Состояние открытой добычи угля и возможности ее развития
Развитие народного хозяйства России и стран СНГ требует наращивания объемов добычи угля. Эта тенденция сохранится и в будущем. Причем, объемы добычи угля из подземных горных работ сохраняются на достигнутом уровне, а весь прирост добычи угля будет осуществлен за счет открытых горных работ (см. табл. 1.2). При этом доля угля, добываемого открытым способом, значительно возрастет. Возрастут и объемы вскрышных работ. Однако их рост будет менее интенсивным, так как текущий коэффициент вскрыши несколько снизится благодаря интенсивному вовлечению в разработку месторождений КАТЭКа. Опережающие темпы развития открытого способа добычи угля связаны с технико-экономическими преимуществами этого способа над подземными, основными из которых являются:
1. Высокая производительность труда на разрезах (почти в 10 раз выше, чем на шахтах).
2. Низкая себестоимость добычи угля (в 5 раз ниже, чем при подземном способе).
3. Низкая энергоемкость работ (в 4,5 раза ниже).
4. Меньшие (в 4,3 раза) затраты вспомогательных материалов.
5. Более высокая фондоотдача на 1 руб. капвложений.
6. Более низкие затраты на поддержание действующих мощностей.
В то же время открытые разработки связаны со значительными нарушениями земель, особенно внешними отвалами при разработке крутых и наклонных угольных пластов.
Общие объемы открытой добычи угля и объемы вскрышных работ по месторождениям и регионам России и стран СНГ за 1990 г. приведены в табл. 1.3.
Нa начало 1990 года в бывшем СССР в эксплуатации находился 81 угольный разрез со средней производственной мощностью 4,5 млн т угля в год, в т.ч. в России 63 угольных разреза со средней годовой добычей 3,4 млн т. Большинство разрезов (66) имеют производственную мощность менее 5 млн т угля в год.
В России наиболее крупными действующими, строящимися и намечаемыми к строительству разрезами (по годовой производственной мощности) являются: Березовский N1 (55 млн т), Урюпский (53 млн т), Бородинский N2 (40 млн т), Таллинский (30 млн т), Итатский N1 (60 млн т).
Будет возрастать и средняя глубина разрезов, которая к 2005 году составит 120-125 м. Самым глубоким разрезом является Коркинский, глубина которого в настоящее время составляет 450 м.
Развитие открытого способа добычи угля в первую очередь будет осуществляться за счет реконструкции и технического перевооружения действующих разрезов. Однако для компенсации выбывающих мощностей будет вестись строительство новых предприятий. Наличие пригодных для открытой разработки запасов углей предполагает в первую очередь развитие открытых работ в Сибири и на Дальнем Востоке. Наибольшее развитие получат Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны.
Распределение добычи по бассейнам в России на перспективу приведено в табл. 1.4.
He все потребности экономических районов обеспечиваются за счет добычи угля на месте. Складывающиеся деффициты угля приходится погашать за счет ввоза из других районов. Так, только около половины добываемых в Кузбассе углей будет использоваться в Западной Сибири, 40-45% их будет вывозиться в Европейскую часть и районы Дальнего Востока. Экибастузские угли Казахстана кроме сжигания на месте будут поставляться для покрытия потребностей Западной Сибири и Урала. Часть потребности в энергетических углях Западной Сибири будет покрываться за счет углей Канско-Ачинского бассейна.
Увеличение добычи угля открытым способом связано с ростом объемов вскрышных работ. В структуре затрат на вскрышные работы на угольных разрезах доминирующими являются затраты на перемещение вскрыши в отвалы. Примерное распределение по этому признаку приведено в табл. 1.5.
Источник
Открытый способ добычи угля: за и против
Под данным Росстата, в период с 2000 по 2015 год объёмы добычи угля открытым способом увеличились более чем на 100 млн т в год – с 167,5 до 269 млн т.
В Минэнерго сообщают, что по состоянию на январь 2019 года в России действует 57 угольных шахты и 109 разрезов – почти в два раза больше.
Очевидно, что добыча угля открытым способом имеет гораздо большую популярность, чем подземным способом. Причём в будущем разрезы планируют открывать и дальше – главным образом, на территории Кузбасса.
Как извлекается уголь в разрезах и почему открытый способ добычи так распространён?
Процесс угледобычи
К открытому способу добычи прибегают в том случае, если уголь залегает на небольших глубинах. Такие месторождения называются разрезами — и вовсе неслучайно: они имеют вид длинных углублений ступенчатой формы.
Непосредственно процесс добычи сводится к простой схеме. В чистом виде угля нет, он извлекается из горной породы, сосредоточенной в верхних слоях земли.
В зависимости от количества вредных примесей горняки получают бурый, каменный уголь или антрацит. Каждый вид угля обладает своими характеристиками.
Так называемое «вскрытие» месторождения начинается с вскрышных работ – удаления пустой породы, которая покрывает угольные пласты. Этот процесс проводится двумя способами: с помощью взрывов или же механического рыхления.
Затем горняки с помощью мощных землеройных машин снимают слои пустой породы: на грунт опускают ковш экскаватора (или другой техники – машины выбирают в зависимости от рельефа и почвы), с помощью рычага управления «вгрызаются» в него и заполняют вскрышей.
Горная масса за ненадобностью высыпается в сторону, а уголь, залегающий под ней, вынимается.
Очень важный момент: отработка угольных пластов ведётся в чёткой последовательности, к выемке нижнего слоя породы можно приступать спустя определённое время после выемки верхнего слоя.
Огромное количество вскрыши постепенно увеличивает выработанное пространство разреза, поэтому её транспортируют за пределы разреза, на специальные отвалы. А извлечённый уголь отправляется на склад или на горно-обогатительный комбинат.
После отработки на месте разреза нужно обязательно провести рекультивационные работы: отвалы с пустой породой обычно разравнивают и засыпают плодородным слоем почвы.
Предприятия в плюсе
Открытый способ добычи угля получил большое распространение благодаря своим преимуществам перед подземной добычей в шахтах.
Во-первых, работать на разрезе удобней и гораздо безопасней, нежели под землёй. Работники извлекают уголь в более комфортных условиях – на поверхности меньше вредных газов, есть естественное освещение.
И, конечно, риск смертельных случаев на поверхности намного ниже, чем под землёй.
Во-вторых, при данном способе очень высокая производительность труда – за счёт более свободной рабочей зоны и возможности использования сверхмощной техники.
Из пластов разреза осуществляется более полная выемка угля – потери полезного ископаемого примерно в 3 раза меньше, которые в подземных условиях происходят нередко.
В-третьих, высокая скорость строительства разреза, которая к тому же требует гораздо меньших затрат (примерно в 1,5 раза). Также меньше времени нужно на освоение проектной и производственной мощности месторождения.
И в-четвёртых, из-за низких затрат на строительство экономическая эффективность добычи на разрезе почти в 3 раза выше.
Перечисленные достоинства открытого способа позволяют предприятию извлекать уголь с более низкой себестоимостью.
«Нюансы» экологии
Очевидно, что экономическая эффективность добычи угля открытым способом омрачается некоторыми недостатками. По-настоящему глобальной проблемой стало негативное воздействие на окружающую среду.
Разрезы наносят серьёзный ущерб природе: во время добычи и транспортировки угля в воздух попадает масса пыли и золы. Сильно загрязняют атмосферу буровзрывные работы, погрузочно-разгрузочные работы, дымящиеся породные отвалы и открытые угольные склады.
Вскрышные породы, оставшиеся после отработки месторождения, занимают огромные земельные площади – разрушенные и тем самым непригодные для хозяйственной деятельности. На территории бывших разрезов то и дело наблюдается повышение эрозии почв, образование воронок и прочее.
Стоит отметить, что загрязнение почвы и воды при добыче открытым способом носит постоянный характер: выбросы никуда не исчезают, а хранятся долгие годы. В том числе это касается выбросов пыли в воздух – она оседает в грунтах.
Ещё один неблагоприятный фактор: большое количество машин постоянно перевозит пустую породу, загрязняя пылью всё новые территории, попутно производя массу выхлопных газов.
Разрезам — быть?
Недостатки открытого способа добычи угля до сих пор перекрывают их преимущества, несмотря на экологическую проблему, которая в последнее время стоит весьма остро.
Самая сложная ситуация сейчас в центре угледобычи — Кузбассе, где не угасает довольно жёсткий конфликт между местным населением и угольными предприятиями.
Тем не менее, высокая производительность, экономическая эффективность и безопасность держат немалую толику угольных предприятий на плаву.
Сейчас создаются различные программы по снижению выбросов, ужесточаются правила перевозки угля, на месторождениях внедряются более экологичные решения.
Продолжение добычи на угольных разрезах и открытие новых говорит лишь о том, что открытый способ добычи будет востребованным ещё очень долгое время.
Более того, в целом у угольной промышленности России есть будущее, несмотря на мировой бум альтернативной энергетики.
Источник
Развитие открытого способа добычи угля в России
В.Д.Грунь, к.т.н., ГУ «Соцуголь»
В.Г.Килимник, к.т.н., Н.В.Ефимова, ФГУП ЦНИЭИуголь
В России с начала ХХ в. происходило постепенное увеличение добычи угля. Если в 1900 г. общий объем добычи угля составлял 16142 тыс. т, то в 1910 г. он уже превышал 25000 тыс. т, а в 1915 г. достиг 31446 тыс. т. При этом рост объемов добычи угля осуществлялся в основном за счет развития подземного способа разработки.
До образования СССР в 1922 г. добыча угля открытым способом имела место в незначительных объемах. С 1908 г. открытую добычу угля производили в районе Забайкалья на небольших разрезах: «Тереховский», «Жерековский», «Сибирский». В Восточной Сибири на Черемховском месторождении в эксплуатации находился разрез «Натальинский». Кроме того, открытая разработка угля велась на Ткибуль-ском, Богословском и Копейском месторождениях [1].
Вскрышные и добычные работы осуществлялись вручную, а доставка горной массы из забоев производилась с помощью конной тяги.
Развитие добычи угля открытым способом сдерживалось низким техническим уровнем развития страны и почти полным отсутствием техники для открытых работ. Путилов-ский завод, выпускавший в то время экскаваторы, изготовил до 1915 г. для всей горнодобывающей промышленности и земляных работ всего 25 паровых экскаваторов на железнодорожном ходу с ковшами вместимостью до 2.3 м3. Уровень объемов добычи открытым способом до 1928 г. не превышал 300 тыс. т в год.
Интенсивное развитие открытого способа добычи в СССР началось с 1940-х. С 1932 г. по 1940 г. последовательно были введены в эксплуатацию угольные карьеры на Коркинском, Богословском, Райчихинском и Черемховском месторождениях и в Карагандинском бассейне. В 1933 г. было добыто 550 тыс. т , в 1937 г. объемы добычи угля открытым способом достигли уже 2500 тыс. т.
В октябре 1938 г. СНК СССР были приняты меры по улучшению технической оснащенности открытых разработок угля. Для разрезов, находившихся в эксплуатации, было выделено значительное количество горного и транспортного оборудования, которое высвободилось на строительстве Бело-моро-Балтийского канала. Кроме того, Торецкий машиностроительный завод начал изготавливать 20-тонные думпкары, а в начале 1940 г. Уральский завод тяжелого машиностроения (УЗТМ) начал поставлять на разрезы электрические экскаваторы на гусенечном ходу с ковшом вместимостью 3 м3.
Техническая оснащенность открытых разработок, однако, все еще оставалась на низком уровне. Парк действовавших экскаваторов был разнотипным, большую его часть составляли машины иностранного производства. Всего насчитывалось 20 типов и моделей экскаваторов при 9 размерах вместимости ковшей. Средняя вместимость ковша составляла 1.8 м3. В конце 1940 г. парк одноковшовых экскаваторов для разрезов насчитывал 93 единиц.
Резкий рост объемов добычи угля открытым способом произошел за годы Великой Отечественной войны: в 1941 г.
— 6979 тыс. т, в 1942 г. — 8795, 1943 г. — 12754, 1944 г. — 15458, в 1945 г. — 17780 тыс. т.
Бурение взрывных скважин по породам вскрыши производили с помощью станков канатно-ударного бурения «Металлист», с 1945 г. широкое применение получил станок БУ2 -лучший из этого типа станков.
Для бурения скважин по углю был создан станок БС10/25 вращательного бурения со шнековым исполнительным органом. С 1950 г. вскрышные породы обуривались станками СВБ150 на гусеничном ходу. Для транспортирования вскрышных пород и угля применялись паровозы и 20-тонные думпкары.
За годы первой послевоенной пятилетки было введено в эксплуатацию 12 угледобывающих карьеров общей годовой производственной мощностью 11.2 млн. т. В этот период отечественные машиностроительные заводы начали производить мощные экскаваторы-драглайны с ковшами вместимостью 10-14 и 20 м3, 50-тонные думпкары, электровозы, началось внедрение крановой переукладки железнодорожных путей, транспортно-отвальных мостов, бестранспортной системы разработки вскрышных пород. Внедрение экскаваторов-драглайнов ЭШ14/75 и ЭШ15/90 позволило расширить область применения бестранспортной системы на Райчи-хинском и Черемховском месторождениях, в Кузнецком и Подмосковном бассейнах.
В конце 1955 г. на разрезах отрасли работали 746 одноковшовых экскаваторов, 212 бульдозеров, 890 ленточных конвейеров, 3109 думпкаров, 66 кранов, 101 путепередвигатель, 454 буровых станка. Средняя вместимость ковша одноковшового экскаватора к концу 1955 г. составила 2.9 м3 .
За период 1940-1955 гг. среднесписочная численность рабочих по добыче угля на разрезах была увеличена с 7 тыс. до 30.4 тыс. человек, или в 4.3 раза; среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля на разрезах за этот период возросла с 65.7 до 177.4 т, или в 2.7 раза. В конце 1955 г. годовая производительность одноковшового списочного экскаватора на вскрыше составила 804.9 тыс. м3, на добыче — 421.4 тыс. т; в конце 1965 г., соответственно, 1061.8 тыс. м3 и 620.6 тыс. т.
Параллельно с созданием мощных шагающих экскаваторов осуществлялось и совершенствование буровой техники: был налажен выпуск станков вращательного бурения и более прогрессивных станков шарошечного бурения ВСШ-1, впоследствии замененных моделью СБШ200Н.
В 1964-1970 гг. на разрезы начали поступать тепловозы, постепенно вытеснившие электровозы, что привело к устранению из технологической цепочки карьеров процесса переноса контактной сети.
В дальнейшем происходило интенсивное техническое переоснащение парка экскаваторов: вместо устаревших машин СЭ3, ЭШ4/40, ЭШ6/60 были введены в эксплуатацию новые экскаваторы повышенной единичной мощности -ЭКГ8, ЭКГ12,5, ЭВГ35/65, ЭШ25/100, а в 1977 г. на разрезе «Назаровский» был сдан в эксплуатацию самый мощный отечественный шагающий драглайн ЭШ100/100 с ковшом вместимостью 100 м3 и длиной стрелы 100 м. На добыче угля начали внедряться роторные экскаваторы производительностью 630, 1200, 3000 и 5000 м3/час. На транспортировке вскрышных пород и угля была полностью вытеснена паровая тяга.
В 1976 г. на разрезах СССР насчитывалось 863 локомотива, в т. ч. 306 электровозов, 130 тяговых агрегатов с автономным питанием, 412 тепловозов, более 2000 автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ548 грузоподъемностью 27 и 40 т, соответственно, 3035 думпкаров грузоподъемностью 105-180 т [2].
На некоторых карьерах стали использоваться ленточные конвейеры для транспортирования вскрышных пород и полезных ископаемых.
В условиях повышения уровня механизации основных работ на карьерах происходило динамичное увеличение доли добычи угля открытым способом в общей добыче угля по Минуглепрому СССР (рис. 1).
В 1992 г. доля добычи угля открытым способом в общей добыче угля по Российской Федерации составила 56.4%. При этом состав локомотивного парка разрезов насчитывал 804 ед., из них: 44 электровоза, 177 тяговых агрегатов, 583 тепловоза. В эксплуатации находилось 4599 думпкаров, 216 кранов на железнодорожном ходу, 1540 бульдозеров, 668 буровых станков различных марок, 490 конвейеров, 887 вагонов-дозаторов, 145 гусеничных кранов, 1 транспортно-отвальный мост, 171 путепередвигатель, 52 гидромонитора, 157 углесосов, 74 снегоочистителя и др. [3].
Основной угольной базой современной открытой добычи в России являются Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны. В условиях реформирования угольной отрасли с 1992 г. происходило сокращение числа шахт и увеличение числа разрезов. За период 1992-2006 гг. число разрезов в России увеличилось с 65 до 124. Происходили количественные и качественные изменения структуры парка оборудования разрезов.
В рыночных условиях хозяйствования угледобывающие предприятия отрасли начали приобретать и импортное оборудование. В условиях технического переоснащения угледобывающих карьеров в 2006 г. введено в эксплуатацию 23 экскаватора (в т. ч. 13 импортных), 11 погрузчиков (7), 48 буровых станков (9), 46 бульдозеров (27), 167 карьерных технологических автосамосвалов (7), 8 полнокомплектных железнодорожных составов — электровозы, тепловозы, думпкары [4]. В конце 2006 г. на разрезах отрасли находилось в эксплуатации 1673 экскаватора отечественного и иностранного производства (табл. 1), 2320 технологических автомобилей грузоподъемностью до 200 т и выше, 7 электровозов, 78 тяговых агрегатов, 47 тепловозов [5].
За период 1992-2006 гг. годовая производительность списочного одноковшового экскаватора на вскрыше возросла на 8% с 1338 тыс. м3 до 1445 тыс. м3, на добыче на 17.3% — с 658 тыс. т до 772 тыс. т.
На рис. 2 представлены данные по наличию производственных мощностей разрезов и добычи угля открытым способом по угольной отрасли [6].
Наивысший уровень освоения производственных мощностей разрезов за период с 1992 по 2006 г. наблюдался лишь в 2000-2001 гг. и в 2003 г. В целом же уровень освоения остается неизменным и достигает 88.1% в 1992 г. и 88.3% в 2006 году.
К сожалению, достаточно медленно происходит и увеличение производительности труда рабочих по добыче угля на разрезах (рис. 3).
Однако на некоторых разрезах отрасли в условиях эффективной организации работ достигнуты мировые уровни основных показателей результатов труда. Например, в 2005 г. на разрезе Бородинский годовой объем добычи угля составил 19449.7 тыс. т при среднемесячной производительности труда рабочего по добыче угля 873.3 т, на разрезе Талдин-ский — 8328.2 тыс. т (466.1 т), на разрезе Мугунский — 5435.4 тыс. т (638.0 т), на разрезе Междуреченский — 6016.6 тыс. т (280.4 т), на разрезе Березовский — 5063.6 тыс. т (457.7 т). И это не полный перечень эффективно работающих разрезов отрасли за годы рыночного развития экономики России [6].
Повышение активности в экономике и коммунально-бытовом секторе страны требует увеличения энергопотребления в региональных энергосистемах. Почти во всех регионах страны увеличивается отложенный спрос, характеризующийся высоким процентом неудовлетворенных заявок на новые подключения к электрическим сетям. В этой связи Правительством Российской Федерации подготовлена и утверждена 19 апреля 2007 г. новая «Программа перспективного развития электроэнергетики», в стадии доработки находится «Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года», которая также будет утверждена Правительством РФ [7].
Согласно этим документам планируется увеличение объемов добычи угля в Российской Федерации (табл. 2).
В настоящее время объем добычи угля открытым способом в общем объеме добычи по отрасли составляет 65%.
К 2020 г. прогнозируется увеличение его доли до 75%. Следуя этому условию и ориентируясь на умеренный, более реальный вариант увеличения объемов добычи угля открытым способом в общем объеме добычи, установлено, что до 2020 г. ежегодный прирост производственных мощностей разрезов отрасли должен составлять в среднем 9 млн. т. Такие темпы вполне возможны. Следует отметить, что за период 2002-2006 гг. ежегодное увеличение мощностей в среднем составило 12.7 млн. тонн.
1. Угольная промышленность СССР. 1917-1967. — М., — Недра, 1969.
2. Графов Л.Е. Угольная промышленность СССР за 60 лет. Обзор. — М., Минуглепром СССР. — ЦНИЭИуголь, 1977.
3. Угольная промышленность Российской Федерации. Обобщение и систематизация производственно-технической отчетности по концернам, ассоциациям, объединениям и самостоятельным предприятиям угольной промышленности за 1992 год / ЦНИЭИуголь, — М., 1993. — т. 2.
4. Угольная промышленность России в 2006 году: информационно-аналитический обзор. М.: Росинформуголь, 2007. 54 С., илл.
5. Угольная промышленность Российской Федерации в 2006 г.: сборник статистических показателей. М.: Росинформуголь, 2007. — т. 2. — с.172.
6. Угольная промышленность Российской Федерации в 2006 г.: сборник статистических показателей. М.: Росинформуголь, 2007. — т. 3. — с.114.
7. Щадов В.М. Электроэнергетика и уголь России — прогнозы, перспективы, проблемы //Уголь. -2007. — №5.
Источник
