矿业开采的负外部性分析.pdf

矿业开采的负外部性分析 杨秋媛 中国矿业大学 矿业工程学院 江苏 徐州 221008 摘 要 矿业开采负外部性的出现通常无法使煤炭市场价格得到充分反映 因此应充分考虑其行为带来的负外部 性 根据矿业开采的外部性理论 分析了其负外部性 并深入剖析了其带来的不经济 提出了针对矿业负外部性 外部不经济的建议与对策 关键词 矿业开采 外部性 负外部性 外部不经济 外部经济 中图分类号 TD80 文献标识码 A 文章编号 1008 8725 2009 11 0042 02 Analysis on Negative Externalities of Mining YANG Qiu yuan College of Mining Engineering China University of Mining externality negative externalities external diseconomy external economy 0 引言 在我国矿业开采过程中 经常可以看到堆积如山的矸石 山 听到某某地区由于矿业开采造成了环境污染 这些就是 矿业开采行为的负外部性 矿业开采的负外部性通常无法 通过煤炭市场价格得到充分反映 资源市场对于矿产资源的 需求可能大于或小于市场实际均衡的状态 导致供求信息的 扭曲 资源配置失灵 因此在矿业开采过程中要充分考虑其 的弯曲拉应力极值为 Rm ax MyPI 7 梁的底面中部的弯曲拉应力 Rmax 2134 MPa 同理基岩 为中硬和软的情况下 Rmax分别为 01856 MPa 和 01654 MPa 如果继续开采 则基岩为软的情况下关键层会最先发生破 断 图 11 弯矩分布图 5 结论 1 在基岩厚度相同时 基岩的岩性决定关键层破断时 开采步距 kp 的大小 岩性越硬 对应的开采步距 kp 越大 在基岩岩性相同时 基岩的厚度决定关键层破断时开采步距 kp 的大小 基岩越厚 对应的 kp 越大 2 在开采步距相同时 就关键层的净载荷分布问题 分 别对基岩的厚度与岩性分组讨论 分析表明 净载荷分布曲 线具有一定的规律性 沿走向呈三个阶段 而且同组之内应 力变化三阶段的分布范围大致相同 3 力学分析表明 基岩的厚度和岩性对关键层的净载 荷分布有显著影响 由此导致关键层弯曲破坏行为的差异 参考文献 1 钱鸣高 缪协兴 许家林 等 岩层控制的关键层理论 M 徐州 中国矿业大学出版社 2000 2 钱鸣高 缪协兴 许家林 岩层控制中关键层的理论研究 J 煤 炭学报 1996 21 3 225 230 3 钱鸣高 许家林 缪协兴 煤矿绿色开采技术 J 中国矿业大学 学报 2003 32 4 333 338 4 缪协兴 陈荣华 浦海 等 采场覆岩厚关键层破断与冒落规律 分析 J 岩石力学与工程学报 2005 24 8 1289 1295 5 金桃 柏建彪 方新秋 等 薄基岩厚表土煤层开采的极限基岩 厚度分析 J 煤 2006 16 3 48 51 6 茅献彪 缪协兴 钱鸣高 采动覆岩中关键层的破断规律研究 J 中国矿业大学学报 1998 27 1 39 42 7 曹德欣 曹璎珞 计算方法 第二版 M 徐州 中国矿业大学 出版社 2001 8 魏建国 张建国 张洪斌 等 数值计算方法 M 北京 科学出版 社 2004 9 同济大学计算数学教研室 现代数值数学和计算 M 上海 同 济大学出版社 2004 10 徐金明 MATLAB 实用教程 M 北京 清华大学出版社 2005 11 闻新 周露 张鸿 MATLBA 科学图形构建基础与应用 M 北 京 科学出版社 2002 12 刘鸿文 材料力学 第三版 M 北京 高等教育出版社 2001 责任编辑 王秀丽 收稿日期 2009 06 25 修订日期 2009 07 15 基金项目 煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金 07KF13 作者简介 杨秋媛 1970 女 江苏徐州人 博士生 研究方向 资源开发与规划 E mail yqy00188 163 com 第28 卷第11 期 2009年 11月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 No 111 Nov 2009 行为所带来的负外部性 1 矿业开采的负外部性理论 外部性的概念是剑桥学派的阿尔弗雷德 马歇尔 Mar 2 shall 于 1890 年在他的著作5经济学原理6 中最先提出的 但 该书没有提及 外部不经济0即 负的外部性0 1924 年 马歇 尔的学生庇古 Pigou 在其名著5福利经济学6 中进一步研究 和完善了外部性问题 他提出了 内部不经济0和 外部不经 济0的概念 庇古认为 在经济活动中 如果某企业给其它企 业或整个社会造成不须付出代价的损失 那就是外部不经 济 1943 年 埃利斯 E1lis 和费尔纳 Fell ner 在5 外部经 济与不经济6一书中进一步提出将污染等问题与 外部不经 济0联系起来 竞争中的企业常常忽略了这样一些真正的不 经济 如讨厌的烟尘 挥霍性的资源开发 0 这些理论都 揭示了负外部性的出现其实是反映了社会的一个根深蒂固 的矛盾 即个人理性和社会理性 个人最优和社会最优的不 一致 矿业开采负外部性产生的本源就是在由于矿业开采 过程中这种社会矛盾导致社会成本 包括私人成本与社会净 成本的总的成本 与私人成本之间产生了差额 私人成本与 净社会成本 私人收益与净社会收益之差 分离 研究负外部性问题 其根本就是研究净社会成本 也就 是研究生产者生产过程中给社会带来的净成本 2 矿业开采的负外部性分析 矿业开采具有负的外部性主要就是产生了净社会成本 也就是说 矿业开采除了直接的生产成本外 还给社会带来 了一系列的对环境与社会产生影响的成本 净社会成本 包括私人成本在内的社会成本是大于私人成本的 当矿业开 采的社会边际成本 Society Marginal Cost 简称 S MC 大于私人 边际成本 Private Marginal Cost 简称 PMC 时 大于的部分就 是矿业开采行为导致但未负担的而由社会负担的那部分边 际成本即净社会边际成本 Net Society Marginal Cost 简 称 NS MC 也就是社会为矿业开采承担的成本 生产者没有承 担生产行为的全部后果 设 x 为矿山开采的产量 单价为 p 成本为 c x 利润方 程为 Pp max px c x 假定 c x 为凸的 矿业开采会不顾 x 对社会产生的有 害影响 在 p c c xq 这一点决定均衡产量 xq 因此如果每 一个单位 x 会对社会产生有害影响 对于社会就会产生 e x 的净社会成本 用利润方程表示社会利润Ps为 Ps e x 显然 c c xq 只是矿业开采的私人边际成本 PMC 而不 包括 e x 这一部分净社会边际成本 NSMC 如图 1 所示 图 1 矿业开采的外部 图 2 矿业开采的外部 不经济 不经济内部化 由矿业开采带来的负外部性 外部不经济主要表现在 1 矿业开采对生态环境造成的破坏 矿业开采对环境的影响是多方面的 它包括自然生活环 境的破坏 地表地质构造的改变 大范围的地表塌陷 大量煤 矸石的堆集 导致了大量耕地的占用和破坏 大量废水废气 的排放 河流环境和水资源的变化 土壤的破坏 引起周边耕 地的劣化和空气污染等环境的破坏 2 矿业开采对人类生存造成的危害 在生产过程中 矿业开采事故多发 死亡人数占到整个 工矿企业事故死亡人数的 70 以上 井下职工的身体健康 还受到煤尘 岩尘的威胁 煤矿患矽肺病人数多 大多数失去 了劳动能力 成为社会的弱势群体 3 矿业开采对社会带来的影响 由于矿业开采造成了生态环境的破坏以及对人类生存 的危害 给社会带来负面效应 给国家的安定团结造成了负 面影响 严重影响我国在国际上的声誉 阻碍了企业和国家 经济发展 经济振兴 4 矿业开采对资源战略的影响 现如今的矿业的粗放式开采方式 造成开采回收率低 矿产资源开采失控 导致矿产资源的过快耗竭以及过多消 费 严重威胁到国民经济的长期稳定发展 不利于矿产资源 保障性 战略性储备 3 矿山开采外部不经济的主要对策 对于负外部性问题 20 世纪以来 吸引了一批优秀的经 济学家进行研究和探讨 1928 年庇古提出了解决外部性问 题的赋税办法 1960 年科斯讨论了由外部性导致的社会成 本问题以及以 私丁0方式解决 双边型0外部性问题的科斯 定理 3 面对矿业开采的负外部性问题 如果让矿业开采企业把 产生的净社会成本都兜着 从经济学上讲 外部性内在化0 即使社会利润Ps为零 那么矿业开采的总利润为P max px c x e x 因此必须充分考虑对社会产生的有害影响 决定 p cc xe e c xe 这一点是均衡产量 xe 得到均衡产量 xe 就可 以使Ps 0 显然这样矿业开采业存在的社会边际成本 简称 S MC 就等于私人边际成本 简称 PMC 净社会边际成本 简称 NS MC 等于零 矿业开采的私人边际成本 PMC 就等于社会 边际成本 SM C 也就产生了矿业开采的外部不经济内部化 实现私人效益最优化向社会效益最优化的转变 解决了外部 不经济的问题 如图 2所示 针对矿业开采的外部不经济内部化 市场机制是无奈 的 矿业企业在矿业开采过程中也不主动考虑 那么就应当 采取必要的措施 进行政府干预与提高企业的自觉性 谁 受益 谁负担0 1 成本完全化 开采企业将自己承担低效率开发资源 所造成的浪费 掩盖着的资源的真实成本 扭曲了矿业产品价值与价 格 在一定程度上影响了国家经济和矿业产业的可持续发 展 实现完全成本化可以避免产业经济发展进一步衰退 科 学制定资源性产品成本的财务核算办法 把矿业权取得 资 源开采 环境治理 生态修复 安全设施投入 基础设施建设 企业退出和转产等费用列入资源性产品的成本构成 将促进 矿业开采的外部不经济内部化 2 资源定价的合理 有充足的资金使资源的外部成本 得到补偿 第 11 期 杨秋媛 矿业开采的负外部性分析 43 软弱风化复合顶板巷道锚杆支护技术研究 陈 军 1 2 11 西安科技大学 能源学院 西安 710054 21 贵州大方煤业有限公司 贵州 大方 551600 摘 要 软弱风化复合顶板巷道是围岩变形剧烈且顶板易冒落极难维护的一类巷道 文章采用数值模拟的方法 提 出了合理的锚杆支护参数 并且成功应用于工程实践 关键词 软弱风化 复合顶板 数值模拟 锚杆支护 中图分类号 TD35 文献标识码 A 文章编号 1008 8725 2009 11 0044 03 Weathering Weak Entry of Composite Roof Bolting Technology Research CHEN Jun 1 2 1 College of Energy Engineering Xi an University of Science and Technology Xi an 710054 China 2 Guizhou Dafang Coal Industry Co Ltd Dafang 551600 China Abstract The entry of composite roof weathered weak rock tunnel deformation is intense and the roof caving easy to extremely and difficult tomaintain the paper used the method of numerical simulation proposed bolting reasonable parameters and successfully applied to engineering practice Key words weak weathering composite roof numerical simulation bolt suport 0 引言 复合顶板的支护是国内外巷道支护的难题之一 由于煤 系地层为层状沉积岩层 因而复合顶板是一种较常见的岩层 赋存形态 复合顶板由多层厚度较小 层理 节理和裂隙发 育 强度低的软弱煤岩层相间构成 各岩层之间黏结力较弱 甚至无黏结力 总的厚度往往超过锚杆长度 复合岩层易离 层 下沉甚至破坏 导致由下至上的分层冒落 复合顶板巷 道的支护经历了从棚式支护到锚杆支护的转变 但在很多情 况下锚杆支护也未能收到好的支护效果 即使采取挑顶 架 棚二次支护等措施 效果也不理想 笔者将采用数值计算的 方法 对贵州小屯煤矿 16中03运输顺槽复合顶板支护设计进 行了研究 提出了采用锚喷的支护方式 并在现场取得了成 功 显著的改善了巷道的维护状况 1 1 试验巷道概况 小屯煤矿 16中03 综采工作面是井田西部一采区南翼的 第一个区段的 6中煤工作面 现在作为本井田的首采工作面 6中煤厚度约 213 m 厚度变化较大 结构中等 总体趋势呈不 规则变化趋势 煤层为块状 粉粒状 细 宽条带构造 以亮 煤为主 煤层硬度 f 113 2 左右 16中03 运输顺槽断面尺寸 宽为 413 m 高 217 m 沿顶板掘进 顶板为粉砂质泥岩 节理 裂隙发育 易风化破碎 底板为泥岩 遇水易膨胀泥化 巷道 顶底板柱状图见图 1 多年来我国资源的不完全成本与低价格的实施 导致价 格中只能体现部分成本费用 对矿业的发展具有深远的影 响 使其发展举步维艰 只有能够真实反映资源价值的合理 定价 才能承受负的社会利润 使资源的外部成本得到充分 的补偿 3 完善政策的约束 以改善和控制企业的外部行为 影响企业负外部性的因素是多方面的 因此 政府必须 采取多种监管手段 制定产业 环境 安全 税收 财政多方面 的政策措施 完善资源开发全国性的统一的计划与战略 有 效使用法制手段 充分发挥政策的组合效应 对于矿业开采 过程中所造成的外部经济与不经济 分别予以奖惩 4 完善产权配置 缓解资源浪费 资源紧张的局面 产权明晰 就更容易规范开采 杜绝疯狂盗采 越界开 掘 也从源头上把住了矿业的入门关 保证能够具有对采矿 先进工艺 环保及安全生产投入的经济实力 浓厚的