CC BY
32
------------------------------------------ © Ю.М. Левкин, 2004
УДК 621.337.2: 622.831.1 Ю.М. Левкин
ФАКТОРЫ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ МНОГОЦЕЛЕВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Ту азвитие промышленного производст-
-шГ ва, активная жизненная позиция человека, уменьшает запасы нефти, газа и предопределяет увеличение добычи угля, развитие атомной энергетики, использование в качестве топлива горючие отходы городов и населенных пунктов.
Сравнивая темпы угледобычи необходимо отметить, что в США, стране с более мягким климатом чем в России, объем добычи угля в 1960 г. составлял 370 млн т., в 1995 году - 1 млрд т. В Китайской Народной Республике с 1980 по 1995 гг. увеличена добыча угля с 620,1 млн т. до 1298 млн т. В Южно - Африканской Республике угледобыча возросла со 140 млн т в 1980 г. до 230 млн. т в 1995 г. После обогащения, более 70 % угля ЮАР используется внутри страны на энергетические нужды, а также для производства жидкого топлива и бытового газа. Страны ЕС, закрывая угольные предприятия, принимают все необходимые меры социальной защиты бывших горняков. Работающие угольные предприятия этих стран получают субсидии от государства на свое развитие. Так, например, в 1993 г. на 1 т угля было выделено субсидий: в Германии - 69,5 экю, в Португалии
- 29,1 экю, во Франции - 21,5 экю. В России, одной из самых больших по площади и холодных стран планеты, в 1960 г. было добыто угля 373 млн ту.т., в 1985г. - 485,8 млн ту.т., в 1995 году угледобыча составила лишь 145,8 млн т. [1]. В то же время металлургическим и коксохимическим производствам технологически необходимы коксующиеся угли которые не могут быть заменены другими энергоресурсами. Необдуманное закрытие, так называемых нерентабельных шахт, приводит к прекращению добычи ценных углей для металлургической промышленности, росту цен на энергоносители. Уволенные горняки социально не защище-
ны, а работающие не всегда получают своевременно зарплату.
Как видно из приведенного примера, страны имеющие запасы угля, в настоящее время не уменьшают его добычу. По имеющимся прогнозам, запасов нефти и газа России, при сегодняшних темпах добычи, хватит на 30-40 лет, запасов угля на 300 лет.
Прекращение добычи угля в северных районах, поставляющих государству золото, алмазы и другие полезные ископаемые, в случае недоставки топлива, приведет к ликвидации этих важных предприятий. При аргументации, что жидкое топливо может спокойно заменить уголь, не всегда учитывается стоимость его доставки к потребителю и его хранения на месте.
До тех пор, пока не найдется альтернативной замены углю, прежде чем закрывать подземную угольную шахту, необходимо проводить детальный анализ рентабельности предприятия с учетом роста цен на энергоносители, их доставку к месту использования, а также прогнозировать последствия ликвидации шах-ты.[2]
При проведении этого анализа и прогноза необходимо учитывать следующие факторы:
1. Социально - экономические:
1.1 обеспечение топливом населения по доступным ценам;
1.2 обучение высвободившихся рабочих новой специальности и предоставление им рабочих мест;
1.3 компенсационные выплаты уволенным рабочим при закрытии шахты;
1.4 эвакуация населения из районов пользующихся углем закрывшихся шахт, в случае не поставки топлива, предоставление ему нового жилья и работы, ( в основном это касается районов крайнего севера);
2. Экономические:
2.1 обеспеченность предприятий потребляющих уголь закрывшейся шахты иным видом топлива, позволяющим быть предприятию конкурентно способным;
2.2 спрос на энергоресурсы, включая уголь, на мировом рынке в ближайшей перспективе;
2.3 выделение средств на:
- полномасштабное закрытие угольной шахты;
- организацию повторной эксплуатации подземных горных выработок (захоронение отходов; выращивание сельхозпродукции, размещение производств, складов, офисов и др.);
- перевод шахты для использования ее полей под технологию подземной газификации углей;
- охрану окружающей среды;
- рекультивацию земель территории используемой шахтой в период ее эксплуатации.
3. Геологические условия:
3.1. наличие запасов угля позволяющих дальнейшую эксплуатацию шахты;
3.2. геологические факторы и гидрогеологические условия разведанной территории определяющие технологию угледобычи;
3.3. затопление близлежащих шахт водами закрывшейся шахты в результате неправильно принятого решения по ликвидации шахты;
3.4. геодинамическую ситуацию позволяющую определить направление вторичного или дальнейшего использования подземных горных выработок.
4. Экологические.:
4.1. загрязнение шахтными отходами земельных отводов прилегающих к шахте, водоемов, окружающей среды и другие последствия.
5. Технологические:
5.1. отработка шахтного поля технологиями и оборудованием, применение которых позволит сделать шахту рентабельной;
5.2. использование оборудования и технологии сжигания углей с увеличенным КПД на теплостанциях;
5.3. строительство в угольных регионах предприятий по переработке угля в газ и жидкое топливо.
Продолжающийся рост цен на энергоносители позволяет сделать вывод, что при расчете рентабельности предприятия необходимо учитывать сложившуюся инфраструктуру потребителей угля данной шахты. Не целесообразно закрывать нерентабельные угледобывающие
предприятия, их необходимо консервировать до наступления времени рентабельности, так как строительство новой шахты требует больших затрат. В период нахождения шахты на консервации из нее необходимо откачивать воду и поддерживать в выработках вентиляцию.
Большие объемы добычи угля оставляют миллионы квадратных метров выработок не участвующих в добычном цикле. Лишь небольшая часть этих выработок эксплуатируется вторично под склады, выращивания сельхозпродукции и другие направления. В тоже самое время существует проблема захоронения отходов жизнедеятельности человека, в том числе и нетоксичных.
Объем отходов производства и всевозможной деятельности человека в мире вырос в настоящее время по сравнению с 1970 г. в 2,7 раза. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 200 млн т оксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 50 млн т оксидов азота (в основном К02), более 50 млн т различных углеводородов и 20 млрд т С02.. В России суммарное количество выбросов вредных веществ в атмосферу от промышленных предприятий в 1991 г. составило около 32 млн т. Из них, диоксида серы 9,2 млн. т., оксида азота около 3 млн т, оксида углерода 7,6 млн т, углеводородов 3,5 млн т, летучих органических соединений 1,7 млн т, твердых веществ 6,4 млн т. В выбросах содержится около 2% высокотоксичных вредных веществ: фтористые соединения, сероуглерод, сероводород и другие [3].
Твердые отходы могут складироваться в искусственные или естественные пустоты (выработанное пространство, горные выработки и т.п.), находящиеся на различных глубинах в различных геологических породах. Основным параметром горной выработки, при захоронении отходов, является ее способность обеспечить долговременное нахождение материалов в изоляции от влияния вредных веществ на окружающую среду. Эта цель достигается созданием естественных и искусственных барьеров на пути их распространения. Экологически вредные отходы рекомендуется хранить в подземных пространствах отработанных соляных шахт, так как в их горные выработки исключено попадание воды. Соль считается геологическим барьером защищающим долгое время биосферу от проникновения вредных веществ хранящихся под землей. Это достигается постепенным охватыванием отходов соляной породой. Для сохранения этого барьера соз-
Оценка и прогноз возможной эксплуатации подземного пространства в многоцелевом использовании
даются искусственные заграждения не позволяющие проникно-вению грунтовых вод под землю. Нормативные акты Германии позволяют активно использовать соляные шахты для размещения отходов [4].
Анализ вторичной эксплуатации подземных сооружений показал [6, 7], что горные выработки угольных шахт, за исключением капитальных, где объем и площадь небольшие, целесообразно использовать для захоронения отходов. Подземные горные выработки известняковых, гипсовых, калийных рудников, соляных шахт, каменоломен, целесообразно использовать под склады различного назначения, производственных и иных целей.
В выработках соляных шахт организовываются медицинские учреждения, т.к. в них постоянное давление, влажность, температура воздуха, отсутствует бактериальная флора, солнечная радиация, шумы, ограничено воздействие магнитного поля [5].
Данная эксплуатация выработок способствует охране земной поверхности [8].
Учитывая мировой опыт многоцелевого использования подземного пространства, не участвующего в технологическом цикле добычи полезного ископаемого, необходимо развивать данное направление и в России. Горные выработки законсервированной шахты необходимо использовать для выращивания сельхозпродукции, разведения рыбы, размещения
офисов и складов фирм, других видов деятельности, затраты на ее консервацию снизятся, часть уволенных рабочих получат работу. Горные выработки, не имеющие перспективы дальнейшей эксплуатации, необходимо использовать для складирования (захоронения) нетоксичных промышленных и бытовых отходов. Угольные шахты с тяжелыми горно-геологи-ческими условиями, легко воспламеняющимися углями и другими нерентабельными условиями угледобычи, после детальной проработки, можно переводить на технологию добычи подземной газификации углей.
В угольных регионах, по примеру ЮАР, необходимо строить предприятия по переработки угля в жидкое топливо и газ. Строительство подобных предприятий позволит региону получить дополнительные рабочие места, уменьшить расходы на завоз жидкого топлива и газа, увеличить доходную часть местного бюджета сбывая собственное жидкое топливо и газ, снизить социальную напряженность, увеличить расходы на социальные нужды, сбывать уголь на месте, обеспечит шахты стабильной работой, снизить себестоимость угля за счет значительного уменьшения затрат на его транспортировку.
Необходимо проводить научные исследования компонентов угля. в целях дальнейшего его использования не только в качестве энергоносителя.
Возможность вторичного использования подземных горных выработок не участвующих в процессе добычи полезного ископаемого на работающих горнодобывающих предприятиях и на предприятиях предназначенных для ликвидации или консервации определяется после проведения анализа, оценки и прогноза состоя-
1. Малышев Ю.Н., Зайденварг В.Е., Зыков В.М., Краснянский Г.Л. и др. Реструктуризация угольной промышленности. (Теория. Опыт. Программы. Прогноз) - М.: компания «Росуголь», 1996. -536 с., ил.
2. Левкин Ю.М., Левкин В.В. Факторы определяющие целесообразность закрытия подземных угольных шахт. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Сб. докладов / Пятая международная экологическая конференция студентов и молодых ученых. - М.: МГГУ. 18-19 апреля 2001 г. Том 1. - Смоленск, Ойкумена, 2001 г. с. 224 - 227.
3. Калыгин В.Г. Промышленная экология. Курс лекций. - М.: Изд - во МНЭПУ, 2000. - 240 с.
4. Zweite а1^ешете Уегуа1Ш^8Уог8сЬпй 7иш Abfa11gesetz (ТА - ДЬ£а11), Ы1 1, 1991.
ния подземных горных выработок и массива пород. Данный анализ, оценка и прогноз являются составной частью системы маркшейдерского мониторинга горнодобывающего предприятия предназначенного для многоцелевого использования подземного пространства (рисунок)
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Большая Советская Энциклопедия (в 30 томах). Гл.ред. А.М.Прохоров Изд.3-е. - М.: Совет-скаяэнциклопедия, 1974.Т.20, 640 с., ил., С. 120-121.
6. Папернов М.М., Зилъберборд А.Ф. Производственные и складские объекты в горных выработках. - М.: Стройиздат. 1984, - 187 с., ил.
7. Хамм Э. Новые методы заполнения подземных пустот с целью уменьшения оседаний горных пород и захоронения отходов.// Перспективы развития горной промышленности: 15 Международн. горн. конференция, - Мадрид, 25-29 мая, 1992. С. 352-353.
8. Христов Е. Экологически целесообразное строительство хозяйственных объектов в заброшенных выработках в Болгарии. София: Гос. мин.-геол. унив., 1991 - 38, №2 - С. 101-108.
Коротко об авторах ______________________________________________________________________
Левкин Юрий Михайлович - кандидат технических наук, доцент Московского государственного горного университета.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МАТВЕЕВ Виктор Николаевич Повышение безопасности эксплуатации шахтных участковых систем электроснабжения и их компонентов 05.09.03 05.26.03 Д.т.н.
ТЮЛЕНЕВ Максим Анатольевич Исследование массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах 25.00.20 к.т.н.
