CC BY
34
СЕМИНАР 1
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99" МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99
Г.А. Янченко, доц., д. т. н.,
МГГУ
ПЕРСПЕКТИВЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЯ В ТОПЛИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ РОССИИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Кризис, поразивший в настоящее время угольную промышленность России, привел к тому, что доля угля в топливной энергетике страны сократилась до 20 ... 25 %, а доля нефти и природного газа превысила 70 %. Это противоречит тенденциям развития топливной энергетики основных промышленно развитых стран мира (США, Г ермания, Великобритания и др.), в которых доля угля в топливной энергетике достигает 60 ... 90 %, а нефть и природный газ в основном рассматриваются как ценнейшее химическое и технологическое сырьё. При сохранении в топливной энергетике потребления нефти, газа и угля на сложившемся в настоящее время уровне, Россия уже через несколько десятков лет рискует превратиться в импортёра сначала нефти, а затем и газа[1]. В топливной энергетике России доля угля должна составлять, по оценкам специалистов, не менее 50 %. Повышение доли угля позволяет не только увеличить сроки самообеспечения России нефтью и газом (минимум в 1,5 раза), но и существенно расширить использование последних в качестве химического и технологического сырья. Это даёт неизмеримо больший экономический эффект. Рассчитывать на вытеснение нефти и газа из топливной энергетике России другими источниками энергии на ближайшие десятилетия не приходится. Однако возможность, а самое главное эффективность приоритетного использования угля в топливной энергетике страны напрямую зависит от показателей работы угольной промышленности. С точки зрения потенциальных возможностей
угольной промышленности России на сегодняшний день эту проблему
можно частично решить уже сейчас. Согласно [2], отрасль в настоящее время располагает производственным потенциалом порядка 360 млн т добычи угля в год, т.е. уровень использования мощностей составляет сегодня не более 70 %. Поэтому при необходимости можно довольно быстро увеличить добычу угля более, чем на 100 млн т в год. Правда, следует иметь в виду, что к 2005 г. неизбежно выбытие и частичное снижение производственных
мощностей по добыче угля в размере порядка 100 млн т. Это связано с отработкой запасов в пределах некоторых шахтных полей и закрытием ряда убыточных шахт и разрезов. Частично восполнить выбывающие мощности можно довольно быстро, за счет намеченного строительства в
1997...2000 гг. перспективных разрезов с суммарной производительностью порядка 32 млн т угля в год, но для этого нужны довольно большие финансовые средства
- порядка 5,2 трлн руб. (в ценах 1997 г.) [3]. Однако если принять во внимание географическое положение районов основной добычи угля и потребления энергии, а также сегодняшние экономические показатели работы угольной промышленности, то возможности значительного увеличения потребления угля в топливной энергетики России уже не кажутся столь очевидными. В настоящее время, резко ухудшились экономические показатели работы угольной промышленности в целом и особенно в регионах, характеризующихся большим дефицитом энергии и малой долей использования для её получения угля. Это Центральный и Северо-Кавказский регионы, в которых, как и в Поволжском и
Северо-западном регионах, доля угля в производстве энергии на сегодня составляет уже только 5 ... 10 %. В Северном и Уральском регионах она несколько выше и доходит до 20 %. И только в Сибири и на Дальнем Востоке доля угля в производстве энергии доходит до 45 % [4]. Однако, для Дальнего Востока такое относительно большое потребление угля вызвано очень малым использованием для энергетических нужд нефти и газа из-за дороговизны их доставки сюда. Поэтому, даже полное использование всего добываемого в этом регионе угля на энергетические нужды, не устраняет дефицита энергии. Таким образом, Европейская часть страны и Урал являются теми регионами, где переориентация топливной энергетики на уголь может дать наиболее быстрый эффект. Сегодняшние экономические показатели работы угольной промышленности в России являются результатом крайне непродуманной государственной экономической политики в бывшем СССР. Как известно, высокие темпы роста отраслей, образующих ТЭК любой страны, требуют значительных капиталовложений. Так, в СССР в начале 80-ых годов удельный вес капиталовложений в ТЭК составил 46 % от суммарных капиталовложений в промышленность страны. Однако, эти капиталовложения перераспределялись между отраслями крайне неравномерно. Приоритет был отдан нефтяной и газовой отраслям, обеспечивающим большие объемы экспортных поставок. Удельные капиталовложения в угольную промышленность в этот период составили 2,43 руб./т у. т ( в ценах 80-ых годов), в газовую - 5,76 руб./т у. т, а в неф-
тяную - 20,72 руб./т у. т. В результате капиталовложения в развитие угольной промышленности составляли в 80-ых годах порядка 2 % от суммарных капиталовложений в промышленность. Это постепенно привело, к концу 80-ых годов, к снижению абсолютных объемов добычи угля и потере ведущих позиций в мировой угледобыче. Период наращивания объемов добычи угля и улучшения других показателей работы угольной промышленности России закончился в 1988 г. В последующие годы начался спад промышленного производства. Снизилось потребление угля, а с распадом СССР нарушились хозяйственные связи между предприятиями бывших советских республик. Все это привело к падению объемов добычи угля при одновременном снижении технического уровня производственного потенциала отрасли из-за резкого сокращения строительства новых и реконструкции действующих шахт, разрезов, углеобогатительных фабрик. Резко замедлилось их техническое переоснащение на основе новейших достижений науки и техники. На сегодняшний день, более половины шахт введены в эксплуатацию свыше 30 лет назад и не подвергались реконструкции, которая требуется в среднем через 12...15 лет работы. Только 16...17 % используемых в отрасли машин и механизмов отвечают мировому уровню [2]. Согласно [5], среднемесячная производительность труда на шахтах в настоящее время снизилась до довоенного уровня и составила порядка 38 т на одного рабочего по добыче угля (в 1988 г. она была 42,6 т), а на разрезах снизилась до послевоенного уровня и составила порядка 173 т на одного рабочего по добыче угля (в 1988 г. она была 423 т). Усложняет переход топливной энергетики на уголь и удаленность, 1,5... 6 тыс. км, основных угледобывающих регионов России (Кузбасс, Канско-Ачинский бассейн) от Европейской части страны и Урала. Сложившаяся на сегодняшний
день система тарификации железнодорожных перевозок угля сделала нерентабельной перевозку угля в эти районы (транспортировка угля на 1000...1500 км в 1997 г. практически удваивала цену угля). Поэтому, несмотря на то, что в Европейской части России потребность в энергетических углях за счет местных ресурсов покрывается только на 38 ... 40 %, завоз угля в неё крайне ограничен. Только 10 % кузнецких и 1 % Канско-Ачинских энергетических углей транспортируются сегодня на расстояние более 2000 км [6]. Такая непродуманная ценовая политика в области железнодорожного транспорта привела к тому, что в России на сегодняшний день появились районы с острым дефицитом топлива, в то время как имеющиеся производственные мощности по добыче угля недоиспользуются. Таким образом, без резкого улучшения показателей работы угольной промышленности, а также кардинального изменения ценовой политики в области угольных перевозок, ни о какой замене углем нефтяного топлива и газа в топливной энергетике Европейской части страны и Урала не может идти и речи. Кроме того, как уже было указано выше, необходима и реконструкция ряда ТЭС при переходе на уголь. Все это невозможно без значительных капиталовложений. В последнее время наметились определенные положительные сдвиги в области государственного регулирования железнодорожных тарифов на грузовые перевозки. Однако, насколько оно будет эффективно в отношении угольных перевозок сказать сейчас трудно. В 1993 г. началась перестройка угольной промышленности России с целью улучшения показателей её работы в условиях рыночной экономики. Однако, следует отметить, что она имеет довольно однобокий характер и направлена главным образом на закрытие убыточных предприятий. За период 1993...96 гг. закрыто уже 61 шахта и 1 разрез, а к 2000 г. намечено всего закрыть около 145
шахт и разрезов общей мощностью порядка 35 млн т [4, 7, 8]. Абсолютное большинство закрывающихся шахт и разрезов расположено в регионах, испытывающих острый дефицит энергии уже сегодня.
К 2000 г. в отрасли намечено оставить порядка 100 шахт и
65...70 разрезов с суммарной мощностью порядка 250...290 млн т угля. Подземный способ угля предполагается сохранить главным образом для добычи высококачественных углей и только частично энергетических для обеспечения потребностей регионов с острым дефицитом энергии, в которые завоз угля извне экономически невыгоден. Энергетические угли предполагается добывать открытым способом и использовать их в первую очередь на ТЭС [3], т. е. там, где это наиболее целесообразно.
Одновременно, с реструктуризацией в угольной отрасли производится и переоценка сырьевой базы, в результате чего из общего объема балансовых запасов должны быть исключены не менее 60 млрд т углей, отработка которых современными технологиями нерентабельна [4, 7].
Вычленение из отрасли нерентабельных шахт и разрезов в определенной степени позволяет повысить среднюю производительность труда по добыче угля. Планируется [3, 9] на подземных работах достигнуть к 2000 г. среднемесячной производительности труда по добыче угля до 65 т (в 1,52 раза больше, чем в 1988 г.), а на открытых - до 258 т (в 1,64 раза меньше, чем в 1988 г.). С учетом этого средняя по отрасли производительность труда по добыче угля составит в 2000 г. 188 т/месяц против 74 т/месяц в 1992 ... 1993 гг. (начало реструктуризации) и 248 т/месяц в 1988 г. Таким образом, следует признать, что проводимая на базе традиционных способов добычи угля реструктуризация угольной отрасли в принципе не способствует эффективной переориентации топливной энер-
гетики страны на приоритетное использование угля.
Во-первых, ожидаемая суммарная мощность отрасли (250...290 млн т) к 2000 г. явно недостаточна для значительного расширения использования угля в топливной энергетике. Необходимо значительно большее расширение производственных мощностей, чем запланировано к 2000 г. (32 млн т). При этом, приоритет отдаётся открытым горным работам, эффективность которых значительно выше подземных. Это, конечно, потребует довольно больших финансовых ресурсов. Однако следует отметить, что основные угольные запасы и ресурсы в России сконцентрированы на довольно больших глубинах. Поэтому, такое одностороннее развитие угольной отрасли, в будущем может негативно сказаться на эффективности её работы.
Во-вторых, ожидаемые к 2000 г. экономические показатели работы также явно не способствуют повышению эффективности работы топливной энергетики при переходе на уголь. Ведь среднеотраслевая производительность труда рабочих по добыче угля в 2000 г. ожидается на 25 % ниже таковой в 1988 г., когда в отрасли работали все низкорентабельные шахты и разрезы. Такие относительно низкие экономические показатели работы угольной отрасли, конечно же не будут способствовать повышению эффективности работы топливной энергетики при её переориентации на уголь. Поэтому, в первую очередь, необходима определенная государственная поддержка этой программы, аналогичная той, что осуществляется в США.
В-третьих, сужается сырьевая угольная база страны. Уменьшение балансовых угольных запасов
произойдет из-за перевода их части, 60 млрд т, из балансовых в забалансовые, а также из-за потерь части балансовых запасов на закрываемых угольных шахтах.
В-четвертых, закрытие шахт в Европейской части и на Урале без восполнения мощностей за счет строительства в этих регионах новых угледобывающих предприятий приведет к уменьшению доли используемого здесь угля в топливной энергетике. Транспортирование энергетических углей сюда из угледобывающих регионов на сегодняшний день экономически нецелесообразно. В связи с этим, доля угля на ТЭС в Европейской части страны к 2000 г. в результате реструктуризации угольной отрасли планируется даже снизить до 8 % и только к 2010 г. опять увеличить до 12 % [2].
То, что к 2000 г. после закрытия довольно большого количества нерентабельных шахт и разрезов даже не планируется достигнуть производительности труда характерной для 80-ых годов, вызвано не только тяжелым состоянием экономики России в целом, но и рядом других объективных факторов. Довольно высокий объем угледобычи в 70...80 годах при относительно небольших капиталовложениях в отрасль предопределил по существу выборочную выемку наиболее благоприятных угольных запасов. К настоящему времени на действующих угледобывающих предприятиях, особенно на шахтах, таких запасов остается все меньше. В результате начинают отрабатываться угольные запасы на больших глубинах и, соответственно, в худших горногеологических условиях, что и приводит к снижению производительности труда и повышению себестоимости добычи угля.
Проведенный в [10] анализ по-
казывает, что из всех активных балансовых запасов (29,1 млрд т), т.е. балансовых запасов на действующих предприятиях, около одной трети (9,3 млрд т) составляют неблагоприятные запасы, а более одной десятой части - весьма неблагоприятные, не позволяющие применять комплексную механизацию на очистных работах. Основная часть, более 97 %, неблагоприятных активных балансовых запасов угля предназначена для отработки подземным способом. Поэтому практически каждая шахта отрасли (96 % от общего числа) имеет на своем балансе и вынуждена отрабатывать неблагоприятные запасы, а каждая вторая
- весьма неблагоприятные. Эффективная отработка этих запасов возможна только на базе новых нетрадиционных технологий. Одним из факторов, отрицательно влияющих на показатели работы шахт в целом, являются довольно большие потери угля в недрах в процессе добычи. Потери угля складываются из потерь его в целиках у подготовительных выработок, внутри выемочного контура, между выемочными участками и в местах изолированных подземных пожаров и т.д. Так например, на глубинах 800...1000 м при использовании металлической крепи ширина охранных целиков подготовительных выработок должна быть не менее 60...70 метров. Согласно [11] потери угля при подземной разработке уже в
50...80-ые годы составляли в среднем 25 %. Согласно данным работы [12] к концу 80-ых годов потери угля в Прокопьевско-Киселёвском районе Кузбасса составляли уже 41,8 %, а с переходом на более глубокие горизонты планировались на уровне 50 %. Подсчёты, выполненные акад. АН СССР В. В. Ржевским, показали,
Таблица 1
Угольные ресурсы России_________________________________________
Ресурсы, млрд. т
по видам углей
Регионы общие бурые каменные энергетические коксующиеся антрациты
Россия в целом 5319,2 1615,8 3229,8 441,3 32,3
Регионы:
Европейская часть 101,5 17,1 57,9 10,1 16,4
Урал 4,9 2,6 1,9 0,4 -
Зап. Сибирь 718,5 184,7 312,4 205,6 15,8
Вост. Сибирь 2616,1 370,0 2116,7 129,4 -
Дальний Восток 1878,2 1041,4 740,9 95,8 0,1
что на конец 80-ых годов в недрах бывшего СССР было оставлено более 18 млрд т угля на глубинах разработки, не превышающих 500 м [13]. При этом большая часть этих запасов находится в старых традиционных угледобывающих регионах России (Донбасс, Урал, Подмосковный угольный бассейн), т.е. там, где сейчас наблюдается довольно острый дефицит энергоресурсов (исклю-чение - Кузбасс). Таким образом, в недрах России на сегодняшний день находится не менее 20 млрд т угля, которые находятся в пределах либо отрабатываемых в настоящее время, либо уже отработанных шахтных полей, т.е. в непосредственной близости от технологических поверхностных комплексов шахт. Часть этих угольных запасов оконтурена горными выработками и через их сеть связана с земной поверхностью. В определенной степени эти угольные запасы можно рассматривать как техногенные угольные месторождения, общий объем которых сравним с запасами довольно крупного угольного бассейна. При этом надо иметь в виду, что добрая половина этих запасов находится в регионах, испытывающих в настоящее время дефицит энергоресурсов. Отработка этих угольных запасов является актуальной задачей, имеющей важнейшее народнохозяйственное значение. Её успешное решение, позволило бы не только на десятки лет ликвидировать дефицит энергоресурсов в Европейской части, на Урале и Дальнем Востоке, но и обеспечило бы приоритетное использование угля в топливной энергетике этих регионов при минимальном завозе в них энергетического угля извне и практически без строительства новых угледобывающих предприятий. Данная задача соответственно может быть решена только на базе новых нетрадиционных технологий. Применяющиеся же в настоящее время, как уже указывалось выше, не могут с необходимой эффективностью отработать даже те 60 млрд т угля, кото-
рые в настоящее время являясь балансовыми готовятся к списыванию. В перспективе, при достаточной эффективности новых разработанных технологий возможно их использование для отработки не только подготовленных к списанию 60 млрд т балансовых запасов угля, а в более удаленном будущем для отработки и геологических ресурсов энергетических углей, условия залегания которых значительно более сложные, чем у нынешних балансовых и забалансовых угольных запасов.
Распределение угольных ресурсов по регионам России приведено в таблице 1. Данные этой таблицы показывают, что более 90 % угольных ресурсов приходится на энергетические угли, которые в принципе предназначены для топливной энергетики, т.е. будут сжигаться в соответствующих установках для получения тепловой и электрической энергии. Правда следует оговориться, что такой вывод строго справедлив только с позиции сегодняшнего дня. При разработке новых технологий переработки углей часть энергетических углей может в будущем рассматриваться как технологическое или химическое сырье. Однако, даже в этом случае Россия сможет удовлетворять все свои энергетические потребности в течение многих сотен лет только за счет угля. Согласно [4], потребление ПТЭР в России в 2010 г. планируется в объеме 1,16 млрд т у. т. В пересчете на уголь это будет порядка 1,81 млрд т угля. Если предположить, что все угольные ресурсы подтвердятся, а потребление ПТЭР останется где-то на этом уровне, то Россия будет обеспечена энергоресурсами практически
в течение 2500 лет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Янченко Г.А. Физикотехническое обоснование способов повышения энергетической эффективности процесса сжигания угольных пластов: Дис. ... д-ра техн. наук. -М., 1998. -547 с.
2. Никонов Е.С. Важнейшие проблемы и приоритеты топливно-
энергетической политики России и СНГ в первой половине XXI века // Уголь. -1996. -№№ 9 и 10. -С. 48-42, С. 31-34.
3. Гуськов В.А., Подгорный М.С. О мерах по дальнейшему развитию открытого способа добычи угля // Уголь. -1997. -С. 3-7.
4. Реструктуризация угольной промышленности. (Теория. Опыт. Программы. Прогноз ) / Малышев Ю.Н., Зайденварг В.Е., Зыков В.М. и др.; Под ред. Малышева Ю.Н. -М.: Компания «Росуголь», 1996. -536 с.
5. Малышев Ю.Н., Айруни А.Т., Ва-сильчук М.П. Перспективные направления совершенствования подземной добычи угля в метанообильных шахтах // Уголь. -1996. -№ 8. -С. 8-13.
6. Гранин И.В., Сеинов Н.П. Основные направления реструктуризации открытой угледобычи // Уголь. -1997. -№ 1. -С. 41—43.
7. Петров А.И., Волков В.Т., Афендиков В.С. Основные направления реструктуризации научно - технической сферы угольной промышленности России // Уголь. -1997. -№ 2. -С. 42-45.
8. История и будущее угольной промышленности России / Малышев Ю.Н., Братченко Б.Ф., Зыков В.М., Яновский А.Б. // Уголь. -1997. -№ 3. -С. 26-38.
9. Рогов А.Я., Козлов С.В. Проблемы обеспечения эксплуатационной надёжности техники в условиях реструктуризации угольной промышленности // Уголь. -1997. -№ 2. -С. 3133.
10. Строк Н.И., Горбачёв Д.Т. Технологические аспекты оценки балансовых запасов угля Российской Федерации // Анализ и прогноз развития угольной промышленности: Научные сообщения. -М.: ИГД им. А.А. Скочинского. -1995. -Вып. 303. -С. 49-60.
11. Ржевский В.В. Методические разработки по проблеме «Углегаз». Часть 2. - Возможные и экономические результаты угледобычи. -М.: МГИ, 1984. -128 с.
12. Янко С.В. Обоснование подготовки пологих тонких угольных пластов с использованием технологии нового технического уровня: Дис. ... канд. техн. наук. -М.: МГИ, 1987. -249 с.
13. Ржевский В.В., Селиванов Г.И. Подземное сжигание углей: Обзор. -М.: МГИ, 1989. -110 с.
© Г.А. Янченко
