京津冀地区砂石矿产供需形势分析及资源开发利用基地划定

郭冬艳，吴尚昆，张玉韩

(中国自然资源经济研究院，北京 101149)

京津冀协同发展是十九大报告提出的国家重大发展战略，协同发展中的新型城镇化建设和交通基础设施建设加大砂石需求，但是生态环境保护要求的提高限制了砂石开发区域，产业转型升级要求进一步缩减砂石产能，砂石供需缺口较大。孙婧等[1]、程晓娜等[2]、史雪莹等[3]从全国层面对砂石资源开发利用现状展开分析；胡幼奕[4]从行业角度对砂石的发展趋势进行了预判；薛军等[5]提出依托京津冀协同发展战略，通过资源化利用保证北京市砂石供应，但是并未从京津冀区域整体出发探究砂石保障问题。

本文采用年均增长率法、系数预测法、专家预测法估算了京津冀“十三五”期间砂石矿产消费，分析京津冀地区砂石供给来源和供给量，明确供给保证度和供给缺口，依托砂石资源开发利用现状和生态环境条件，采用核密度估计法[6]划定了十大砂石开发基地，以促进规模化、集约化的绿色生产，提高砂石供给能力，缩减供需缺口，为京津冀协同发展做好保障。

1 砂石资源开发利用现状

砂石矿产是指新型工业化、城镇化建设最基础的原材料，其开发利用关系到国家基础设施建设，对于保障经济社会可持续发展具有不可替代的作用。当前学术界对于砂石矿产的范围尚无统一定论，而从资源管理的角度来看，砂石矿产可用作建筑材料，但其具体矿种名录标准不一。笔者根据京津冀砂石资源禀赋情况，将砂石矿产研究范围确定为：建筑石料用灰岩、建筑用安山岩、建筑用白云岩、建筑用橄绿岩、建筑用灰绿岩、建筑用砂、建筑用砂岩、建筑用闪长岩、建筑用石料、建筑用玄武岩、砖瓦用砂、砖瓦用砂岩、砖瓦用页岩13种。

截至2017年6月，京津冀砂石矿山共计314个，设计规模约为1.126亿t。北京市没有砂石矿山;天津市仅有1个矿山，建筑用白云岩设计规模为0.006亿t;河北省共计有砂石矿山313个，设计规模为1.12亿t。

2 砂石资源需求预测

2.1 年均增长率法

根据中国砂石协会的统计，砂石矿产消费量按照水泥产量乘以6确定。根据历年来砂石矿产消费的年增长率，计算出年均增长率为1.94%，以2015年为基期，预测未来五年砂石矿产年消费量，加和即得到“十三五”期间砂石矿产总消费量为31.53亿t，年均消费量为6.3亿t。

2.2 系数预测法

根据《交通运输发展规划》和《国民经济与社会发展规划》，统计“十三五”期间京津冀地区铁路、公路、城镇化建设的重大项目，测算工程量，采用系数计算法，预测“十三五”期间砂石资源需求量(表1)。

根据中国砂石协会提供的资料，住房建筑面积砂石用量为0.8 t/m2，铁路和城市交通轨道砂石用量平均7 t/km，高速公路砂石用量平均为6 t/km，一般公路砂石用量为5.4万t。据此，计算出“十三五”期间京津冀砂石消费量33.52亿t，年均消费量为6.70亿t，其中，北京市和天津市年均消费量均为1.54亿t，河北省年均消费量为3.62亿t(表2)。

表1 京津冀地区“十三五”期间重大建设项目工程量Table 1 Quantities of major construction projects inBeijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

注：资料来源自《北京市“十三五”时期交通发展建设规划》《天津市综合综合运输“十三五”发展规划》《河北省综合交通运输体系发展“十三五”规划》《2016年北京市国民经济和社会发展统计年报》《2016年北京市房地产市场运行情况》《2016年天津市国民经济和社会发展统计年报》《2016年河北省国民经济和社会发展统计年报》《2016年1～12月河北省房地产开发投资完成情况》。其中，房屋施工面积按照2016年施工面积确定“十三五”总量，二手房装修也需要消耗砂石，但是因为数据难以量化，故没有统计

表2 京津冀地区“十三五”期间砂石矿产消费量Table 2 Consumption of sandstone minerals in Beijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

2.3 专家预测法

据北京科技大学倪文教授的测算，京津冀地区每年仍在持续消费6亿～8亿t的建筑用砂石料，进行各种基础设施和住房建设[7]。北京市建筑材料科学研究总院陈旭峰副院长对京津冀地区建筑砂石资源利用情况进行了研究，他认为“十三五”期间，北京市辖区内砂石需求基本稳定，混凝土行业砂石消费量维持在1.8亿t以上。北京市建委建筑节能与建筑材料管理处处长薛军，在第四届全国砂石骨料行业创新大会在上提出北京市近年来混凝土年产销量约1亿m3，预计在“十三五”期间砂石消费量将维持在1.8亿t以上[5]。

2.4 需求总量确定

通过以上三种计算方法，可以得到“十三五”期间京津冀地区砂石矿产消费量在30亿～40亿t之间。年均增长率法中，因为增长率的确定是取过去十年的结果，随机性较强，与事实的偏离度可能较高。系数计算法，仅考虑了住房、公路、铁路以及城市轨道等因素，对农村道路考虑较少，也缺乏对水利设施和交通枢纽的考量，所以数值偏小。专家预测法区间范围较大，在30亿～40亿t之间，与系数比较法差值较大。因为专家普遍认为北京市消费量基本在1.8亿t，因此对系数进行修正，北京市消费量由1.54亿t修正到1.8亿t。因此，综合三种方法，保守估计京津冀地区“十三五”期间砂石矿产消费量为33.81亿t，年均消费量为6.96亿t。其中，北京市年消费量为1.8亿t，天津市为1.54亿t，河北省为3.62亿t(表3和表4)。

表3 三种方法预测砂石矿产消费对比分析Table 3 Comparative analysis of three methods forpredicting consumption of sandstone minerals

表4 京津冀地区“十三五”期间砂石矿产消费量确定Table 4 determination of sandstone minerals consumptionin Beijing-Tianjin-Hebei region duringthe 13th Five-Year Plan period

3 砂石矿产供给分析

砂石供给的主要来源有四种，分别是砂石矿山开采、固体废物再利用(包括尾矿废石和建筑垃圾生产砂石)、工程建设项目采出、无证开采。砂石矿山开采量可以通过矿山开发利用年报得出，固体废物利用可以根据文献资料得出，工程项目采出并无统计口径，无证开采属于非法供给，不予考量。

3.1 矿山开采

根据2017年6月的矿业权数据库数据可以得知，矿山开采设计规模约为1.126亿t。但是实际开采中，矿山企业会根据市场需求实际状况压缩或者扩大实际产量，因此部分数据暂时无法获得，所以暂将矿山设计规模视作矿山开采产能。

3.2 固体废物利用

北京市利用尾矿废石生产的砂石产品约为2 700万t。河北环首都圈储存着大量尾矿废石资源，主要分布在承德市、唐山市的遵化市和迁安市、保定市的涞源县等，累计堆存超过59.77亿t，其中，承德市35亿t、唐山市18.78亿t、涞源县1.49亿t，每年矿山开采还有新产生的废石3亿t[5]。若现有尾矿废石加工成机制砂石，足够京津冀地区使用10年以上，但是尾矿废石生产砂石产业刚刚兴起，目前的综合利用率低于十分之一，按10%计算，最高供给量为3 000万t。京津冀地区固体废物利用可供给量在5 700万t左右。

3.3 保障度确定

综合矿山开采和固体废物利用两个途径，京津冀内部供给量仅为1.696亿t。供给保证度在24.36%左右，供需缺口高达5亿t左右。

4 砂石开发基地划定

为保障砂石供应，以资源禀赋为基础，避让生态保护区域，科学划定一批砂石开发基地，促进规模化、集约化生产，提高砂石供给能力，缩减供需缺口。

4.1 数据

本研究采用的数据为2016年京津冀地区砂石矿业权设计开采规模数据和禁止开采区数据，分别来源于全国矿业权数据库以及北京市、天津市、河北省的第三轮矿产资源规划数据库。

数据处理方法为：根据矿业权、矿山、和禁止开采区的坐标信息，将其转换成ArcGIS软件可识别的Shapfile格式。

4.2 方法

影响砂石资源开发基地的主要因素包括开发利用现状以及生态环境条件，以这两项要素为准则层，按照科学性、可比性、可操作性、目标导向性等原则，最终设计开采规模和生态功能重要性指标作为砂石资源开发基地划定的指标体系。其中，生态功能重要性为约束性指标，在目前我国生态文明建设背景下，对于生态环境非常重要的区域，限制矿产资源开发。因此，本文考虑将砂石矿山与禁止开发区域叠加，将位于禁止开发区域的矿山剔除之后，以设计生产规模为评价标准，采用核密度估计法划定砂石开发基地。核密度估计法是在概率论中用来估计未知的密度参数，它基于已知数据，采用无参数估计法对未知概率密度函数进行估计，使估计得到的概率密度函数与实际的概率密度间的均方积分误差最小，其关键是核函数的选取以及宽带的确定。

4.3 结果分析

对砂石矿山的设计生产规模进行核密度分析，并采用自然断点法分为三级，选择二级核的边界，经过归并组合得到砂石开发基地共10个，分别是承德宽城-平泉基地、秦皇岛卢龙-昌黎基地、唐山遵化-迁安基地、秦皇岛抚宁基地、 张家口宣化基地、保定易县-满城基地、保定唐县-曲阳基地、石家庄井陉-平山基地、邢台基地、邯郸武安-涉县基地(图1)。

图1 京津冀砂石矿产核密度分析结果Fig.1 Analysis results of nuclear density ofBeijing-Tianjin-Hebei regionsandstone minerals