CC BY
18
© A.B. Тихонов, B.B. Агафонов, 2012
УДК 622.013
A.B. Тихонов, B.B. Агафонов
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЗАПАСОВ И УРОВНЯ ПОТЕРЬ НА ШАХТАХ КУЗНЕЦКОГО БАССЕЙНА
Пприведены результаты исследований структуры запасов и уровня потерь угля по площади и мощности на шахтах Кузнецкого бассейна.
Ключевые слова: угольная шахта, запасы, потери, коэффициент извлечения.
В народном хозяйстве Кузбасса сырьевые, добывающие отрасли являются ведущими и градообразующими. В связи с этим вопросы комплексной переработки минерального сырья, повышения уровня безот-ходности производства, снижения уровня потерь полезных ископаемых при добыче и переработке имеют первостепенное значение для экономики и экологии в целом.
С геологических позиций территория Кемеровской области находится в западной части Алтае-Саянской складчатой области. С востока, юга, запада и северо-запада территорию области обрамляют горно-складчатые структуры Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Салаирского кряжа и Томь-Колывани. На северо-востоке структуры хребта Кузнецкого Алатау полого погружаются под мезо-кайно-зойские отложения Чулымо-Ени-сейской впадины.
В составе минерально-сырьевой базы (МСБ) Кемеровской области доминирует уголь (расположенный на территории области Кузнецкий угольный бассейн — один из богатейших по запасам каменноугольных бассейнов мира). В Кузнецком бассейне сосредоточены угля всех марок, от бурых до антрацитов.
В пределах Кемеровской области выявлены месторождения угля, относящиеся к Кузнецкому и Канско-Ачинскому угольным бассейнам.
Незначительная часть ЗападноСибирского угольного бассейна на севере области в настоящее время не рассматривается как промышленно значимая.
Основой сырьевого комплекса области является является угольная промышленность, в основном отрабатывающая месторождения Кузнецкого угольного бассейна. Сегодня в Кузбассе добывается почти 57 % всего угля России и 80 % углей коксующихся марок. Кузнецкий уголь занимает свыше 30 % европейского и 12 % мирового рынка. В области работают 107 горнодобывающих предприятий (шахт и угольных разрезов) суммарной мощностью свыше 180 млн т/год, на которых трудятся более 125 тысяч человек. За последние 10 лет в развитие угольной промышленности Кузбасса (в рамках реструктуризации отрасли) вложено 180 млрд рублей.
По действующим в настоящее время официальным данным в области на Государственном балансе числится 51207.7 млн т бурых, каменных углей и антрацитов. Запасы угля в количестве 33.9 млрд т находятся на раз-
личных стадиях изучения, иногда требуется их доизучение.
Весьма показательной является динамика изменения объемов разведанных запасов угля (рис. 1), свидетельствующий о том, что, начиная с 1983 года в Кузбассе прекратился устойчивый рост разведанных запасов угля и начался процесс их активного сокращения (некоторый рост их объема после 2005 года связан с процессами лицензирования и постановки на баланс ранее неучтенных или разведанных по низшим категориям запасов в пределах распределенного фонда недр). Средние темпы такого сокращения составляют около 630 млн.тонн угля в год. Основную роль в этом играют не столько объемы добычи и потерь угля, сколько постоянное переосмысление технологической значимости запасов с эксплуатационных позиций. Отсюда следует, что ориентация угледобывающих предприятий на достаточно узкий спектр традиционных технологий (для большинства угольных шахт это, например, применение столбовой системы разработки (длинные столбы по простиранию) в сочетании с высокопродуктивной импортной горнодобывающей техникой (Джой, ДБТ, Пиома, Фазос, Глиник и т.д.)) уже начала вступать в противоречие с требованиями рационального природопользования.
Для нового строительства (резерв «А») подготовлено около 8,0 млрд т угля, в том числе около 5,0 млрд т для шахт. В резерве «В» для прирезки к полям действующих предприятий находится около 5,0 млрд т, из них к шахтам более 1,5 млрд т.
Шахтами и разрезами освоены месторождения и участки с лучшими по качеству углями и благоприятными горно-геологическими условиями разработки.
Наибольшая часть шахт ведет добычу на небольшой глубине -150— 300 м, а разрезы -60—200 м. Лишь отдельные шахты в Анжерском, Кемеровском и Прокопьевско-Кисе-левском геолого-экономическом районах разрабатывают пласты на глубине -350—700 м.
Из перспективных районов по степени промышленной угленасыщенности и качеству углей выделяется Ерунаков-ский район, в недрах которого сосредоточено свыше 12 млрд т угля промышленных категорий, в том числе около 5.0 млрд т коксующегося.
Суммарные потери угля при добыче оцениваются в 20, 5 % от объема добытого угля, из них 77,1 % относятся к углю, добытому на шахтах.
В целом по бассейну величина потерь при добыче угля в шахтах находится в пределах от 16 до 42 % от объема добытого угля. Анализ полноты извлечения и величины потерь угля при добыче угля показывает, что за последние 10 лет по Кузбассу в целом потери колебались от 16,6 до 20,5 %. На отдельных участках со сложными горногеологическими условиями разработки (Прокопьевско-Киселевский район) потери достигали более 50 %.
При подземной добыче потери колебались от 22,5 % до 30 % в год, при открытой — от 9 до 10 %. Эксплуатационные потери составили в среднем около 13 %.
Однако фактические данные о полноте извлечения запасов угля, учитывающие ротацию различных групп запасов, значительно хуже. Они показывают, что от одной трети до половины запасов качественных разведанных углей не извлекается, а навсегда теряется в недрах.
При нынешних технологиях разработки месторождений на перспективу уровень извлечения запасов углей ожидается на уровне 65 %
Рис. 1. Динамика изменения объемов разведанных запасов угля (категории А+В+С1) в Кемеровской области за 1975—2007 гг.
в целом по Кузбассу от всех балансовых запасов промышленного назначения, в том числе по шахтам — около 60 %.
Расчетный уровень намечаемого извлечения запасов при подземных работах из всех балансовых запасов угля категорий А+В+С1+С2 в целом составит около 55 %, а с учетом забалансовых — около 50 %.
Одной из причин значительных потерь угля — оставление запасов в целиках различного функционального назначения (жилая и промышленная застройка, транспортные магистрали, водоемы и пр.). В этом отношении на потери прямое влияние имеют вопросы землепользования, правомерности размещения различных народнохозяйственных объектов на площадях разведанных запасов угля. Наибольшие запасы высокачественных углей законсервированы в предохранительных целиках на шахтах Прокопьев-ско-Киселевского района и филиала СУЭК в г.Ленинск-Кузнецкий — около 1.0 млрд т.
Извлечение угля при подземном способе добычи регламентируется
тектонической нарушенностью, мощностью и углами падения угольных пластов. Увеличение их параметров резко снижает полноту извлечения запасов. Открытый способ менее зависим от этих горно-геологических факторов и в сопоставимых условиях дает полноту извлечения до 90 %.
Из числа других наиболее значимых факторов, сдерживающих пост полноты извлечения запасов угля, следует отметить:
• отсутствие эффективных и безопасных систем разработки с обрушением и закладкой выработанного пространтсва для условий шахт Про-копьевско-Киселевского бассейна. В результате плановые эксплуатационные потери по подземным работам на отдельно взятых шахтах составляют более 30 %,
• недостаточная обеспеченность высокопродуктивными механизированными комплексами для подземной разработки в один слой пологих пластов мощностью до 5.0 ,
• отсутствие эффективных технологических схем отработки запасов из
целиков различного функционального назначения,
• низкое извлечение угля из маломощных пластов на открытых работах.
При проектировании строительства и реконструкции угледобывающих предприятий зачастую не соблюдаются требования законодательства о недрах и других нормативных документов в части последовательности отработки запасов. Это имеет место практически во всех проектах на строительство отдельных участков по добыче угля действующих шахт, в ТЭРе прирезки запасов к полям действующих шахт и др.
Еще в 1992 году институт «Сибги-прошахт» выпустил Корректировку ТЭО освоения Ерунаковского угольного района Кузбасса с экологической оценкой. Проходившее до этого без необходимых проектных проработок и обоснований безсистемное освоение Ерунаковского угольного района сопровождалось неупорядоченным созданием новых угольных предприятий на неразведанных и не-переданных для промышленного освоения угленосных площадях.
Нередки случаи, когда и сейчас в связи с безсистемной отработкой месторождений угля формируются зоны, в пределах которых не удается извлечь значительные запасы полезного ископаемого.
Значительные потери угля уже добытого угля отмечаются при его
транспортировке на временные склады и погрузочные комплексы.
Большинство углеобогатительных фабрик Кузбасса имеет устаревшее оборудование и технологии, давно не подвергались реконструкции. В результате качество обогащения угля не полностью соответствует международным стандартам и техническим отраслевым нормам. В итоге потери угля в отходах обогащения составляют более 10 %. Соответственно, за счет низкого качества обогащения по Кузбассу потери угля составляют более 10 млн.тонн ежегодно.
При анализе уровня извлечения запасов угля обнаруживается, что величина потерь при добыче в наибольшей степени связана со способом извлечения угля из недр (открытый или подземный).
Этот аспект рассматривается при разработке концепции развития угледобывающей отрасли Кузбасса. Однако из вариантов развития угольного комплекса оптимальный выбрать очень трудно. Соотношение между подземным и открытым способом добычи зависит от общего объема угледобычи, потребности в коксующихся углях, а также от экономических, экологических и социальных предпосылок.
Сегодняшние проблемы угольных компаний Кузбасса носят общий характер и обусловлены прежде всего последствиями мирового экономического кризиса, приведшего к значительному снижению цен и спроса на уголь.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Тихонов A.B. — аспирант, Агафонов B.B. — преподаватель,
Московский государственный горный университет, [email protected]
