Добыча угля подземным способом кузбасс

УГОЛЬ КУЗБАССА

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Открытый закрытый вопрос

Еще недавно вопрос о предпочтительном способе добычи казался практически решенным

Открытый способ получил значительное распространение, и много лет угледобыча в Кузбассе прирастала за счет новых разрезов. С точки зрения бюджета преимущества открытого способа добычи угля — неоспоримый плюс. Но…

Плюсы и минусы

Открытая добыча угля в России составляет 2/3 общего объема. Этот способ считается наиболее производительным и дешевым. Он имеет ряд преимуществ перед подземным, в числе которых:

• возможность применять высокопроизводительную технику и оборудование;
• высокая производительность труда за счет применения мощной техники, более широкая рабочая зона;
• лучшие условия труда и безопасность горняков по сравнению с добычей угля на шахтах;
• короткий период строительства, быстрое освоение производственной мощности, за счет чего снижаются капитальные затраты;
• более полная выемка угля, чем на шахтах.

Однако при этом не учитываются связанные с ним сильные нарушения природы — создание глубоких карьеров и обширных отвалов вскрышных пород. Как правило, объем вскрышных пород в несколько раз превышает объем добываемого угля. При добыче открытым способом основным источником загрязнения является неорганическая пыль, содержащая диоксид кремния, угольную золу и сажу. Ежегодно в Кемеровской области в атмосферу выбрасывается более полутора миллионов тонн загрязняющих веществ, а в водоемы — более полумиллиона кубометров грязных сточных вод. Средние уровни содержания вредных загрязняющих веществ в воздухе разных городов Кемеровской области превышали предельно допустимые в России концентрации в два-три, а где-то и в 18 раз.

Шахтная добыча дороже и отличается высокой аварийностью. Но главное преимущество в добыче угля подземным способом — она наносит меньший урон окружающей природной среде. Конечно, как и во всяком производстве, негативные факторы для экологической обстановки при подземной разработке месторождений угля присутствуют (наличие пустот в отработанном пространстве, выделение метана на поверхность, нарушение водного баланса), но степень их воздействия значительно меньше, чем при открытом способе.

Не торопиться сбрасывать со счетов

Необоснованность отказа от подземного способа добычи угля в свое время подчеркивал Андрей Моисеенков, директор ГУ «ГУРШ», подводя итоги программы ликвидации особо убыточных шахт и разрезов:

— Сама программа, методы реализации и принятые решения по ее обеспечению являются не бесспорными. Многие закрытые шахты, особенно с дефицитными марками углей, при современной рыночной стоимости одной тонны угля были бы рентабельными, сохранили многие потерянные рабочие места и поддержали бы топливно-энергетический комплекс страны. Востребованность в углях, хаотически добываемых на горных отводах закрытых шахт, возросла и свидетельствует о преждевременности ликвидации многих шахт. Кроме того, на стадии завершения реструктуризации мы имеем серьезные экологические недоработки, а в отдельных регионах (Кузбасс, Восточный Донбасс, Кизеловский бассейн) серьезные экологические проблемы. То есть реализация проектов не привела к эффективному решению социально-экономических задач, что требовалось в рамках идеи реструктуризации.

Он выделил следующие негативные последствия роста объема добычи угля открытым способом:

большая вероятность столкнуться с неблагоприятными экологическими последствиями в отдаленной перспективе, которые на момент разработки месторождения не являются столь очевидными;

помимо экологических последствий, существуют последствия для экономики угледобывающих регионов. Нарушенные земли и земли, занятые породными отвалами, на продолжительный срок изымаются из хозяйственной деятельности. Теряются возможности строительства новых промышленных предприятий, дорог, использования земель для сельского хозяйства. Это наносит урон другим отраслям промышленности угледобывающих регионов;

необходимость удаления больших объемов вскрышных пород делает открытый способ добычи угля весьма уязвимым к колебаниям уровня цен на уголь. По этой причине отрабатываемые запасы угля могут стать нерентабельными.

Размер указанных негативных последствий для угледобывающих регионов можно снизить, если в тех случаях, когда возможно применение и открытого, и подземного способов добычи, предпочтение отдавать последнему.

Под землей не без робота

Говоря о подземном способе добычи угля как о щадящей для природы технологии, ученые пытаются минимизировать его минусы. Сегодня речь идет главным образом о том, чтобы по максимуму передать работу шахтеров автоматике. Группы исследователей ищут способы использования роботов на предприятиях горной промышленности, чтобы заменить людей на опасных работах, а также помочь в их спасении.

Разрабатываются концепции роботизированной шахтной крепи, которая сама шагает в очистном забое и при добыче угля с мощных пластов ориентируется на окружающий горный массив. Существующие образцы «робота-шахтера» способны обслуживать восемь участков шахты. Кроме подобных универсальных систем, создаются варианты машин, выполняющих различные горнопроходческие работы, бурение штифтов, погрузку породы.

Пока еще ни одна из предлагаемых установок не может полностью исключить присутствие человека в шахте. Поэтому в основе научных интересов — максимальная автоматизация, компьютеризация и роботизация всех возможных процессов добычи и переработки угля, направленных на обеспечение высокой производительности труда и сокращение присутствия шахтеров в опасных зонах.

А вот роботы-спасатели уже работают, например, китайская корпорация «Кайчэн» наладила серийный выпуск автоматического устройства, способного работать на ликвидации последствий аварий в шахтах. Он может попасть в эпицентр аварии и передать данные спасателям.

Затянуть разрезы

Сторонники открытого способа добычи угля тоже предлагают свои варианты для минимизации негативных последствий такого способа производства.

Открытые горные работы должны иметь ограничение, свой предел, за которым уже нужно использовать другие технологии. В их числе: «Хай Волл» (комплекс глубокой разработки пластов или КГРП), о котором несколько лет назад много говорили, как о безлюдной технологии. Впервые в России его испытали на разрезе «Распадский» В начале этого века за границей работало уже 150 таких комплексов, но на «Распадском» комплекс не прижился, потому что кровля расслаивалась и осыпалась. После этот комплекс работал на Талдинском разрезе, и, кажется, не без успеха.

Также сегодня выдвигаются все новые и новые предложения по поводу нейтрализации «лунных ландшафтов», которые остаются после отработки разреза. Начиная от пересмотра законов об ответственности собственников на федеральном уровне и заканчивая различными вариантами «опережающего облагораживания».

Одним из таких предложений служит способ опережающего окультуривания нарушенных земель, при котором выдача лицензии на добычу угля открытым способом новым угольным разрезам будет возможна только при окультуривании отработанных ранее разрезов. Смысл его в том, что получивший такую лицензию собственник должен создать в котловане, оставшемся от предыдущего разработчика, подземное помещение. В него он и будет перемещать вскрышной грунт.

Пустоту котлована разработчик Валерий Ларин, кандидат технических наук, предлагает превратить в специальное подземное помещение, повторяющее по форме контур котлована, с прочным перекрытием, способным выдержать слой плодородного грунта толщиной 5-10 метров. Борта котлована, по сути, являются уже готовыми стенами помещения.

— В каждом конкретном случае проектировщики помещений рассчитают и создадут надежные перекрытия подземного встроенного в котлован помещения.

На перекрытие вернут вскрышной грунт с таким расчетом, чтобы плодородный слой грунта оказался сверху. На нем могут вырасти сады, подобные висячим садам Семирамиды (810-806 годы до нашей эры)… Подземные помещения при соответствующем дооборудовании могут быть использованы как хранилища продуктов питания или цистерн с горюче-смазочными веществами, или как лаборатории с постоянной температурой и влажностью, или как гаражи. Возможно их использование под гостиницы со стоянками для автомобилей, под архивы и картинные галереи. В подземных помещениях могут расположиться торгово-развлекательные центры и спортивные площадки. Внутренний автотранспорт логично заменить экологичными электрокарами. Появятся эскалаторы, лифты и другие коммунальные системы.

Проникая в недра

На пресс-конференции, состоявшейся в январе 2019 года, отвечая на вопросы журналистов, Сергей Цивилёв, губернатор Кемеровской области, сообщил, что область берет приоритет на поддержание подземного способа добычи угля. Да, уже несколько десятилетий как промышленники предпочли открытую добычу и существенно уменьшили количество погибших наших горняков. Но так увлеклись, что испортили и экологию, и внешний вид Кузбасса.

— Это не означает, что все месторождения должны разрабатываться только подземным способом, — подчеркнул Сергей Евгеньевич, — у каждого — свои особенности, каждому месторождению следует подбирать свой эффективный способ отработки. Предприятиям, уже ведущим открытую добычу угля в Кузбассе, придется строго соблюдать требования о санитарно-защитной зоне, минимум один километр, вкладывать в рекультивацию, соблюдать ограничения по взрывам, по перевозкам угля, переселять проживающих на подработанных территориях. В результате эти ограничительные меры влияют на экономику, на себестоимость угля.

На встрече прозвучало вполне резонное напоминание о том, что технологии подземной добычи сегодня далеко ушли вперед и легко конкурируют с открытыми работами. Например, не далее как полгода назад на одной из шахт Кузбасса был установлен мировой рекорд добычи угля за месяц. В августе там на-гора выдали 1 миллион 627 тысяч тонн. Конечно, главная заслуга в этом — самих шахтеров, но немаловажную роль сыграла в этом и новая техника, используемая на производстве. Например, очистной комбайн нового поколения Eickhoff SL 900, который приобрела компания-рекордсмен, способен добывать до четырех тысяч тонн угля в час. Техника дала возможность перейти на новый пласт, где можно было готовить лавы с длиной забойной части 400 метров, каких в России нет. Новая технология отработки позволила за меньшее количество циклов добывать больше угля. Все настроено и в забое, и в транспортной цепочке на то, чтобы комбайн резал чуть ли не безостановочно.

Травматизм в шахтах, в том числе смертельный, резко сократился благодаря развитию технологий и соответствующего сокращения до минимума участия людей. Предприятиям же открытой добычи среди прочего приходится в последнее время нести значительные издержки на дизельном топливе, включая экологические. Такое сочетание растущих издержек в открытой добыче и развития шахтных технологий, по мнению Сергея Цивилёва, позволяет «направлять добычу угля в сторону подземной».

Кроме того, Сергей Цивилёв сообщил, что выданные в последнее время новые лицензии на добычу угля в Кузбассе не являются фактически новыми, а относятся к прирезкам, то есть участкам недр, примыкающим к уже имеющимся угольным разработкам.

Источник

Чем обусловлена низкая себестоимость добычи угля в Кузнецком угольном бассейне

Кузнецкий угольный бассейн является бесспорным лидером по объемам залежей каменного угля в России. Кроме того, способ добычи твердого топлива на Кузбассе экономически выгодный, ввиду низкой себестоимости и сравнительно малых капитальных затрат.

География Кузнецкого угольного бассейна

Сибирь богата полезными ископаемыми и, прежде всего, каменным углем. В ее южной части располагается самое крупное месторождение – Кузнецкое. Благодаря ему вся Кемеровская область именуется Кузбассом – это ее второе официальное название. Месторождение находится в небольшой котловине, между Алтайским хребтом, Кузнецким нагорьем Алатау и горно-таежным регионом Горная Шория.

Угольный бассейн расположен в зоне с резким континентальным климатом, который характеризуется частыми колебаниями температур, из-за чего осложняется добыча природных ископаемых. Регион разрабатывается уже не одно десятилетие, вследствие чего был сильно изменен ландшафт.

• дата открытия – 1721 год;
• протяженность – 800 км вдоль Транссибирской магистрали;
• площадь бассейна – 26 тысяч км 2 ;
• количество шахт – 50 и 33 разреза;
• балансовые запасы – 600 млрд тонн;
• объемы залежей коксующих углей – 643 млрд тонн;
• доля некачественных углей (не соответствующих мировым критериям) – около 50%;
• средняя мощность пластов – 14 м;
• средняя глубина шахт – 315 м;
• доля объема добычи – 40%;

Распределение балансовых запасов углей Кузнецкого угольного бассейна

• зональность – невысокая – 4–6%;
• содержание серы – до 0,65% (низкое);
• калорийность – 8,6 ккал (высокая);
• удельная теплота сгорания – до 8500 ккал/кг.

Как работает угольный разрез

Как добывается уголь на Кузбассе

На Кузнецком месторождении разработка пластов угля осуществляется двумя основными способами:

Подземный способ предполагает строительство шахт, глубина некоторых доходит до 400 метров. Это самый затратный вариант, но при глубоком залегании нет альтернативы. Около 70% всех углей добывается в шахтах. Остальные – открытым, карьерным способом. На той территории бассейна, где угольные пласты залегают неглубоко, открываются разрезы.

Угольные разрезы Кузбасса

Снимаются верхние слои почвы, а с помощью техники вывозится угольная порода. Если слой рыхлый и его толщина небольшая, то используются только бульдозеры для вскрышных работ. Если порода залегает толстым слоем и имеет высокую плотность, то используют экскаваторы, драглайны, предварительно могут проводиться взрывные работы. Грузовые автомобили, вагоны и прочая автотехника используется для транспортировки добытого твердого топлива.

Сегодня в обслуживание разрезов вовлечены:

Работа техники на Кузнецком угольном бассейне

• 450 экскаваторов;
• 80 электровозов;
• 300 бульдозеров;
• 900 думпкаров;
• 120 подъемных кранов;
• более сотни буровых станков и большегрузных автомобилей.

Открытый способ довольно экономный, а добытое сырье имеет низкую стоимость. Но разработка карьеров наносит значительный урон окружающей среде, изменяет ландшафт и загрязняет воздух – пыль разносится на несколько километров. Самые крупные угольные разрезы кузбасского бассейна:

• Сибиргинский;
• Красногорский;
• Черниговец;
• Кедровский.

Гидравлическая добыча угля подземным способом

Более прогрессивный способ добычи – гидравлический. Но его можно применять только при наличии значительного количества подземных вод. Порода разрушается и поднимает на поверхность под воздействием струй воды. Технологии такой разработки шахт постоянно совершенствуются и сегодня используются следующие виды подачи воды:

Самый распространенный способ добычи твердого топлива – подземный. Шахты, дающие миллионы тонн угля:

• им. Кирова;
• Распадская;
• Капитальная.

Техника для добычи угля

Для добычи используются следующие виды техники:

• комбайны для очистных работ – 365 единиц техники;
• скребковые и ленточные конвейеры – более 12000 единиц;
• проходческие комбайны – 200 единиц;
• электровозы – 1740 единиц;
• механизированные комплексы – 180 штук;
• 450 погрузочных машин.

Большинство процессов полностью автоматизированы. Но, тем не менее, доля ручного труда остается высокой. Шахты отличаются высокими показателями травматизма, а также нередки случаи обвалов. Поэтому подземный способ считается самым небезопасным.

Основные экономические показатели добычи угля на Кузбассе

Угольная промышленность Кузбасса дает России 12% национального продукта. Оказывает положительное воздействие, как на экономику региона, так и на страны в целом.

Добыча угля в Кузбассе

Основные экономические показатели Кузнецкого угольного бассейна:

• доля залежей в общих объемах страны – 60%;
• доля объема добычи – 40%;
• количество добытого угля – 215,2 миллион тонн в 2015 году;
• динамика прироста – с 1998 года наблюдается стабильный рост: в среднем на 5–8 миллион тон в год;
• экспорт – в 2015 году увеличился на 41%;
• собственное потребление (Кемеровской области и Западной Сибири) – 86 миллиона тонн.

Качество углей в Кузбасском бассейне разное – более 50% имеют неоднородный состав и в таком виде непригодны для дальнейшего потребления. Для переработки такого сырья созданы высокотехнологичные заводы, которые позволили увеличить объем обогащенного сырья с 40% (в 2000 году) до 73% (в 2015). Самый прогрессивный перерабатывающий завод – Кузбассразрезуголь – дает 90% обогащенного угля. Использование современных технологий и механизация процессов влияет на стоимость конечного продукта – снижает ее.

Прогноз добычи угля в РФ

Экспорт кузбасского твердого топлива и других полезных ископаемых Западной Сибири осуществляется в 85 стран мира. При этом значительная часть (90%) всех перевозок производится железнодорожным транспортом. Это дает широкие возможности развития для еще одной сферы экономики – транспортной. Инвестиции, вложенные сегодня на модернизацию основных фондов, принесут снижение стоимости и повышение эффективности использования ресурсов в долгосрочной перспективе.

Чем обусловлены низкие затраты на добычу кузбасского угля

Стоимость горной продукции складывается из множества показателей. Учитываются не только текущие затраты, но и прошлые. К прошлым можно отнести:

• затраты на геолого-разведывательные мероприятия;
• опытные испытания;
• строительство шахт, перерабатывающих заводов;
• организация инфраструктуры – строительство дорог, создание условий для жизни работникам.

Добыча угля по акционерным обществам и компаниям Кузбасса

Текущие затраты включают в себя следующие группы:

• содержание и эксплуатация основных фондов – зданий, сооружений, машин и механизмов;
• модернизация машинного парка;
• заработная плата работникам;
• социальные отчисления на страхование;
• организация сбыта продукции;
• приведение земель, на которых осуществлялась выработка, в пригодное состояние для хозяйственного использования;
• инвестиции в геолого-разведывательные мероприятия, а также подготовительные работы по освоению новых месторождений;
• мероприятия по охране труда и создание безопасных условий работы для сотрудников.

Процентное соотношение по добыче угля на месторождениях РФ

Кузбасский уголь имеет низкую себестоимость за счет разработки карьеров бассейна открытым способом. Он не предусматривает строительство и обслуживание шахт. Первоначальная стоимость карьерного угля на 35% ниже, чем добытого подземным способом.

Добыча угля в России (по способам добычи)

Открытый способ предусматривает использование труда меньшего количества работников. На 33 разрезах занято на 50% меньше людей, чем для обслуживания 50 шахт. Это автоматически сокращает и отчисления на социальное страхование.

Для открытого способа используется меньшее количество машин и механизмов – это также сокращает затраты примерно в два раза. Снижается потребление топлива, электричества, амортизационные расходы.

На стоимость одной тонны каменного угля влияет и общий объем производства. Чем он больше, тем меньшие будут затраты. Поскольку общие капитальные вложения распределяется на большее количество конечного продукта.

Видео: Угольная промышленность

Источник