煤炭资源型城市高质量转型发展关键问题与对策

高 锋，蔡永乐，王 凯，秦冬冬，张 峰

(山西工程技术学院 矿业工程系，山西 阳泉 045000)

近年来，国内部分资源型城市矿产资源濒临枯竭、经济持续衰退等问题凸显，严重制约资源型城市可持续发展[1]。中共第十九届中央委员会五次会议提出，十四五期间我国生产生活方式绿色转型成效显著，能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高[2]。因此，资源型城市转型发展必然成为我国城市战略的主要内容。

阳泉市一直以煤炭资源开发、加工为主导产业，是山西省典型的能源资源型城市，目前已处于资源衰退期。2020年7月，山西省委书记楼阳生在阳泉调研时指出，阳泉市要聚焦新基建、新技术、新材料、新装备、新产品、新业态等“六新”突破，加快推进全面全方位转型。煤炭开采与粗加工利用是高能耗产业，阳泉市经济发展长期依赖煤炭开采与加工利用，生态环境破坏较为严重，城市转型难度较大。

1 阳泉市资源型城市转型的必要性分析

1.1 煤炭资源绿色高效延续开发的需要

以煤为主的化石能源是我国能源消费的主体，2017年煤炭能源消费量占能源消费总量的60.4%[3].阳泉市作为我国最大的无烟煤生产基地，经济发展对煤炭资源的依赖关系不可能在短时间内有效缓解与消除，煤炭资源作为主要能源材料和碳基产品原材料，在阳泉市城市转型过程中依然具有不可替代的地位和作用。但是，传统生产方式下煤炭开采与完全能源化利用具有高能耗、高污染特征，引起资源过度消耗、地下水系破坏、安全事故频发、地面污染严重、空气质量降低。因此，需要升级转换传统的采煤工艺，进行煤炭资源绿色、精准、安全、高效开采，提高煤炭资源回收率，延长资源开采年限，为阳泉市资源型城市高质量转型提供可靠的原材料保障，争取更为充足的转型时间。

1.2 矿业优势深度挖潜与升级的需要

阳泉市是因煤而兴的现代化工业城市，煤炭资源开发已有近百年的历史，煤炭资源储量大，自然禀赋高，开采与加工工艺、装备相对先进，煤炭工业基础扎实。另外，阳泉是全国三大铝矾土生产基地之一和五大硫铁矿生产基地之一，拥有较为成熟的采矿、选矿技术与装备。因此，阳泉市具有显著的资源型产业优势，有利于自动化与智能化采、选装备制造业的升级与集成，促成北方大型技术装备制造企业的成立。通过传统产业优势深度挖潜与升级，促进高效能技术装备与采选工艺的省际、国际化输出，提升阳泉资源型城市转型质量。

1.3 城市未来战略能源与资源储备的需要

经过长期的煤炭资源开采，阳泉市产出了数以亿吨的煤矸石，煤矸石含有Al、Fe、Si等多种有用元素和微量稀有元素，可以用作水泥、混凝土、耐火材料等工业产品和火力发电的原材料，本身也是一种资源；多家矿井陆续闭坑，如阳泉三矿，遗留了大量的岩石巷道，其中许多岩巷经过长期地应力的平衡作用，其支护结构已十分稳固，在周向封闭条件下是优良的战略存储空间，也是难得的工业“活遗产”和“活文物”；阳泉煤矿为高瓦斯矿井，废弃矿井采空区富含大量的煤层气，煤层气是一种清洁能源，也是制氢与碳基新材料的主要原材料。在阳泉市煤炭、铝土矿等自然资源逐渐枯竭的情况下，以煤矸石、煤层气为主的矿山副产品可成为有效的接替资源，闭坑的矿井岩巷可作为新型工业产品和石油、液化天然气等优质化石能源良好的储备空间，保障阳泉市资源型城市高质量转型持续发力。

1.4 新兴产业助力人们美好生活的需要

十九大报告中指出，进入新时代，我国社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的对美好生活追求的需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。阳泉市长期单一结构的煤炭资源型产业发展模式已难以满足人们对清洁美丽的生活环境、对创新富有活力的工作和先进发达的教育文化资源的多重需求。因此阳泉市需要通过资源型城市高质量转型实现新兴科技产业，新兴环保产业，新能源产业，新材料产业，新文旅产业，新物流产业的培育、发展与壮大，转变人口技术素质，增加新型就业岗位，丰富优化生活资源，以满足阳泉市人民对美好生活追求的需要。

2 阳泉市资源型城市高质量转型发展的关键问题

2.1 一煤独大导致经济活力欠缺

长期以来，阳泉市产业结构单一。煤炭企业“一煤独大”，华阳新材料集团公司(阳煤集团)70 a的发展历程对阳泉社会经济水平的提升做出了突出的贡献，但也使得阳泉城市工业建设过度依赖于传统煤炭企业，造成其他产业发展空间小、城市经济活力低的现象。阳泉的煤炭企业主要为国家控股企业，“一股独大”与“一煤独大”相运而生，合资股份比例低，公私企业合作发展共赢机制相对落后，发展环境的约束性较大；煤炭企业转型体制尚未完全建立，历史上出现煤炭行情高涨时不愿转型、行情低迷时不会转型以及行情适中时不急转型的怪圈[4]。在此背景下，传统资源型产业在采掘、选矿、支护等方面的工艺优势和在高效技术装备与施工组织方面的优势难以深度挖掘，简单的煤炭资源开发与利用使得高精尖科学技术难以渗透，高端人才缺乏发挥空间，造成资源型产业优势走不出去、高能效科学技术难以进来的尴尬局面。

2.2 煤炭资源衰退，矿井副产价值尚未有效开发

阳泉区域内的煤种多属于优质无烟煤，不仅可作为燃料，而且还是不可多得的工业原料。随着开采强度的提高，资源量快速递减，阳煤集团三矿和四矿已经关闭，其它各矿井资源量也逐步趋于枯竭。据估算，阳煤集团在本区域的矿井剩余可采资源储量约9亿t，开采年限约18 a，目前尚无新的发展战略储备煤田。经过多年的煤炭开采和选煤，已闭坑矿井遗留大量稳固的岩石巷道可作为战略物资存储空间，有条件的闭坑矿井可建成煤炭开发博物馆和煤矿安全培训基地；采掘和选煤副产的煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等的建筑材料，还可用于二次回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取稀有金属，也可作肥料。阳煤集团的矿井主要为高瓦斯矿井，已闭坑的矿井和正在生产的矿井富含煤层气资源，可作为煤炭资源枯竭时的替代性化石能源。但是，煤矸石的高效利用目前尚不充分；煤层气抽采只限于正在生产的矿井，废弃矿井采空区煤层气抽采技术尚不成熟；老旧矿井储备空间的功能尚未开发，废弃矿井的矿山旅游再生之路还处于探索阶段。

2.3 转型思想观念保守，人口科技素质滞后

阳泉转型发展的滞后，归根结底在于思想观念的守旧落后，必须坚决冲破制约改革创新的无形壁垒。在得天独厚的资源支撑下，多数阳泉人向资源要工作、向资源要收入的思想根深蒂固，企业转型、经济转型的观念意识淡薄，甚至抵触；受一煤独大、经济结构单一的影响和平稳的社会发展模式的禁锢，过去在施政决策过程中怕犯错误、怕出问题，不敢大胆迈步，不能勇于尝试创新改进，使得转型发展方面的政策制度落后，管理模式僵化，办事手续繁杂，不利于高层次人才的引进和驻留。

在长期的资源型城市环境下，多数阳泉职工的技术局限在煤炭、铝土矿、硫铁矿等资源开采与加工领域，岗位操作简单，技术层次低。在经济转型过程中，随着新材料产业、新能源产业、通信与智能制造产业、节能环保产业、现代物流产业和新兴文旅产业的兴起，传统资源型产业的技术工人会面临不适应、难学会、上手慢等问题，可能导致传统产业工人大面积失业，阳泉市新兴产业的经济发展则会过度依靠外来企业和技术人员。

2.4 科技创新活力和人才支撑缺失

以资源开发为主体的资源型城市工业体系简单，以煤炭、铁矿企业和钒土矿开采、粗加工为主的企业生产工艺科技水平低，长期以来企业生产力的提高主要依托局部生产工艺与装备的改进，而非生产方式的变革。企业运营中技术与管理岗位人员多，科技研发人员很少，特别是目前阳泉市大规模企业中以国有企业为主，职工队伍臃肿，管理模式与制度相对保守，在大量职工就业与生存的压力下难以力推高新产业科技和引进智能高效生产模式，使得能源领域产业集约化发展滞后，人力资本积累缓慢，制约科技领军人物在传统资源型产业中的创新产出与集成化应用。

另外，阳泉市义务教育与医疗资源整体相对落后且区域分配不均衡，科研环境、条件与高层次人才的职业期望不匹配，城市居住环境与社会服务水准与高精尖人才原生活区域差异较大，使得高端人才在阳泉工作有生活远景忧虑和心理反差，产生重金引进人才难、留住人才更难的情况。过度依赖资源发展经济的地区，其人力资本的投入难以得到高回报率，人们接受教育改变命运的意愿较低，从而也导致了高素质劳动力的外流[4]。因此，阳泉市长期的资源产业优势对人才智力的积累形成了较为显著的“挤出效应”，在转型过程中会影响外来人才的引进。以2020年阳泉市人才引进为例，全市引进的博士毕业生全部集中于高校，并没有对阳泉市城市工业转型产生直接的高层次人才支撑。

3 阳泉市资源型城市高质量转型发展对策

3.1 煤炭产业可持续发展关键技术

3.1.1 精准开采，延长生产矿井服务年限

1) 降低煤层最小开采厚度。阳煤集团的煤矿主要采用井工开采，根据设计规范，按照地下开采煤层厚度分级，小于或等于1.3 m的煤层属于薄煤层。由于阳泉的煤层赋存条件较好，在煤矿开采历程中，无论煤炭行业黄金时期还是萧条时期，为降低开采成本、提高经济效益，许多矿井多少都有“吃肥丢瘦”的现象，致使矿井薄煤层被搁置备采或者根本不予开采。据统计，许多矿井总回采率仅达50%.根据2012年国家发改委《生产煤矿回采率管理暂行规定》，煤层倾角小于25°、25～45°、大于45°的无烟煤煤层最低可采厚度分别为0.8 m、0.7 m和0.6 m。另外，部分矿业发达的国家已将最低可采厚度降低至0.3 m。实际上，过去阳泉地区矿井最低开采厚度大于上述最低可采厚度，如能根据国家发改委规定或者参考国外生产标准降低阳泉市矿井最低开采厚度至0.3～0.8 m，通过二次勘探弄清薄煤层、极薄煤层的赋存状态进行精准开采，可以回收大量的煤炭，降低能源资源损失，从而延长矿井服务年限，为阳泉市从传统工业经济向新产业经济的转型争取更长的过渡时间。

2) 因地制宜优先使用无煤柱开采方法以提高资源回收率。近年来，山西焦煤集团要求其旗下所有煤矿结合矿山实际采用沿空留巷技术，区段平巷间不留煤柱，以提高煤炭资源采出率。据估算，阳煤集团在本区域的矿井剩余可采资源储量约9亿t，开采年限约18 a。如果采用沿空留巷技术，在增加的煤炭资源的回收量可达剩余可采储量的5%的条件下，可多采出煤炭约4 500万t。由此，可显著提高矿井煤炭资源的回收率，延长矿井的服务年限，产生显著的经济效益和社会效益，有利于阳泉的社会经济可持续发展和顺利转型。

3) 强制加快薄煤层开采和无煤柱开采技术的改进与装备研发。薄煤层与极薄煤层开采条件差，需要改进传统的薄煤层与极薄煤层开采工艺，包括大力改进并推广螺旋采煤机采煤法，提高该方法的采煤效率；研发引进小型矩形盾构机等连续采煤装备，推广薄煤层自动化、智能化开采技术；根据《山西省煤矿建设标准》在薄煤层与极薄煤层开采中积极推广无人值守工作面，减小人工干预，提高薄煤层与极薄煤层的开采效率。

大力推广实施无煤柱开采，宜根据煤层条件选择巷旁充填沿空留巷技术或者切顶卸压自成巷技术[5]。通过自动成巷无煤柱开采减少巷道掘进率50%，减少掘进装备购置，减少万吨掘进率，提高煤炭回采率。

3.1.2 协调推进资源绿色智能安全开采和矿山生态保护治理

1) 煤电一体化生产：①精准对接京津冀、雄安新区用能需求，加快大容量、高效节能燃煤机组建设，变输煤为输电，建设能源外送基地；②进行煤电一体化建设，煤矿与发电厂毗邻，可地下洗煤，煤矿出煤直接输送至发电厂，地表不见煤，保护环境，生产中的煤矸石和煤渣可以进行采空区充填，减少地表沉陷[6]。

2) 煤炭资源原位流态化开采：①加快矿用盾构制造与应用，颠覆传统的普采与综采工艺，基于盾构快速掘进技术实现煤炭资源原位粉碎与管道输送，实现安全高效无遗煤开采[7]；②开发并实施煤炭原位转化技术，实现煤炭原位液化与气化，实现煤炭化学能—热能、电能的原位转化，使阳煤集团成为现代化能源资源开发科学技术的试验基地，在精细化开采基础上储备最前沿的煤炭资源零污染开发集成技术。

3) 坚持煤炭资源绿色开采：从“井下资源开采—地面生态保护—大气环境净化”出发集成建设绿色矿井。无煤柱开采解放煤柱资源量，碎煤工艺优化降低生产能耗，5G通信助力智能矿井建设；充填开采和岩层注浆，保护“地表水-顶板水-底板水”生态水系，控制地表沉降[8]；通过井下风流净化、覆岩裂缝控制和矸石地下处理，减小和避免污染物(甲烷、硫化物等)流入大气层，利用井下循环后的乏风进行发电，补充矿井用电[9]。

4) 深度开发利用矿井副产资源价值：研发煤矸石有用元素提取技术、使用煤矸石制造轻型混凝土技术、利用煤矸石二次高效选煤技术、利用煤矸石加工制造耐火材料技术，实现煤矸石产业化利用。广泛实施煤与瓦斯共采技术，开发废旧矿坑采空区煤层气抽采技术，高效利用井下煤层气资源，延伸能源经济产业链[10]。开发废旧矿井岩巷地下储存空间功能，为石油、液化气、水资源与战略物资等提供良好的储备条件；改造已闭坑矿井，建立地下生态景观体验区，如地下生态圈、地下矿山主题公园、煤炭技术博物馆等；建立地下实验室、地下压缩空气蓄能发电站等，深度挖掘已闭坑矿井的经济社会价值。

3.1.3 煤炭深加工，将煤炭低端价值转化为高端工业价值

大力培育煤炭深加工产业，发展碳基新材料、气凝胶产业，促进煤炭清洁深度高效利用，要往煤炭资源产业的下游拓展延伸，大力发展煤炭资源深加工企业，提高产品附加值，大力发展煤化工企业，形成完整配套的煤炭产业体系。改变以往资源型产业结构下的“高能耗、高排放、高污染、低效率”的能源经济发展模式，促进已有煤炭资源的绿色集约化利用[11]。

3.2 技术输出和参与一带一路建设

在外部资源请进来的同时，加快实现矿业生产技术的走出去。将煤矿技术工人队伍向外输出，承包外省市煤矿的采煤、掘进任务，输出人员又回本地消费促进经济发展。在全国进行智能矿井建设的大形势下，应充分利用华阳新材料集团率先建设5G智能矿井的优势，迅速系统有针对性地整合研发智能矿井判别应对技术体系，进行智能矿井生产技术的外部输出。

阳泉市城市高质量转型要借鉴汲取中西部资源型城市转型的成功经验，深度参与“一带一路”经济活动，在“一带一路”经济长廊中抓住转型发展机遇，加强矿产资源开发与深加工合作，保障城市转型过程中的能源与资源安全[4]。阳泉煤炭行业和金属矿山采、掘、选工艺与技术装备已处于国内先进行列，有利于自动化、智能化技术装备集成化制造与技术成套输出，实现阳泉优势走出去；阳泉转型过程中油气能源使用存在大量缺口，借助“一带一路”的商业机遇将无烟煤、采掘与选矿技术装备置换成经济转型发展过程中急需的石油、液化气等能源材料和新型产业急需的先进科技与管理模式，通过政府与企业体制创新吸纳留住高层次人才，促进创新成果的快速产出与转化，实现“阳泉短缺”引进来。阳泉市与华阳新材料集团应鼓励企业凭借自身的优势践行“走出去”和“请进来”战略，开展现代化企业的国际化经营，提升城市转型的国际化水平。

3.3 加快新能源、新材料、节能环保产业发展

2019年可再生能源发电成本显示，2019年新增的可再生能源发电量中，超过一半的发电成本低于最廉价的新建煤电厂，新的可再生能源发电项目削弱了现有的燃煤电厂。首先，立足阳泉市自然资源特色，加快氢能产业发展步伐，构建“煤—氢—氢燃料电池—车”产业链；然后，注重阳泉光伏产业、风电产业、地热能产业的快速发展，促进新能源汽车的整车生产制造，降低电力企业人力成本与电价，提升新能源产业的核心竞争力；最后，面向传统能源资源的枯竭，阳泉市“引水入泉”项目以及依托贝鲁特新能公司负极材料领跑技术，培育壮大电容器储能、抽水储能和飞轮储能等项目是福祉阳泉140万人民的宏伟工程，应强力推进。阳光发电有限公司以及正在建设的阳煤集团西上庄低热值煤-电联营公司在十四五期间仍是供电的主力军，其中煤-电联营、分布式发电、大功率超级电容制造与能源物联网调控是今后阳泉新能源产业的发展趋势。

新材料产业是国家自主创新取得实质性突破的关键领域，其特点在于技术高度密集、研究与开发投入高、产品的附加值高、生产与市场的国际性强以及应用范围广、发展前景好。阳泉市中长期转型过程中应首先发挥现有优势，在碳基新材料、铝基新材料、半导体新材料、气凝胶材料等若干领域延伸产业链条，完善产业体系；然后，逐步落地化工新材料、纳米材料、微电子材料、生物材料、汽车材料、超导材料等高端项目，加快创新提效，努力把新材料产业打造成为阳泉市的支柱产业。

以科技赋能为先导，大力建立、扶持或引进节能环保科技研发公司、技术评估公司和节能环保材料的生产企业及其装备制造公司，构建“发电—粉煤灰—建材”、“发电—脱硫石膏—建材及装饰材料”、“氧化铝—赤泥—泡沫陶瓷墙体材料”等产业链条，提升节能环保产业市场竞争力，为节约能源资源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障。加快推进园区循环化改造，构建从生产到生活的节能环保全体系。

3.4 人口素质转型与科技创新人才保障

为满足阳泉市资源型经济高质量转型对现代化技术工人的需要，阳泉市应面向煤炭资源清洁深加工、新能源、新材料、节能环保、现代物流产业注重当地技术人才的适应性培养，借助阳泉市高等教育平台广泛实施成人继续教育，转变本地人口对新型产业生产模式的认知和思想观念，提升本地人口在经济转型发展中需要掌握的岗位技能。通过地方本科院校和高职高专院校加大对应用型本、专科毕业生的培养，为经济转型企业输送高素质管理人才和应用型技术人才。

高层次人才是创新的第一资源，所以要加强资源型经济转型专项人才的培育。作为煤炭资源型经济重镇，阳泉本科院校仅有山西工程技术学院1所。阳泉市应抓住转型综合改革的历史机遇期，扶持提升山西工程技术学院的办学与科研水平，面向不同产业建立数支高水平学术团队。同时，大力引进全国的新型产业人才，促进新技术、新工艺研发在经济转型企业生产方面的应用，推动资源型产业向智能化高端化转型发展，为阳泉经济产业高质量转型提供坚强的人才保障。政府应为各类人才提供全生命周期的服务，为其提供良好的居住环境和民生配套设施，保证引得来人才、留得住人才[4]。

3.5 优化政策支持与金融保障体系

资源型城市转型发展就是要跳出此前资源型产业发展的旧框架，营造新兴产业发展新模式，为产业替代开辟新的发展路径。转型过程中，新兴产业的发展需要兼顾产业发展导向的确定性和产业发展的活力，这就要求政府在完成产业发展整体布局的前提下，尽量减少行政干预，更好地激发市场主体支配作业和创造力。新兴产业尤其是前沿高科技企业，在发展之初，由于缺乏发展积淀，难以短期内形成集聚规模。政府应当加大产业政策、资金等方面的支持力度，引导带动民间资本投入，并形成长效机制，营造良好的营商环境、发展环境，推动新兴产业发展，尽快实现产业替代。

4 结 语

1) 未来15 a是阳泉市实现转型的窗口期，也是蹚出转型新路的关键期。阳泉市作为一座典型的资源衰退型城市，从传统的“一煤独大”的单一经济模式在15 a内完成向多元化新型经济产业的高质量转型具有很强的紧迫性。

2) 任何一个城市经济转型的顺利实现都不可能一蹴而就，立足于阳泉市经济发展中的固有特色和资源消耗的时间节点，在山西省经济转型、“一带一路”国际化发展机遇的大背景下，通过深刻分析阳泉市资源型城市转型的必要性，揭示阳泉市资源型城市高质量转型发展中的四个关键问题。

3) 以煤炭产业可持续发展与转型关键技术为重点，研究提出了阳泉市高质量转型发展的五项对策，为阳泉市资源型经济向新型产业经济顺利转型提供参考，对其他资源枯竭型城市转型发展具有借鉴意义。