(yōu)組合方案和最優(yōu)的運行方案。采用合適的系統(tǒng)工程方法和工具開展系統(tǒng)工程實踐,可以對系統(tǒng)工程技術(shù)過程、活動及要素進行管理和控制,確保系統(tǒng)工程目標(biāo)的實現(xiàn)。

本文評價理論體系的構(gòu)建是以系統(tǒng)工程理論、綜合標(biāo)準(zhǔn)化理論、對標(biāo)管理理論等為基礎(chǔ),按系統(tǒng)論的方法,全面總結(jié)和提煉神華所屬的某千萬噸級示范煤礦建設(shè)及神東煤炭集團在世界一流礦井建設(shè)中取得的經(jīng)驗,從多個角度全面、系統(tǒng)地提出礦井及其各個子系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和評價要素,形成評價體系,為建設(shè)世界一流礦井建設(shè)提供標(biāo)桿和準(zhǔn)則。

1.2.1千萬噸級礦井特征分析

根據(jù)煤礦安全、技術(shù)、經(jīng)濟、管理、生態(tài)等國內(nèi)外發(fā)展趨勢,本文著重系統(tǒng)分析千萬噸級礦井應(yīng)具備的相關(guān)特征。在實地調(diào)研了國內(nèi)外10余座千萬噸級礦井的基礎(chǔ)上,重點收集了煤礦生產(chǎn)經(jīng)營、節(jié)能減排、環(huán)境保護、循環(huán)經(jīng)濟等方面的數(shù)據(jù),從安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色、和諧等方面進行系統(tǒng)分析,得出了千萬噸級礦井的主要特征,同時為世界一流礦井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及評價體系的深入研究奠定基礎(chǔ)。

千萬噸級礦井主要特征有以下六個方面:

（1）安全水平高。綜合來看,調(diào)研的10余家千萬噸級礦井2015年百萬噸死亡率在0.004左右,遠低于2015年全國煤礦百萬噸死亡率0.157。這說明千萬噸級礦井的安全必須是一流的,將來應(yīng)努力朝著百萬噸零死亡的目標(biāo)不斷邁進。

（2）經(jīng)濟效益高。千萬噸級礦井企業(yè)通過降低成本,提高技術(shù)和管理水平,提高生產(chǎn)經(jīng)營效率,實現(xiàn)規(guī)?；?、集約化、專業(yè)化高效生產(chǎn),使主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)保持國內(nèi)甚至世界領(lǐng)先。

（3）創(chuàng)新水平高。許多千萬噸級礦井擁有技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新能力,引進、吸收和應(yīng)用煤炭生產(chǎn)經(jīng)營的最前沿技術(shù),通過技術(shù)進步,推動安全及經(jīng)濟水平的提高。

（4）智能化水平高。千萬噸級礦井通過信息化、數(shù)字化、智能化推動工業(yè)化水平的提高,很多礦井都實現(xiàn)了全部機械化生產(chǎn)和主要作業(yè)環(huán)節(jié)的自動化和智能化,危險作業(yè)實現(xiàn)了無人化和遠程遙控,生產(chǎn)監(jiān)測及監(jiān)控高度集成化和自動化。

（5）綠色開采水平高。千萬噸級礦井堅持綠色開采,節(jié)約和保護不可再生資源,最大程度地節(jié)能減排,保護生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)清潔高效生產(chǎn)。這是國家產(chǎn)業(yè)政策的要求,也是煤礦可持續(xù)發(fā)展的外部約束,同時是政府及公眾對煤礦生產(chǎn)的客觀要求。

（6）和諧程度高。在調(diào)研多家千萬噸級礦井的基礎(chǔ)上,本文得出,一流煤礦的科學(xué)發(fā)展,必須考慮相關(guān)利益者的訴求,只有內(nèi)部及外部達到和諧共處,才能為煤礦的發(fā)展提供良好的內(nèi)外部環(huán)境。

1.2.2千萬噸級礦井的目標(biāo)體系及基本要素分析

為確定千萬噸級礦井建設(shè)及評價標(biāo)準(zhǔn),必須分析其建設(shè)應(yīng)達到的目標(biāo)及影響目標(biāo)實現(xiàn)的基本要素,采用目標(biāo)導(dǎo)向、系統(tǒng)分析、整體協(xié)調(diào)的綜合標(biāo)準(zhǔn)化方法論,確定千萬噸級礦井要達到的總體目標(biāo)和各個建設(shè)系統(tǒng)的子目標(biāo),最后形成協(xié)調(diào)一致的目標(biāo)體系;再利用系統(tǒng)分析方法對達到各個系統(tǒng)目標(biāo)所涉及的關(guān)鍵系統(tǒng)要素進行分析,確定影響要素與系統(tǒng)目標(biāo)的作用機理,給出各個要素應(yīng)達到的具體要求;最終實現(xiàn)系統(tǒng)與子系統(tǒng)、子系統(tǒng)與系統(tǒng)要素之間的協(xié)同一致,通過系統(tǒng)建設(shè)實現(xiàn)千萬噸級礦井的最終目標(biāo)。

從千萬噸級礦井建設(shè)最終結(jié)果考慮,建設(shè)的核心就是要以實現(xiàn)安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色、和諧為目標(biāo)體系的全面科學(xué)化建設(shè)。這六個目標(biāo)也是源于對千萬噸級礦井的主要特征進行分析的基礎(chǔ)上得出的。這六個目標(biāo)從社會、政府、公眾訴求的不同角度對煤礦生產(chǎn)經(jīng)營提出了具體要求。因此,本文據(jù)此構(gòu)建了千萬噸級礦井目標(biāo)影響因素的邏輯模型,如圖1所示。

圖1　千萬噸級礦井目標(biāo)影響因素框架圖

1.3評價指標(biāo)體系的構(gòu)成

千萬噸級礦井的內(nèi)涵與特征決定了對其建設(shè)及評價的要求。基于一流煤礦發(fā)展的理論及上述建立指標(biāo)體系的一般原則,結(jié)合我國煤礦的運行特點,千萬噸級礦井建設(shè)指標(biāo)體系主要根據(jù)其要達到的目標(biāo)進行設(shè)計。根據(jù)筆者查閱的相關(guān)資料,同時結(jié)合對國內(nèi)10余家千萬噸級以上的煤礦進行實地走訪調(diào)研,運用德爾菲法結(jié)合26位礦井建設(shè)、生產(chǎn)經(jīng)營管理、環(huán)境保護、科技等領(lǐng)域的專家意見反饋,按照指標(biāo)得分的高低,從結(jié)果和過程兩個維度出發(fā),分別從技術(shù)性、經(jīng)濟性和經(jīng)營管理三個方面進行指標(biāo)提取,在初期7個一級指標(biāo)和36個二級指標(biāo)的基礎(chǔ)上,反復(fù)征詢專家意見,提取的指標(biāo)既包含定量指標(biāo)也包含定性指標(biāo)。最終篩選出了安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色、和諧6個一級指標(biāo)和21個二級指標(biāo),并且賦予了多個指標(biāo)觀測點,使得指標(biāo)觀測更具體。所建立的千萬噸級礦井評價指標(biāo)體系如表1所示。

表1　千萬噸級礦井建設(shè)評價指標(biāo)體系

一級指標(biāo)　　二級指標(biāo)指標(biāo)觀測點智能信息技術(shù)普及率經(jīng)營管理集成化程度集成化監(jiān)控平臺數(shù)量監(jiān)控平臺集成化程度、綜采工作面系統(tǒng)監(jiān)控、掘進工作面系統(tǒng)監(jiān)控、災(zāi)害預(yù)警水平、人員及車輛定位、生產(chǎn)調(diào)度通信系統(tǒng)、選煤調(diào)度通信系統(tǒng)、行政通信系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、智能排水系統(tǒng)綠色采區(qū)回采率廢水利用率地表生態(tài)修復(fù)率煤礦工業(yè)廣場綠化率單位工業(yè)增加值能耗、噪音控制、煤矸石利用率、伴生礦產(chǎn)采出率、煤礦水利用率、工業(yè)用水循環(huán)利用率、煤層氣（瓦斯）利用率、塌陷土地復(fù)墾率、生產(chǎn)區(qū)治理率和諧員工年均收入公益事業(yè)總投入占營業(yè)收入比例員工年平均休假天數(shù)職業(yè)健康、結(jié)構(gòu)、培訓(xùn)費占比、精神文明建設(shè)、制度及執(zhí)行情況、礦區(qū)居民滿意度

2　神華神東煤炭集團某千萬噸級示范礦井建設(shè)實例分析

2.1千萬噸級示范礦井概況介紹

神華集團公司神東某千萬噸級礦井始建于1987年。該礦井從20世紀(jì)90年代初期開始,通過多次技術(shù)改造和提升,成為了我國第一個一井一面年產(chǎn)千萬噸的高產(chǎn)高效煤礦,創(chuàng)造了煤礦單產(chǎn)單進多項世界新紀(jì)錄。2003年該礦井產(chǎn)量達到1278 萬t、全員工效達到118 t/工,成為世界上最大的井工生產(chǎn)煤礦。該礦井的安全、生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)營等多項指標(biāo)處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平。2011年該礦井開始5－2煤水平延深技術(shù)改造,神華集團公司決定在該礦井5－2煤技改過程中創(chuàng)建世界一流示范礦井,以此帶動煤炭板塊煤礦建設(shè)技術(shù)升級。

2.2模糊綜合評價的基本模型

在千萬噸級礦井的評價過程中,被評價對象、評價主體及其掌握的評價標(biāo)準(zhǔn)都具有一定的不確定性,此不確定性具體表現(xiàn)為:數(shù)據(jù)的不可靠性或不充分性、認識上的局限性和生態(tài)環(huán)境本身具有的復(fù)雜性等方面。模糊綜合評價方法能夠較好地控制干擾因素,綜合考慮多方面因素的影響,使評價結(jié)果更具綜合性、合理性和科學(xué)性。因此,本文選用模糊綜合評價方法對神華所屬某千萬噸級礦井的建設(shè)水平進行系統(tǒng)評價,評價的步驟如下:

2.2.1建立評價因素集和評語集

筆者在查閱大量有關(guān)礦井情況評價的文獻以及神華所屬的某千萬噸級礦井相關(guān)資料,得到了2015年該千萬噸級示范礦井建設(shè)的評價指標(biāo)體系,如表1所示。根據(jù)評價指標(biāo)體系的一級指標(biāo)建立一級評價因素集,記為X｛1,X2,X3,X4,X5,X6｝＝X ,其中X1,X2, X3,X4,X5,X6分別表示安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色和和諧六個評價指標(biāo)。根據(jù)評價指標(biāo)體系的二級指標(biāo)建立評價因素子集,記為Xi＝｛Xij｝,其中i＝1,2,3,4,5,6,j＝1,2,…,n,具體表示如下:

此外在對該千萬噸級礦井評價的過程中,我們對每個評價因素設(shè)立了5級評語,記評語集為V＝｛v1,v2,v3,v4,v5｝＝｛很好,較好,一般,較差,很差｝,每一個等級對應(yīng)一個模糊子集。由表2數(shù)據(jù)可建立2015年該千萬噸級礦區(qū)的評價因素集合和其對應(yīng)的分級標(biāo)準(zhǔn)集合。

表2　2015年某千萬噸級礦井評價指標(biāo)及其估測值和分級代表值

一級指標(biāo)　　二級指標(biāo)　　單位　　估測值　　很好Ⅰ較好Ⅱ一般Ⅲ較差Ⅳ很差Ⅴ綠色X5采區(qū)回采率X51　%　95　 100　 90　 80　 70　60廢水利用率X52　%　73　 75　 70　 65　 60　55地表生態(tài)修復(fù)率X53　%　28　 35　 30　 25　 20　15煤礦工業(yè)廣場綠化率X54　%　85　 100　 90　 80　 70　60和諧X6員工年均收入X61　　萬元　8.5　 9　8　7　6　5公益事業(yè)總投入占營業(yè)收入比例X62　%　3.2　 4　 3.5　 3　 2.5　2員工年平均休假天數(shù)X63　　天　15　 20　 16　 12　8　4

1.2.2建立模糊關(guān)系矩陣

表3　2015年某千萬噸級礦井評價中模糊矩陣的線性隸屬函數(shù)表達式

根據(jù)表3中公式,可以獲得安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色和和諧因素的模糊關(guān)系矩陣,如下所示。

1.2.3確定各評價因素的權(quán)重

本文采用專家打分和層次分析法（AHP）相結(jié)合的方式來確定評價體系的中各指標(biāo)的權(quán)重值。綜合有關(guān)專家寶貴意見,并結(jié)合層次分析法的客觀賦值,我們得到了具體的指標(biāo)權(quán)重結(jié)果,如表4所示。

表4　2015年某千萬噸級礦井評價指標(biāo)的權(quán)重值

由表4可得出安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色和和諧各因素的權(quán)重值矩陣,即:

2.2.4模糊矩陣的復(fù)合運算

在該千萬噸級示范礦井建設(shè)的指標(biāo)體系中,我們定義方陣間的合成算子為“乘”運算,也就是說,模糊評價的結(jié)果為Si＝Bi×Ri。

根據(jù)最大隸屬度原則確定某礦區(qū)評價的水平,也就是評價向量S中值最大的元素Sn的序號n所對應(yīng)的評語集V中的元素Vn就是被評對象的最終評語Q。在最終的計算結(jié)果中S,根據(jù)最大隸屬度原則,S2對應(yīng)的0.4940這個值最大,對應(yīng)于評語集V中的V2,因此,該千萬噸級礦井的綜合評估的結(jié)果為“較好”。

2.3評價結(jié)果分析

通過對該千萬噸級礦井建設(shè)的評價結(jié)論可以得出,該示范煤礦在一流礦井建設(shè)方面,在安全、高效、創(chuàng)新、智能、綠色、和諧六個維度方面都取得了一定的成績。尤其在安全、高效和智能方面取得了突出成績,在煤礦的高效化開采、高能效利用,自動化、信息化、數(shù)字化、智能化煤礦管控平臺的建設(shè),低破壞、低擾動的綠色和諧發(fā)展方面,為未來一流礦井的建設(shè)實踐提供了借鑒和參考。

3　結(jié)論

千萬噸級礦井建設(shè)及其評價體系的構(gòu)建,是神華集團公司在建設(shè)世界一流企業(yè)的過程中所做的一項新的嘗試。面對這一復(fù)雜巨系統(tǒng)工程,本文運用了系統(tǒng)工程理論,結(jié)合戰(zhàn)略思維方法,嘗試構(gòu)建了世界一流礦井建設(shè)評價標(biāo)準(zhǔn),研究給出了一流煤礦的基本特征和評價指標(biāo)體系。運用該體系對神華集團所屬的某千萬噸級礦井建設(shè)水平進行評價,得出了“較好”的評價結(jié)論并指導(dǎo)該示范礦井的工程實踐,同時給出了建設(shè)一流示范礦井的基本路徑。同時,該評價指標(biāo)體系在指導(dǎo)煤礦的運營和發(fā)展,衡量和建設(shè)一流礦井的評價方面也具有一定的借鑒意義。

目前,該千萬噸級示范礦井建設(shè)已基本完工,通過工程實踐,驗證了評價指標(biāo)體系的科學(xué)性和適用性。

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（責(zé)任編輯張大鵬）

Research and practice on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mine

Zhang Suyang1,2
（1．Shenhua Group Co．,Ltd．,Dongcheng,Beijing 100011,China; 2．School of Management,Tsinghua University,Haidian,Beijing 100084,China）

AbstractIn order to driving the 13th Five-Year Plan for the transformation of economic development mode and promoting coal industrial transformation and upgrading,Shenhua Group provided a target to build a top of the world demonstrated coal mine basing upon their amounts of 10-million-ton capacity coal mines．According to utilization of system engineering theory and strategic thinking method,the author conducted an intensive study on evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines and also build an evaluation system of 10-million-ton capacity coal mines by combining fuzzy comprehensive evaluation method．The system includes 6 first class indicators and 21 second class indicators which established a foundation for building the top of the world coal mine．The system was applied to comprehensive evaluate one 10-million-ton capacity coal mine of Shenhua Group and get evaluated conclusion and engineering practice,in the meanwhile,the evaluated indicator system provided a reference on evaluation of guiding coal mines＇operation and development,and measuring and establishing the top of the world coal mine．

Key words10-million-ton capacity coal mines,system engineering,fuzzy comprehensive evaluation

中圖分類號TD－9

文獻標(biāo)識碼A

作者簡介:張?zhí)K陽（1985－）,男,河北省清苑縣人,神華集團有限責(zé)任公司博士后,管理學(xué)博士,從事國有資本投資運營、系統(tǒng)工程實踐方面的研究。