申斌学，叶建民，郑忠友

(1.中煤能源研究院有限责任公司，陕西 西安 710054；2.中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710054)

我国的能源结构决定了在很长一段时间内煤炭依然是我国的主体能源，而在目前经济发展新常态下，煤炭生产必须由原来粗放型开采模式转向绿色、智能、安全、精准的科学开采模式[1-3]，近年来，相关团队和煤炭企业联合开展了诸多新模式新技术的研究工作，但在实施应用过程中，因为研究、设计、建设三个方面的不贴合、不协同而导致无法系统地考虑全矿井布局和影响，也致使先进的技术和理念在煤炭行业应用效果欠佳。

另一方面，煤炭建设行业经过多年的发展，各板块(研究、设计、建设)均形成了自有的一套模式和方法，一般的“转型升级”方法对煤炭建设行业收效甚微，而煤炭建设行业的转型升级之路到底在哪，诸多学者也都做出过相关探索。安和人[4]阐述了中国煤炭建设行业现状，指出固守原有技术与市场的企业势必呈现萎缩态势，提出煤炭建设企业转型发展中应注重企业间的强强联合，提高市场竞争力；潘广生[5]提出煤炭行业设计单位应加强与煤炭科研院校、部门的合作与交流，设计单位还应加强与工程单位的合作，加快科技成果向生产力转化的步伐；徐亮[6]提出推动煤矿建设技术创新体系建设，形成校、设、施、研结合为主体的煤炭建设创新体制，引导企业加大科技投入，加强新技术的学习能力和培训体系建设，鼓励研发原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，形成专利专有技术；冯冠学[7]提出煤炭建设行业的发展要不断创新设计理念，抢占未来技术和产业制高点，吸收先进的技术成果，同时要加大工程总承包模式的应用与推广。上述研究和探索多停留在理论阶段，对行业本身的产业升级指导意义有限。本文从行业产业升级角度考虑，针对矿井研究-设计-建设协同一体化发展[8]，提出“两院融合、三位一体”的发展模式，以中煤能源研究院和中煤西安设计公司融合发展为例，阐述了该发展模式对建设绿色、安全、高效的现代化矿井的积极作用。

1 “两院融合、三位一体”发展模式

1.1 煤炭工业发展现状及趋势

煤炭是我国经济发展的支柱能源，在建国70年间煤炭产量均能保持较高的增速，而煤炭工业的发展大体也可以分为四个发展时期[9]，即恢复与初步发展时期(1949—1977年)，转型发展期(1978—2000年)，超常发展期(2001—2012年)，结构优化期(2013年至今)。经过2001—2012年的超常发展期的爆发式增长，逐渐暴露出煤炭工业在环境影响、安全生产、产能过剩以及开采技术方面诸多问题和局限。针对这些问题，从国家到地方，从行业到企业开展了大刀阔斧的改革，我国煤炭工业步入结构优化期。近年我国煤炭生产量和消费量对比如图1所示，我国煤炭占一次能源消费比重如图2所示。

图1 近年我国煤炭生产量和消费量对比图

图2 近年我国煤炭占一次能源消费比重

在这期间，煤炭生产量与消费量相对稳定，煤炭占我国一次能源消费的比重有明显的下降，相关研究预测[2]到2030年，煤炭在我国一次能源消费结构中的比重占55%左右。到那时，煤炭虽然依然是我国的主体能源，但是相较目前的生产能力，预测将有更多的落后产能被淘汰或者整合。近年我国煤炭采选业固定资产投资额如图3所示，从图3可以看出国家近年在新增矿井建设方面投资力度大幅下降，这与我国的能源结构调整目标相符，所以将来有关矿井设计建设的格局也会发生变化：一方面设计建设的新矿井数量会下降，老矿井升级改造项目增多；另一方面新建矿井的屈指可数和环保、安全等方面的压力将倒逼矿井设计建设工作向智能化、精细化、无害化等高标准、新理念无限贴近。

图3 近年我国煤炭采选业固定资产投资额

1.2 煤炭建设行业现状及存在的问题

长期以来，我国工程建设的主要模式是由一个建设单位分别对应勘察、设计、施工、监理、检测等多方主体，国际上大的企业没有单独只搞设计或施工的[7]，都是按照工程公司或项目管理公司的模式进行，实践证明这种模式是能够真正促进企业发展的比较好的模式，工程总承包也已成为国内很多设计公司的发展方向。

煤炭的研究单位与设计单位相对独立[10]，设计单位主要包括煤炭设计院、设计公司，主要从事矿井的勘察设计等工作，设计公司主要根据设计规范、规程规定，结合项目建设条件对工程建设项目投产前时段提供咨询设计或包含咨询设计、设备采购、施工安装的工程总承包服务活动。煤炭系统的研发单位有各煤炭研究院和高等院校，主要针对国家、行业存在的科研难题或者有前瞻性的科技应用进行攻关研究，工程项目建设期间和投产运营后遇到的重大难题一般也由相关科研机构来提供配套解决方案。

目前研究、设计、建设三者的工作模式，在实际应用过程中，容易使很多建设中的重点、难点问题在项目建设初期阶段发现不了、解决不了，直到项目建设期间或投产后才逐步暴露，再研究解决，在这过程中势必会造成项目管理成本增加、工期延后、投资超额、项目质量缺陷等问题。

如某矿区煤矿建设项目由于初期地质资料不准确、冲击地压及水害防治研究不充分，导致四个千万吨矿井未能按照冲击地压和水文地质复杂矿井设计，造成开拓开采系统设计不合理、安全设施设计不到位，矿井投产后追加改造及安全费用达数十亿元。

1.3 “两院融合、三位一体”发展模式的形成机理

我国的经济社会的发展不但离不开煤炭，而且对未来煤炭的产率和品质还有更高的需求，与此同时，新时代下社会对煤炭行业在矿山灾害防治、绿色矿山建设等方面也提出了新的期许，希望在满足经济开采活动需要的同时又使得自然生态环境和劳动工人的人身安全得到保护，实现资源开发与自然和谐、与社会和谐。

针对社会发展需求和全社会的期许，煤炭行业要将矿井建设与生产中的很多科研工作向设计前端转移，将安全、绿色的理念融入设计，做到矿井灾害从源头控制，在设计阶段要统筹考虑矿井的灾害防治和矿区环境保护等问题，随着煤炭开采技术不断向智能化精准开采的方向迈进，矿井设计工作也要打破常规思路，做到精细化设计，避免矿井重复性的改造，降低矿井无效的资金投入。

设计和研发工作对任何一个行业来说，都是其发展的重要力量。煤炭行业的设计和研发机构是相互独立的，设计工作的特点是系统、全面，但多依据规范执行，创新、更新周期较长，研究工作的特点是新颖、先进，但多针对具体问题，系统性有所欠缺。至于工程建设更是没有很好的融入其中，常常呈现出得不到及时有效的指导。

综合设计、研发、工程建设的现状及行业的发展需求，三者协同作业的“两院融合、三位一体”发展模式是未来的工作开展和发展的趋势。

2 “两院融合、三位一体”发展模式内涵及意义

2.1 “两院融合、三位一体”的内涵

“两院融合、三位一体”发展模式的内涵分为广义和狭义两个层次：广义上的内涵是指为了打造安全、绿色、高效的现代化矿井，行业内的研发、设计和工程建设三方面高度融合，协同作业，执行融合下的精确分工，促使行业的不断升级优化；狭义上的内涵是一家煤炭设计工程公司和一家研究院开展深度合作、融合发展，以工程总承包为载体，以研发为动力，以设计为主体，提高矿井建设质量。

广义内涵是该发展模式的最理想的状态，即行业内研发、设计和工程建设的大融合；狭义内涵是探索该发展模式的开端，在此基础上通过搭建“产学研”平台或者战略合作的形式，不断扩大融合范围，可以逐步靠近广义的发展模式内涵。

2.2 “两院融合、三位一体”的实施路径

以研究促设计，实现技术互补，将研究工作贯穿于项目的可研论证、初步设计、施工图设计等阶段。将研究院的最新研发成果充分体现在矿井设计过程中，通过研究、预判矿井可能存在的灾害风险，并通过数据分析、模拟试验等科研手段进行风险评估，为设计方案的确定提供科学依据和数据支撑。使矿井在设计阶段即主动预防可能的灾害影响，避免灾害发生后的被动治理、方案调整和改造，从源头上为矿井安全高效连续生产提供技术保障。

将研究深度参与的设计成品带到建设项目中，设计工程公司对建设项目进行工程总承包，对各施工单位进行工程总承包管理，并在此基础上组建项目管理部，项目管理部统一协调工程总承包项目部，设计项目组，科研组以及相关施工单位，对整个项目的施工—设计—研发进行统筹管理，提高项目的实施效率。在具体项目实施过程中，科研组与设计组分别派驻施工代表对工程施工实时指导，工程现场将存在的问题和效果实时反馈给科研和设计，保证了项目的先进性。

2.3 “两院融合、三位一体”的意义

设计团队长于系统上优化和规范实施，研究团队长于在点上深入和重点突破，两者优势的充分融合，可以促使设计不断优化、科技不断创新。

科研因素的加入，可对设计业务形成全方位的支持和提升，拓展服务周期，向前延伸，使矿井在设计阶段即可主动预防可能的灾害影响，将煤矿高效的生产技术和先进的灾害防治技术融入设计中，真正做到了设计统筹布局、灾害源头控制，从源头上为矿井安全高效连续生产提供技术保障；向后扩展，科研和工程技术服务的加入使设计业务从仅面向煤矿建设期拓展到涵盖生产运营期的全生命周期，为煤矿提供全方位、全覆盖、个性化的全生命周期服务。同时可带来设计方法和手段的革新，为设计注入先进技术和理念，不断促进设计优化。主动预防措施的采取也有利于提升工程建设项目的质量，避免了修改方案、返工、灾害治理等带来的工期延长和造价上升，从而保障总承包项目的经济收益。

建设项目总承包模式下：一方面，可以准确的将企业在建设中的实际需求反馈给设计和科研，使得设计方案的优化和新技术、新产品、新工艺的研发能做到立足实际、有的放矢；另一方面，新的科技成果可以直接应用到工程中去，发现问题后设计及科研人员及时改正和调整并吸取经验，通过筛选后的科技成果在工程中的良好示范作用还有利于该成果的进一步推广及应用，可极大的促进科研成果的转化应用。

综上，该发展模式存在以下几个方面的意义：①有助于科研、设计与工程建设三个方面的促进提升；②有助于先进技术在煤炭行业的转化应用；③有助于煤炭行业内设计、研究机构转型发展；④有助于煤炭产业升级，促进能源改革。

3 应用案例

中煤能源研究院和中煤西安设计工程有限责任公司(以下简称“西安设计院”)同隶属于是中煤集团，西安设计院是原煤炭部8所设计院之一，拥有60多年的历史，煤炭勘察设计及工程总承包是其主要的业务板块；中煤能源研究院于2016年在西安成立，是中煤集团科技创新体系的重要组成部分。中煤能源研究院与西安设计院目前实行“一个机构、两块牌子”，基于这一特点，提出了“两院融合、三位一体”发展模式，即设计院与研究院两院相互促进、相互融合的“两院融合”发展，设计、研发、工程总承包三个业务板块互为支撑的“三位一体”模式，将“设计、研发、总包”作为整体一盘棋来考虑，坚持“以设计为主体、以研发为动力、以总包为载体”，充分利用三者之间辩证统一关系，全面提升两院的综合实力。

西安设计院与中煤能源研究院着重在战略、文化、管理、人才、业务五个方面进行了深度融合：

1)战略融合。战略融合是指引，两院在未来的发展战略规划上统一布局，确定共同的发展方向，以共同的战略规划指导两院的各自的规划，达到上层设计的步调一致，为后续融合发展实施奠定基础。

2)文化融合。文化融合是驱动，两院同属于中煤集团，在中煤集团“和”文化引领下，共同积极培育设计研发子文化，打造以“研发基础上的设计和设计支撑下的研发”为核心的设计研发文化。

3)管理融合。管理融合是关键，中煤能源研究院和西安设计院共用同一套领导班子和管理机构，在进行管理决策时有利于将两院工作当做一盘棋统一部署考虑；中煤能源研究院在制定相关管理制度的时候是以西安设计院成熟制度为基础，便于后续各项管理过程中的统一协调。

4)人才融合。人才融合是根本，对于设计及科研院所来说，人才是最重要的资本，各项融合最终都需要靠人去融合实施。中煤能源研究院和西安设计院制定了人才互通和专家共享机制，两院的技术人才不局限在一处，具体根据两院各部门的人才需求和项目的人员配备进行互通调整；两院的专家实行共享，对重大技术方案和技术问题进行联合研讨攻关。

5)业务融合。业务融合是目标，也是两院融合的最终体现，两院有针对性地建立了相关机制，推动业务的有效融合，让研究院深度参与到设计工作中，优化设计布局，提高设计成品质量，让设计院配合科研和技术服务，力求科研方案系统完善，促进成果转化。

西安设计院有近20年的工程总承包历史，中煤能源研究院和西安设计院的“两院融合”是“三位一体”的基础和前提。基于“两院融合”开展的工程总承包项目是“三位一体”的有力体现，两院针对所有工程总承包项目采用“三位一体”服务模式，在原有工程总承包项目部的基础上增设了项目管理部，统筹协调施工-设计-研发的各个方面。

中煤能源研究院和西安设计院借助同属于中煤集团的制度优势，率先开展“两院融合、三位一体”发展模式的研究，并大胆尝试应用。三年来，两院在该发展模式下取得了很好的效果，对巩固市场、拓展市场范围、提高营业收入起到了明显的推动作用。此外，中煤能源研究院借助“产学研”平台的搭建与国内诸多研究机构及团队开展了充分的合作，逐步扩大了该模式的应用范围。

4 结 语

新的经济常态下，国家和社会对煤炭行业提出了新的要求，既要拥有保证经济稳定增长的煤炭产量，也要提高煤矿安全性，减少煤炭开采对环境的影响程度。基于社会的新要求，结合我国煤炭工业近年发展现状，提出了将安全、绿色智能、精准的理念融入设计，避免矿井重复性的改造，降低矿井无效的资金投入。结合行业内的设计、研究、工程建设的现状，提出了“两院融合、三位一体”发展模式，即研发、设计和工程建设三方面高度融合，协同作业，执行融合下的精确分工，促使行业的不断升级优化；以工程总承包为载体，以研发为动力，以设计为主体，提高矿井建设质量。“两院融合、三位一体”发展模式有助于科研、设计与工程建设三个方面的促进提升以及先进技术在煤炭行业的转化应用和煤炭产业升级，同时可为行业内设计研究单位转型发展提供参考。